Siklus Hidrologi dalam Sistem Iklim dan Perubahan Iklim Global


Climate4life.info - Siklus hidrologi dalam sistem iklim dan perubahan iklim global.

Air di alam selalu bergerak. Hujan yang turun hari ini bisa jadi adalah air dari di lautan yang jauh. Air yang kita lihat di sungai atau aliran mungkin adalah salju di puncak gunung yang tinggi. 

Air ada di atmosfer, di darat, di laut, dan di bawah tanah. Bergerak dari satu tempat ke tempat lain melalui siklus air, yang berubah seiring perubahan iklim. 

Jika dilihat dari luar angkasa, salah satu kenampakan paling mencolok dari planet kita adalah air, baik dalam bentuk cair maupun beku, yang menutupi sekitar 75% permukaan bumi. Bukti geologis menunjukkan bahwa sejumlah besar air telah mengalir di Bumi selama 3,8 miliar tahun terakhir.


Siklus air atau atau siklus hidrologi ini memainkan peran penting dalam mata rantai energi di Bumi. Ini terlihat pada keseimbangan radiasi meliputi:
  • uap air yang berfungsi juga sebagai gas rumah kaca,
  • keberadaan salju dan es sangat berkaitan dengan albedo permukaan, dan 
  • awan mempengaruhi fluks gelombang panjang dan gelombang pendek.

Selain itu, air merupakan media transport penting untuk energi dalam bentuk panas laten yang dilepaskan selama kondensasi air. Panas laten ini merupakan sumber pemanasan dominan untuk atmosfer. 


Siklus Hidrologi dalam Sistem Iklim

Sistem iklim merupakan sebuah sistem yang terbentuk karena interaksi dari komponen utama yaitu atmosfer, hidrosfer, cryosphere, permukaan tanah serta biosfer. Juga efek langsung dari aktivitas manusia pada sistem iklim yang dianggap sebagai kekuatan eksternal.

Hidrosfer adalah komponen yang terdiri dari semua cairan permukaan dan air bawah tanah, baik air tawar, termasuk: sungai, danau dan akuifer, dan air asin dari lautan dan laut.

Limpasan air tawar dari daratan yang kembali ke lautan melalui sungai mempengaruhi komposisi dan sirkulasi laut. 

Lautan menutupi sekitar 70% dari permukaan bumi yang menyimpan dan mengangkut sejumlah besar energi dan melarutkan dan menyimpan sejumlah besar karbon dioksida.

Sirkulasi di lautan, didorong oleh angin dan oleh kontras densitas yang disebabkan oleh salinitas dan gradien termal (yang disebut sirkulasi termohalin), jauh lebih lambat daripada sirkulasi atmosfer.


Utamanya karena inersia termal lautan yang besar, mereka meredam perubahan suhu yang luas dan kuat dan berfungsi sebagai pengatur iklim bumi dan sebagai sumber variabilitas iklim alami, khususnya pada skala waktu yang lebih lama.



Siklus Hidrologi pada Cuaca dan Iklim

Siklus air atau siklus hidrologi menggambarkan perjalanan air saat molekul air bergerak dari permukaan bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi. Sistem raksasa ini, yang ditenagai oleh energi matahari, merupakan pertukaran kelembaban yang berkelanjutan antara lautan, atmosfer, dan daratan.


Bagaimana perjalanan air dalam siklus hidrologi dapat diamati pada gambar di bawah ini.

Siklus air atau siklu hidrologi sebagai bagian sistem iklim di bumi.
Gambar: NASA


Dalam siklus hidrologi, masuknya air ke atmosfer melalui proses penguapan di mana air berubah dari cair menjadi gas. Penguapan bersumber  dari lautan, dan badan air lainnya  seperti danau dan sungai menyediakan hampir 90% kelembapan di atmosfer kita.

Sebagian besar dari 10% sisanya yang ditemukan di atmosfer dilepaskan oleh tanaman melalui transpirasi. Tanaman mengambil air melalui akarnya, kemudian melepaskannya melalui pori-pori kecil di bagian bawah daunnya.

Selain itu, sebagian kecil uap air memasuki atmosfer melalui sublimasi, proses di mana air berubah langsung dari padat (es atau salju) menjadi gas. Penyusutan bertahap dari bank salju dalam kasus ketika suhu tetap di bawah titik beku hasil dari sublimasi.


Bersama-sama, penguapan, transpirasi, dan sublimasi, ditambah emisi vulkanik, menyumbang hampir semua uap air di atmosfer yang tidak dimasukkan melalui aktivitas manusia.

Sementara penguapan dari lautan adalah kendaraan utama untuk menggerakkan bagian permukaan-ke-atmosfer dari siklus hidrologi, transpirasi juga signifikan. Sebagai contoh, sebuah ladang jagung berukuran 1 hektar dapat mengalirkan air sebanyak 4.000 galon setiap hari.

Setelah air memasuki atmosfer yang lebih rendah, arus udara yang naik membawanya ke atas, seringkali tinggi ke atmosfer, di mana udaranya lebih dingin. Di udara dingin, uap air lebih cenderung mengembun dari gas ke cairan untuk membentuk tetesan awan.

