OSN GEO EPS 02

Wilayah kutub utara dan kutub selatan mengalami kondisi unik selama musim panas, di mana matahari bersinar hampir 24 jam sehari, menciptakan fenomena yang disebut "matahari tengah malam". Dengan durasi radiasi matahari yang lebih panjang dibandingkan wilayah lain di Bumi, Anda mungkin mengira bahwa suhu udara di kutub akan meningkat tajam selama musim panas. Namun, kenyataannya, meskipun menerima sinar matahari yang panjang, suhu udara di kutub tetap jauh lebih rendah dibandingkan dengan daerah-daerah tropis atau ekuator. Dalam konteks geografi fisik dan proses radiasi, hal ini terjadi terutama disebabkan oleh faktor-faktor tertentu yang memengaruhi distribusi energi di permukaan bumi. Faktor utama yang menyebabkan suhu tetap rendah di kutub meskipun terdapat sinar matahari panjang adalah:

• Albedo yang lebih tinggi di kutub akibat permukaan es dan salju yang luas, sehingga banyak radiasi dipantulkan kembali ke angkasa

• Sudut datang radiasi matahari yang rendah, membuat energi tersebar lebih luas pada permukaan bumi yang miring

• Radiasi matahari di kutub mengalami hamburan Rayleigh yang lebih besar dibandingkan dengan daerah ekuator, sehingga sebagian besar radiasi terserap di atmosfer

• Kelembaban udara yang lebih rendah di kutub, menyebabkan daya serap energi matahari menurun dibandingkan dengan wilayah berkelembaban tinggi

• Awan tebal di atmosfer kutub yang memantulkan hampir semua radiasi matahari, mengurangi jumlah radiasi yang mencapai permukaan bumi

Fenomena pemanasan global terus menjadi perhatian dunia karena dampaknya yang signifikan pada iklim global. Salah satu dampak nyata dari pemanasan global adalah meningkatnya suhu rata-rata di permukaan bumi, yang menyebabkan perubahan besar pada ekosistem dan lingkungan, termasuk di wilayah kutub. Di kutub, es yang mencair akan semakin mempercepat laju pemanasan global karena adanya perubahan albedo pada permukaan bumi. Sebelumnya, es di kutub mampu memantulkan sebagian besar radiasi matahari kembali ke luar angkasa. Namun, dengan semakin luasnya lautan terbuka akibat pencairan es, lebih banyak energi matahari diserap langsung oleh lautan. Dampak dari pencairan es ini terhadap pemanasan global adalah:

• Albedo es yang tinggi berfungsi menurunkan suhu, sehingga pencairannya meningkatkan suhu secara langsung

• Penyerapan bahang sensibel dari matahari meningkat di lautan terbuka yang menggantikan lapisan es, menyebabkan suhu naik

• Permukaan air laut yang terbuka memiliki albedo lebih rendah dibandingkan es, sehingga meningkatkan radiasi yang diserap oleh permukaan

• Albedo radiasi yang dipantulkan partikel-partikel di atmosfer semakin berkurang seiring meningkatnya suhu permukaan laut

• Hamburan Rayleigh pada permukaan laut menjadi faktor yang mempercepat efek rumah kaca, karena partikel menghamburkan lebih banyak radiasi ke bumi

Perubahan iklim memiliki pengaruh yang luas dan signifikan terhadap pola cuaca di seluruh dunia. Salah satu perubahan yang menonjol adalah peningkatan intensitas hujan ekstrem di berbagai wilayah, termasuk di daerah subtropis yang sebelumnya relatif kering. Intensitas hujan yang lebih tinggi ini sering kali disebabkan oleh naiknya suhu udara dan air laut yang mengubah neraca bahang permukaan, terutama di daerah pesisir dan tropis. Berdasarkan konsep neraca bahang, fenomena ini terjadi karena adanya penguapan air laut yang lebih besar akibat suhu permukaan laut yang tinggi. Proses ini meningkatkan jumlah uap air di atmosfer, yang kemudian berkondensasi menjadi awan tebal dan hujan deras. Dengan demikian, peningkatan intensitas hujan ekstrem di berbagai wilayah subtropis ini terutama disebabkan oleh:

