Mekanisme Pendorong Dasar Ekstrenal

Buka gambar fitur

Perubahan Iklim: Sebuah Catatan Untuk Ahli Cuaca dan Iklim

Daftar Isi

1. Memahami Sistem Iklim

2. Variabilitas Temporal Alamiah dalam Sistem Iklim

3. Dampak Manusia Pada Sistem Iklim

4. Pemodelan Perubahan Iklim

5. Prediksi Iklim

6. Pengamatan Untuk Pemantauan Iklim Jangka Panjang

7. Pemodelan, Deteksi, dan Atribusi Perubahan Iklim Baru dan Masa Depan

8. Dampak Potensial Perubahan Iklim

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: WMO, 2002: Introduction to Climate Change: Lecture Notes for Meteorologist

Chapter 2. Variabilitas Temporal Alamiah dalam Sistem Iklim

2.2 Mekanisme Pendorong Dasar

2.2.1 Pendorong Eksternal

2.2.1.1 Efek Astronomi

1. Variasi dalam emisi radiasi matahari

Siklus bintik matahari adalah variasi yang terdefinisi dengan baik dalam kondisi matahari dengan periode sekitar 11 tahun. Rekaman selama tiga ratus tahun yang ditunjukkan dalam Gambar 2.2 menunjukkan keteraturan dalam periodisitas variasi tersebut.

Gambar 2.2 Jumlah bintik matahari tahunan

Sumber: https://www.sidc.be/ SILSO/yearlyssnplot

Amplitudo puncak bervariasi sekitar dua kali lipat selama rekaman, dan periodisitasnya sendiri berkisar antara 10 dan 12 tahun. 

Meskipun keberadaan bintik matahari itu sendiri (area yang relatif gelap di permukaan matahari) menyebabkan pengurangan output radiasi matahari, terdapat daerah yang sangat terang yang disebut faculae, yang ditemukan bersamaan dengan bintik matahari, yang menyebabkan peningkatan keseluruhan radiasi matahari.

Ada hubungan langsung antara jumlah bintik matahari dan peningkatan radiasi matahari. Di puncak atmosfer, perbedaan konstan matahari antara minimum dan maksimum bintik matahari sekitar 1,5 Wm-2. Perbedaan ini menghasilkan perubahan rata-rata radiasi matahari yang diserap di permukaan Bumi sekitar 0,2 Wm-2.

Angka ini kecil, tetapi tidak dapat diabaikan, jika dibandingkan dengan 2,45 Wm-2 yang diperkirakan sebagai perubahan keseluruhan dalam pendorong gas rumah kaca akibat peningkatan yang dihasilkan manusia sejak era pra-industri.

Variasi dalam periodisitas bintik matahari sendiri juga telah terbukti berhubungan dengan suhu rata-rata permukaan Bumi, dengan periode yang lebih pendek sesuai dengan suhu yang lebih hangat. Tinjauan menyeluruh tentang efek matahari pada iklim atmosfer disajikan oleh Hoyt dan Schatten (1997).

2. Siklus Harian dan Tahunan Masukan Radiasi Surya

Kedua siklus harian dan tahunan adalah variasi amplitudo besar. Rotasi Bumi mengelilingi sumbu utamanya menyebabkan siklus harian yang jelas terlihat, terkuat di wilayah khatulistiwa dan sama sekali tidak ada di kutub di mana matahari tetap rendah di langit (atau tepat di bawah horizon) sepanjang hari.

Siklus tahunan masukan energi surya secara utama disebabkan oleh kemiringan sumbu Bumi terhadap bidang revolusi Bumi mengelilingi matahari. Kemiringan ini saat ini sekitar 23,5° terhadap normal bidang dan menghasilkan variasi musiman dalam sudut zenith sinar matahari untuk semua bagian dunia serta variasi dalam panjang periode siang hari. 

Karena orbit Bumi mengelilingi matahari bersifat elips daripada lingkaran, variasi jarak dari matahari menyebabkan fluktuasi tambahan dalam jumlah radiasi surya yang diterima di Bumi. 

Faktor jarak ini menghasilkan variasi sebesar 6 persen dalam intensitas radiasi surya antara minimum pada 4 Juli dan maksimum pada 3 Januari, variasi tahunan yang sebagian besar tersembunyi oleh efek kemiringan sumbu terhadap masukan total radiasi surya harian.

Bumi saat ini terdekat dengan matahari di Belahan Bumi Utara pada musim dingin dan paling jauh pada musim panas. Oleh karena itu, di Belahan Bumi Utara variasi jarak ini cenderung mengimbangi variabilitas musiman dalam masukan radiasi surya.

Dalam sekitar 11.000 tahun, matahari akan berada paling dekat di musim panas Belahan Bumi Utara dan paling jauh di musim dingin, cenderung membuat musim panas di Belahan Bumi Utara lebih panas dan musim dingin lebih dingin daripada kondisi saat ini.

Siklus tahunan total harian masukan energi surya bervariasi secara signifikan dengan lintang, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.2 sebelumnya. Rentangnya paling ekstrem di kutub di mana tidak ada masukan energi selama enam bulan. 