Tetesan awan dapat tumbuh dan menghasilkan presipitasi yang berupa hujan, salju, hujan es, hujan beku, yang merupakan mekanisme utama untuk membawa air dari atmosfer kembali ke permukaan bumi  dalam siklus hidologi ini.

Ketika curah hujan jatuh di atas permukaan tanah, ia mengikuti berbagai rute di jalur berikutnya. Beberapa di antaranya menguap, kembali ke atmosfer; sebagian meresap ke dalam tanah sebagai kelembaban tanah atau air tanah; dan beberapa mengalir ke sungai dan sungai.

Hampir semua air akhirnya mengalir ke lautan atau badan air lainnya, di mana siklus hidrologi berlanjut. Pada tahap siklus yang berbeda, sebagian air disadap oleh manusia atau bentuk kehidupan lain untuk minum, mencuci, mengairi, dan berbagai macam kegunaan lainnya.

Air tanah ditemukan di dua lapisan tanah yang didefinisikan secara luas, "zona aerasi," di mana celah di tanah diisi dengan udara dan air, dan, lebih jauh ke bawah, "zona saturasi," di mana celah terisi penuh. dengan air. Batas antara kedua zona ini dikenal sebagai water table, yang naik atau turun seiring dengan perubahan jumlah air tanah.

Jumlah air yang tersedia di atmosfer setiap saat hanya 12.900 km³, sepersekian menit dari total pasokan air Bumi. Jumlah air di atmosfer tersebut jika semuanya menjadi hujan hanya  akan menutupi permukaan bumi hingga setinggi 2,5 sentimeter saja. 

Total air sekitar 495.000 km³ yang beredar melalui atmosfer setiap tahun. Sehingga, seolah-olah seluruh jumlah air di udara berpindah dan diisi ulang hampir 40 kali setahun sekali.



Siklus Hidrologi dan Perubahan Iklim

Perubahan iklim memengaruhi penguapan dan curah hujan

Perubahan iklim menyebabkan bagian dari siklus air atau siklus hidrologi menjadi lebih cepat karena pemanasan suhu global meningkatkan laju penguapan di seluruh dunia. Lebih banyak penguapan menyebabkan lebih banyak curah hujan, rata-rata. 

Tingkat penguapan dan curah hujan yang lebih tinggi tidak merata di seluruh dunia. Beberapa daerah mungkin mengalami curah hujan yang lebih berat dari biasanya, dan daerah lain mungkin menjadi rentan terhadap kekeringan, karena lokasi tradisional sabuk hujan dan gurun bergeser sebagai respons terhadap perubahan iklim.

Beberapa model iklim memprediksi bahwa wilayah pesisir akan menjadi lebih basah dan bagian tengah benua akan menjadi lebih kering. Juga, beberapa model memperkirakan lebih banyak penguapan dan curah hujan di atas lautan, tetapi tidak harus di atas daratan. 

Suhu yang lebih hangat terkait dengan perubahan iklim dan peningkatan kadar karbon dioksida dapat mempercepat pertumbuhan tanaman di daerah dengan kelembaban dan nutrisi yang cukup. Hal ini dapat menyebabkan peningkatan transpirasi, pelepasan uap air ke udara oleh tanaman sebagai hasil fotosintesis.



Mengubah iklim berarti mengubah cuaca

Pemanasan iklim menyebabkan perubahan cuaca di berbagai wilayah di dunia. Secara khusus, ini menyebabkan peristiwa cuaca yang lebih ekstrem daripada yang kita lihat di masa lalu.

Peristiwa cuaca ekstrem ini dapat berdampak pada kesehatan manusia, membatasi akses ke air minum bersih, makanan, dan tempat tinggal dan membebani kemampuan orang untuk mengatasi panas, kekeringan, atau banjir.



Lebih banyak hujan dan banjir

Dengan lebih banyak penguapan, ada lebih banyak air di udara sehingga badai dapat menghasilkan peristiwa curah hujan yang lebih intens di beberapa daerah. Hal ini dapat menyebabkan banjir – risiko bagi lingkungan dan kesehatan manusia.  



Kekeringan yang lebih ekstrim

Suhu yang lebih hangat menyebabkan lebih banyak penguapan, mengubah air menjadi uap di udara, dan menyebabkan kekeringan di beberapa wilayah di dunia. Tempat-tempat yang rentan terhadap kekeringan diperkirakan akan menjadi lebih kering selama abad berikutnya. Ini adalah berita buruk bagi petani yang dapat mengharapkan lebih sedikit hasil panen dalam kondisi seperti ini.



Badai yang lebih kuat

Air permukaan laut yang lebih hangat dapat meningkatkan badai dan badai tropis, yang mengarah ke kondisi yang lebih berbahaya karena badai ini mendarat. Para ilmuwan terus meneliti bagaimana perubahan iklim mempengaruhi jumlah badai ini, tetapi kita tahu bahwa badai akan menjadi kuat dan merusak di masa depan.


