Alat-Alat Klimatologi

1. Anemometer

Kecepatan atau kecepatan angin diukur dengan anemometer cup, instrumen dengan tiga atau empat logam berlubang kecil belahan ditetapkan, sehingga mereka menangkap angin dan berputar tentang batang vertikal. Sebuah catatan perangkat listrik revolusi dari cangkir dan menghitung kecepatan angin. The anemometer kata berasal dari kata Yunani untuk angin, “anemos.”

Mekanikal Anemometer

Pada 1450, seni Italia arsitek Leon Battista Alberti menemukan anemometer mekanis pertama. Alat ini terdiri dari sebuah disk ditempatkan tegak lurus terhadap angin. Ini akan memutar dengan kekuatan angin, dan dengan sudut kemiringan disk kekuatan angin sesaat menunjukkan itu sendiri. Jenis anemometer yang sama kemudian kembali ditemukan oleh Inggris Robert Hookeyang sering keliru dianggap sebagai penemu pertama anemometer. Bangsa Maya juga membangun menara angin (anemometers) pada saat yang sama seperti Hooke. kredit referensi lain Wolfius sebagai re-inventing anemometer di 1709.

Piala hemispherical Anemometer

The cup anemometer hemispherical (masih digunakan sampai sekarang) diciptakan pada tahun 1846 oleh peneliti Irlandia, John Thomas Romney Robinson dan terdiri dari empat cangkir hemispherical. Cangkir diputar horizontal dengan angin dan kombinasi roda mencatat jumlah revolusi pada waktu tertentu. Ingin membangun sendiri anemometer cup hemispherical

Sonic Anemometer

Sebuah anemometer sonik menentukan kecepatan dan arah angin sesaat (turbulensi) dengan mengukur berapa banyak gelombang suara perjalanan antara sepasang transduser yang dipercepat atau diperlambat oleh pengaruh angin. The anemometer sonik ditemukan oleh ahli geologi Dr Andreas Pflitsch pada tahun 1994.

Wind Komputer “Wicom”

Pada tahun 1986, komputer angin pertama “Wicom” dilahirkan.

Fungsi Anemometer

Pengamatan unsur-unsur cuaca dan iklim memerlukan alat-alat meteorologi yang bersifat peka, kuat, sederhana dan teliti. Ditinjau dari cara pembacaannya, alat meteorologi terdiri atas dua jenis, yaitu:

1.Recording yaitu alat yang dapat mencatat data secara terus-menerus, sejak pemasangan hingga pergantian alat berikutnya. Contoh : barograf dan anemograf.

2.Non recording yaitu alat yang digunakan bila datanya harus dibaca pada saat-saat tertentu untuk memperoleh data. Contoh: barometer, ermometer dan anemometer.

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 0o – 360o serta arah mata angin.

3. Prinsip Kerja

Mengukur Kecepatan dan Arah Angin

Angin adalah gerakan atau perpindahan masa udara pada arah horizontal yang disebabkan oleh perbedaan tekanan udara dari satu tempat dengan tempat lainnya. Angin diartikan pula sebagai gerakan relatif udara terhadap permukaan bumi, pada arah horizontal atau hampir horinzontal. Masa udara ini mempunyai sifat yang dibedakan antara lain oleh kelembaban (RH) dan suhunya, sehingga dikenal adanya angin basah, angin kering dan sebagainya. Sifat-sifat ini dipengaruhi oleh tiga hal utama, yaitu (1) daerah asalnya dan (2) daerah yang dilewatinya dan (3) lama atau jarak pergerakannya. Dua komponen angin yang diukur ialah kecepatan dan arahnya.

Lamanya pengamatan maupun data hasil pencatatan biasanya disesuaikan dengan kepentingannya. Untuk kepentingan agroklimatologi umumnya dicari rata-rata kecepatan dan arah angin selama periode 24 jam (nilai harian). Berdasarkan nilai ini kemudian dapat dihitung nilai mingguan, bulanan dan tahunannya. Bila dipandang perlu dapat dilakukan pengamatan interval waktu lebih pendek agar dapat diketahui rata-rata kecepatan angin periode pagi, siang, dan malam.

A. Kecepatan Angin

Kecepatan angin adalah jarak tempuh angin atau pergerakan udara per satuan waktu dan dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/d), kilometer per jam (km/j), dan mil per jam (mi/j). Satuan mil (mil laut) per jam disebut juga knot (kn); 1 kn = 1,85 km/j = 1,151mi/j = 0,514 m/d atau 1 m/d = 2,237 mi/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.

Ada beberapa beberapa tipe Anemometer , yaitu :

a. Anemometer dengan tiga atau empat mangkok

Sensornya terdiri dari tiga atau empat buah mangkok yang dipasang pada jari-jari yang berpusat pada suatu sumbu vertikal atau semua mangkok tersebut terpasang pada poros vertikal. Seluruh mangkok menghadap ke satu arah melingkar sehingga bila angin bertiup maka rotor berputar pada arah tetap. Kecepatan putar dari rotor tergantung kepada kecepatan tiupan angin. Melalui suatu sistem mekanik roda gigi, perputaran rotor mengatur sistem akumulasi angka penunjuk jarak tiupan angin. Anemometer tipe “cup counter” hanya dapat mengukur rata-rata kecepatan angin selama suatu periode pengamatan. Dengan alat ini penambahan nilai yang dapat dibaca dari satu pengamatan ke pengamatan berikutnya, menyatakan akumulasi jarak tempuh angin selama waktu dari kedua pengamatan tersebut, sehingga kecepatan anginnya adalah sama dengan akumulasi jarak tempuh tersebut dibagi lama selang waktu pengamatannya.