Di khatulistiwa, rentang siklus tahunan sangat kecil, dan terlihat variasi semi-tahunan kecil. Pergeseran musiman pada lintang di mana matahari bersinar lurus ke bawah pada tengah hari (ditunjukkan oleh garis putus-putus di Gambar 1.2) menghasilkan pergeseran signifikan pada Zona Konvergensi Intertropis (ITCZ) dan cuacanya yang terkait.

Akibatnya, daerah daratan yang sangat dekat dengan khatulistiwa (seperti di sebagian Afrika tropis, misalnya) di mana ITCZ melintasi dua kali setiap tahun mungkin memiliki dua musim hujan setiap tahun.

3. Variasi dalam parameter orbital Bumi

Tiga parameter orbital Bumi memiliki variasi jangka panjang yang dapat menyebabkan variasi besar dalam rentang masukan energi surya selama siklus tahunan. Ini melibatkan eksentrisitas orbit, kemiringan sumbu Bumi (oblik) dan penempatan sumbu Bumi (lihat Gambar 2.3).

Gambar 2.3 Orbit orbit elips Bumi mengelilingi matahari

Sumber: https://www.researchgate.net/ figure/The-earths-orbit-around -the-sun_fig1_267685130

Periode osilasi untuk ketiga parameter ini masing-masing sekitar 100.000, 41.000, dan 22.000 tahun. Milutin Milankovitch adalah orang pertama yang menemukan bahwa variasi orbital ini bisa menjadi penyebab dari variabilitas iklim terkait zaman es. 

Penempatan melibatkan presesi sumbu Bumi yang menyebabkan perubahan dalam musim tahun ketika Bumi paling dekat dengan matahari. Efek presesi ini dapat dijelaskan dengan perubahan dalam bujur perihelion relatif terhadap ekuinoks vernal.

Variasi dalam ketiga parameter orbital ini menyebabkan efek signifikan pada jumlah radiasi surya yang diterima di Bumi sebagai fungsi musim dan lintang. Ada kemungkinan untuk ketiga parameter tersebut berada dalam fase dan menyebabkan variasi insolasi musiman sebesar 30 persen di lintang tinggi (hal. 307, Referensi no. 1).

4. Meteor

Efek pendorong astronomi yang jauh lebih sulit diprediksi terjadi akibat meteor. Dampak meteor besar dengan Bumi dapat menyebabkan variasi signifikan jangka pendek dalam iklim Bumi karena produksi jumlah besar debu dan asap.

Penambahan jumlah besar debu dan asap dapat secara signifikan mengurangi jumlah radiasi surya yang mencapai permukaan Bumi, menyebabkan penurunan suhu permukaan.

Teori saat ini tentang kepunahan dinosaurus adalah bahwa sebuah asteroid raksasa menabrak Bumi sekitar 65 juta tahun yang lalu. Ini menghasilkan begitu banyak debu sehingga kondisi permukaan menjadi jauh lebih gelap dan jauh lebih dingin; efek signifikan berlangsung sekitar tiga tahun.

2.2.1.2 Efek Geologis

1. Tektonik

Efek tektonik seperti pergeseran benua dan perubahan gunung menyebabkan perubahan iklim yang sangat signifikan. Evaluasi mereka sepanjang waktu penting untuk menentukan iklim masa lalu. Skala waktu yang terkait dengan perubahan ini berkisar dalam orde jutaan tahun atau lebih. 

Karena jauh lebih besar daripada yang relevan untuk efek perubahan iklim antropogenik, hal ini tidak dibahas di sini.

2. Gunung Api

Gunung api dapat memuntahkan jumlah debu dan gas yang sangat besar ke atmosfer. Letusan tunggal dapat memengaruhi kondisi iklim selama hingga tiga tahun. 

Secara rata-rata, letusan berita utama terjadi setiap 20 tahun; letusan besar dengan dampak signifikan pada iklim global mungkin terjadi setiap 100 tahun atau lebih. (Statistik dapat diungkapkan lebih baik sebagai: dalam satu tahun tertentu, probabilitas letusan berita dan letusan besar adalah lima dan satu persen, secara berturut-turut.) 

Gunung api memberikan dampak pendorong yang bersifat intermittent dan umumnya tidak terkait dengan variasi iklim jangka panjang.

Produk gunung api yang masuk ke stratosfer dapat memiliki dampak signifikan. Produk yang tetap berada di troposfer, seperti debu, tunduk pada proses penghilangan yang cukup cepat melalui pengendapan gravitasi dan pencucian oleh presipitasi. 

Di sisi lain, belerang yang terbentuk dari sulfur dioksida yang dimasukkan ke stratosfer oleh letusan yang lebih parah dapat memiliki efek yang berlangsung. Mereka adalah partikel kecil dengan kecepatan pengendapan yang sangat kecil. Stratosfer memiliki sedikit gerakan naik-turun dan sedikit presipitasi untuk menghilangkan belerang. 

Efek utama aerosol belerang terhadap transfer radiasi adalah mengurangi radiasi surya berpanjang gelombang pendek yang mencapai permukaan Bumi. Ini menyebabkan pendinginan yang terkait dengan letusan gunung api.

Keywords

Pengantar perubahan iklim: catatan untuk para meteorologis>Variabilitas temporal alami dalam sistem iklim > Mekanisme pendorong dasar> Faktor eksternal.

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?