Gelombang panas

Kemungkinan gelombang panas telah menjadi lebih umum di lebih banyak wilayah di dunia.



Awan memengaruhi iklim dan iklim mempengaruhi awan

Saat ini, efek gabungan dari semua awan adalah salah satu pendinginan bersih, artinya awan meredam laju pemanasan iklim. Tetapi para ilmuwan sedang mencari tahu apakah awan akan memiliki efek yang sama pada iklim saat Bumi terus menghangat.

Jika proporsi jenis awan yang berbeda berubah, maka dapat mempengaruhi laju perubahan iklim karena jenis awan yang berbeda memiliki dampak yang berbeda terhadap iklim bumi. Sementara beberapa jenis awan membantu menghangatkan Bumi, yang lain membantu mendinginkannya.



Di seluruh dunia, permukaan laut naik karena perubahan iklim

Pada tahun 2020-an, permukaan laut 0,10- 0,20 meter (0,30-0,75 kaki) lebih tinggi daripada satu abad yang lalu karena perubahan iklim. Selama abad ke-21, permukaan laut diperkirakan akan naik sebanyak 1,1 meter (3,6 kaki) jika emisi gas rumah kaca berlanjut pada tingkat yang diproyeksikan. 

Ada dua cara bahwa iklim yang memanas menyebabkan kenaikan permukaan laut.

Pertama, air dari gletser yang mencair dan lapisan es mengalir ke sungai dan ditambahkan ke laut. Selama 100 tahun terakhir, gletser gunung, gletser Arktik, dan es Greenland telah berkurang ukurannya secara dramatis.

Dengan lebih sedikit es yang terperangkap di daratan dalam gletser dan lapisan es, ada lebih banyak air di lautan, dan permukaan laut lebih tinggi. Mencairnya es yang sudah ada di lautan, seperti es laut, berdampak kecil pada kenaikan permukaan laut.

Kedua, air laut mengembang saat memanas, meningkatkan volumenya, sehingga air di lautan membutuhkan lebih banyak ruang dan permukaan laut lebih tinggi. Sejak 1955, lebih dari 90% kelebihan panas yang ditahan di atmosfer oleh gas-gas yang memerangkap panas telah masuk ke lautan. 

Jika ini tidak terjadi, pemanasan iklim akan jauh lebih dramatis. Tetapi karena panas ditambahkan ke laut, dan karena air laut mengembang karena panas, permukaan laut naik, membanjiri pantai. Juga, kehidupan laut yang sensitif terhadap perubahan suhu berjuang untuk bertahan hidup.

Ekspansi termal dan pencairan es masing-masing berkontribusi sekitar setengah dari kenaikan permukaan laut baru-baru ini, meskipun ada beberapa ketidakpastian dalam besarnya kontribusi yang tepat dari masing-masing sumber. Ekspansi termal air laut diperkirakan menyumbang sekitar 75% dari kenaikan permukaan laut di masa depan menurut model sistem Bumi.



Air laut memanas dan menjadi asam

Perairan yang lebih hangat di lautan dangkal telah berkontribusi pada kematian sekitar seperempat terumbu karang dunia dalam beberapa dekade terakhir. Banyak hewan karang mati setelah dilemahkan oleh pemutihan karang, sebuah proses yang terikat langsung ke perairan yang hangat. 

Juga, karang dan kehidupan laut lainnya merasa lebih sulit untuk menumbuhkan cangkang dan tulangnya karena air laut mengambil karbon dioksida dari atmosfer dan menjadi lebih asam.



Es laut menyusut, menyebabkan lebih banyak pemanasan

Setiap tahun, jumlah es laut yang menutupi Samudra Arktik tumbuh di musim dingin dan kemudian mencair di tepinya di musim panas. Namun akhir-akhir ini, suhu yang lebih hangat telah menyebabkan lebih banyak es mencair di musim panas dan lebih sedikit es yang tumbuh di musim dingin.

Ketebalan musim panas es laut adalah sekitar setengah dari apa yang terjadi pada tahun 1950. Mencairnya es laut dapat menyebabkan perubahan sirkulasi laut karena suhu dan kepadatan air berubah. 

Ini juga mempercepat pemanasan di Kutub Utara – dengan lebih sedikit es, lebih sedikit sinar matahari yang dipantulkan ke luar angkasa dan lebih banyak yang diserap oleh air dan tanah.

Biasanya, hampir semua sinar matahari yang mengenai es laut dipantulkan kembali ke luar angkasa, tetapi saat es mencair, lautan di bawahnya terbuka, yang menyerap lebih banyak sinar matahari, menyebabkan lebih banyak pemanasan iklim. 



Referensi:

Disadur secara bebas dari:
  • https://earthobservatory.nasa.gov/features/Water
  • http://www.climate.be/textbook/chapter2_node9.html
  • https://www.researchgate.net/publication/46711550_Climate_and_the_Hydrological_Cycle
  • https://scied.ucar.edu/learning-zone/climate-change-impacts/water-cycle-climate-change

Dukung Kami
Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, maukah mentraktir saya secangkir kopi?

Post a Comment

0 Comments