Jenis anemometer menurut kecepatan terdiri dari :

•Anemometer piala

•Anemometer kincir angin

•Anemometer laser Doppler

•Anemometer sonik

•Anemometer bola pingpong

•Anemometer hot-wire

Jenis anemometer mnurut tekanan terdiri dari :

•Anemometer piring

•Anemometer tabung

b. Anemometer propeler

Anemometer ini hampir sana dengan anemometer di atas, bedanya hanya mangkoknya terpasang pada poros horizontal.

c. Anemometer tabung bertekanan.

Kerja Anemometer ini mengikuti prinsip tabung pitot, yaitu dihitung dari tekanan statis dan tekanan kecepatan Sehubungan dengan adanya perbedaan kecepatan angin dari berbagai ketinggian yang berbeda, maka tinggi pemasangan anemometer ini biasanya disesuaikan dengan tujuan atau kegunaannya. Untuk bidang agroklimatologi dipasang dengan ketinggian sensor (mangkok) 2 meter di atas permukaan tanah. Untuk mengumpulkan data penunjang bagi pengukuran penguapan Panci Kelas A, dipasang anemometer setinggi 0,5 m. Dilapangan terbang pemasangan umumnya setinggi 10 m. Dipasang didaerah terbuka pada pancang yang cukup kuat. Untuk keperluan navigasi alat harus dipasang pada jarak 10 x tinggi faktor penghalang seperti adanya bangunan atau pohon. Sebagian besar Anemometer ini umumnya tidak dapat merekam kecepatan angin dibawah 1 atau 2 mi/j karena ada faktor gesekan pada awal putaran.

B. Arah Angin

Yang dimaksud dengan 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.

2. Campbell Stokes

 

Radiasi adalah suatu bentuk energi yang dipancarkan oleh setiap benda yang mempunyai suhu di atas nol mutlak, dan merupakan satu – satunya bentuk energi yang dapat menjalar di dalam vakum angkasa luar. Radiasi matahari yang jatuh ke bumi ini disebut insolasi. Hampir 99 % energi radiasi matahari berada di daerah gelombang pendek, yaitu antara 0,15 um dan 4,0 um, sehingga radiasi matahari dinamakan pula radiasi gelombang pendek.

Radiasi matahari dalam perjalanannya melewati atmosfer menuju permukaan bumi mengalami penyerapan (absorpsi), pemantulan, hamburan dan pemancaran kembali atau reradiasi.

Radiasi matahari yang jatuh biasanya ditaksir dengan menggunakan alat perekam penyinaran matahari yaitu dengan Campbell Stokes. Alat ini mengukur durasi atau lamanya penyinaran matahari yang cerah dan terdiri dari sebuah bola pejal yang terbuat dari gelas. Sinar matahari akan di fokuskan atau dipusatkan oleh bola gelas tadi pada sutu kertas tebal yang peka dan khusus. Pias yang berskala pada jam ini dipasang pada logam berbentuk setengah mangkok yang konsentris dengan bola gelas tersebut. Sinar matahari yang difokuskan pada pias akan membakar dan meninggalkan bekas pada pias. Durasi total penyinaran matahari cerah sepanjang siang hari di dapatkan dengan mengukur panjang total dari bekas pada pias.

 3. Evaporimeter Panci Terbuka

 

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. Pengukuran evaporasi dengan menggunakan evaporimeter memerlukan perlengkapan sebagai berikut :

1. 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 2mm

3. 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.

4. 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

5. 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.

6. Pondasi/ Alas

Dibuat dari kayu dicat sehingga tahan terhadap cuaca dan rayap. Bagian ata kayu dicat putih untuk mengurngi penyerapan radiasi sinar matahari

7. Penakar hujan biasa

Untuk memperoleh data curah hujan, yang digunakan dalam menentukan penguapan pada hari-hari hujan. Penakar hujan dipasang +2m dari evaporimeter.

 4. Psychrometer Bola Basah dan Bola Kering

Alat-alat untuk mengukur Relative Humidity dinamakan Psychrometer atau Hygrometer. Pada umumnya alat bola kering dan bola basah dinamakan Psychrometer. Dengan Hygrometer, Relative Humidity dapat langsung dibaca. Hygrometer ialah alat yang mencatat Relative Humidity.

Psychrometer ini terdiri dari dua buah thermometer air raksa, yaitu :

1.      Thermometer Bola Kering      : tabung air raksa dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara sebenarnya.

2.      Thermometer Bola Basah       : tabung air raksa dibasahi agar  suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu; suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.

Suhu udara didapat dari suhu pada termometer bola kering, sedangkan RH  (kelembaban udara) didapat dengan perhitungan:

Hal-hal yang sangat mempengaruhi ketelitian pengukuran kelembaban dengan mempergunakan Psychrometer ialah :

a.      Sifat peka, teliti dan cara membaca thermometer-thermometer

b.      Kecepatan udara melalui Thermometer bola basah

c.      Ukuran, bentuk, bahan dan cara membasahi kain

d.      Letak bola kering atau bola basah

e.      Suhu dan murninya air yang dipakai untuk membasahi kain

5. Penakar Hujan Jenis Hellman

 

Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapat mencatat 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 gerakkannya selalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada pias yang ditakkan/ digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akan mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak 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 lurus vertikal. Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung/ ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.