• Peningkatan fluks bahang laten yang memperbesar energi untuk pembentukan awan konvektif, menghasilkan hujan ekstrem

• Penurunan albedo awan sehingga lebih banyak energi matahari yang terserap oleh atmosfer

• Penurunan bahang sensibel di atmosfer yang mengakibatkan lebih banyak energi terserap oleh permukaan bumi, sehingga memicu penguapan

• Peningkatan fluks bahang laten dari permukaan laut akibat peningkatan penguapan karena suhu permukaan laut yang lebih tinggi

• Penurunan hamburan Mie di atmosfer, yang memungkinkan lebih banyak radiasi matahari mencapai permukaan, memicu evaporasi besar-besaran

Ketika terjadi letusan gunung berapi besar, abu vulkanik dan gas-gas seperti sulfur dioksida (SO₂) tersebar ke lapisan stratosfer, membentuk lapisan aerosol yang dapat bertahan cukup lama di atmosfer. Fenomena ini dapat berdampak pada iklim global karena partikel-partikel aerosol memiliki kemampuan memantulkan dan menghamburkan radiasi matahari sebelum mencapai permukaan bumi. Misalnya, letusan Gunung Pinatubo pada tahun 1991 menyebarkan aerosol hingga seluruh bumi, mengurangi suhu global rata-rata selama beberapa tahun. Perubahan ini berhubungan dengan neraca radiasi bumi-atmosfer, di mana lapisan aerosol berperan dalam menurunkan jumlah radiasi matahari yang mencapai permukaan. Dampak utama dari fenomena letusan gunung berapi besar terhadap neraca radiasi bumi-atmosfer adalah:

• Penurunan bahang sensibel yang diterima permukaan sehingga suhu rata-rata bumi menurun untuk beberapa waktu

• Peningkatan radiasi balik akibat absorpsi radiasi matahari oleh lapisan aerosol di stratosfer

• Penurunan albedo permukaan akibat lapisan abu vulkanik yang mengendap di permukaan tanah, membuat energi lebih terserap

• Penurunan radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi karena aerosol memantulkan dan menghamburkan radiasi ke luar angkasa

• Peningkatan suhu atmosfer bawah akibat radiasi yang terperangkap dalam lapisan aerosol, memicu efek rumah kaca

Lapisan ozon di stratosfer berfungsi sebagai pelindung alami yang menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet (UV) dari matahari. Radiasi UV dapat berbahaya bagi makhluk hidup, termasuk manusia, karena paparan berlebihan dapat menyebabkan berbagai masalah kesehatan. Namun, sejak beberapa dekade terakhir, aktivitas manusia seperti penggunaan klorofluorokarbon (CFC) dalam industri telah menipiskan lapisan ozon, terutama di daerah kutub, sehingga lebih banyak radiasi UV yang mencapai permukaan bumi. Penipisan lapisan ozon ini menimbulkan dampak langsung bagi kesehatan manusia, khususnya bagi mereka yang berada di wilayah dengan paparan sinar matahari intens. Akibat langsung dari berkurangnya kemampuan lapisan ozon dalam menyerap radiasi UV adalah:

• Peningkatan suhu stratosfer karena radiasi UV yang tidak diserap lapisan ozon akan diteruskan ke atmosfer atas

• Penurunan suhu permukaan bumi karena radiasi UV terpantulkan oleh permukaan bumi setelah tidak diserap ozon

• Peningkatan risiko kanker kulit, kerusakan mata, dan gangguan sistem kekebalan bagi makhluk hidup akibat paparan langsung radiasi UV

• Peningkatan hamburan Mie di atmosfer, mempercepat efek pemanasan global karena radiasi terperangkap di atmosfer

• Penurunan bahang laten di permukaan laut karena radiasi UV meningkatkan penguapan uap air, mempengaruhi kelembaban atmosfer

Beberapa dekade terakhir, kita mengalami peningkatan suhu global yang signifikan akibat efek rumah kaca yang diperparah oleh aktivitas manusia, seperti pembakaran bahan bakar fosil. Proses ini meningkatkan konsentrasi gas rumah kaca seperti karbon dioksida (CO₂), metana (CH₄), dan dinitrogen oksida (N₂O). Gas-gas ini memiliki kemampuan menyerap dan memerangkap radiasi infra merah yang dipancarkan kembali oleh bumi, sehingga meningkatkan suhu atmosfer. Dari pernyataan berikut, faktor utama yang menyebabkan peningkatan efek rumah kaca ini adalah:

• Peningkatan hamburan Rayleigh yang membuat sebagian besar energi matahari terperangkap di atmosfer
  

• Perubahan albedo akibat penebangan hutan yang mengurangi pantulan radiasi matahari kembali ke angkasa

• Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca yang menyerap radiasi infra merah, memerangkapnya di atmosfer, dan meningkatkan suhu

• Penurunan bahang laten di atmosfer akibat semakin tingginya konsentrasi uap air yang meningkatkan kelembaban udara

• Penurunan absorpsi radiasi matahari oleh atmosfer, membuat permukaan bumi menyerap lebih banyak energi

Ketika radiasi matahari mencapai permukaan bumi, sebagian besar energi ini diserap oleh lautan yang kemudian dilepaskan kembali dalam bentuk radiasi infra merah. Radiasi ini dipengaruhi oleh fluks bahang yang mengalir melalui proses bahang sensibel, bahang laten, dan fluks ke dalam permukaan bumi. Apabila suhu permukaan laut meningkat signifikan, maka fenomena yang paling mungkin terjadi adalah:

• Penurunan fluks bahang laten, sehingga lebih banyak energi yang terserap oleh permukaan bumi

• Peningkatan bahang laten karena penguapan yang lebih besar, menyebabkan pembentukan awan dan potensi hujan lebih tinggi

• Peningkatan bahang sensibel yang menyebabkan energi disimpan dalam bentuk suhu di atmosfer

• Penurunan radiasi infra merah yang dipantulkan kembali oleh atmosfer, sehingga lautan menyimpan lebih banyak energi

• Penurunan bahang ke dalam permukaan bumi karena energi digunakan untuk menaikkan suhu atmosfer

Pada lapisan atmosfer, radiasi matahari mengalami proses yang cukup kompleks seperti hamburan, penyerapan, dan pemantulan sebelum mencapai permukaan bumi. Salah satu jenis hamburan yang dikenal adalah hamburan Rayleigh yang terjadi pada partikel kecil di atmosfer. Hamburan Rayleigh menyebabkan warna biru langit yang kita lihat setiap hari. Faktor utama yang menyebabkan langit terlihat biru pada siang hari adalah:

• Penyerapan radiasi matahari oleh molekul udara yang dominan pada spektrum warna biru

• Pemantulan cahaya oleh permukaan laut yang tersebar di atmosfer, membentuk warna biru

• Hamburan Rayleigh pada partikel kecil di atmosfer yang lebih efektif terhadap panjang gelombang pendek seperti biru

• Penyerapan radiasi infra merah oleh ozon, sehingga radiasi tampak biru lebih mendominasi

• Hamburan Mie yang terjadi lebih dominan pada siang hari dan berpengaruh pada warna langit

Fenomena El Niño dan La Niña merupakan pola perubahan iklim yang signifikan memengaruhi suhu dan curah hujan di banyak daerah di dunia. Selama periode El Niño, terjadi peningkatan suhu air laut di wilayah Pasifik tropis yang berdampak pada perubahan cuaca global, termasuk peningkatan suhu atmosfer dan curah hujan ekstrem di beberapa wilayah. Penyebab utama perubahan iklim selama fenomena El Niño adalah:

• Penurunan bahang laten yang membuat suhu atmosfer meningkat signifikan

• Peningkatan suhu permukaan laut yang memengaruhi pola angin, suhu, dan curah hujan di berbagai belahan dunia

• Penurunan albedo permukaan laut yang membuat lautan menyerap lebih banyak energi radiasi matahari

• Penyerapan bahang sensibel oleh atmosfer yang memicu fenomena cuaca ekstrem

• Penurunan radiasi infra merah dari atmosfer karena awan tebal yang terbentuk

Lapisan ozon yang terdapat di stratosfer melindungi makhluk hidup di bumi dari radiasi ultraviolet (UV) berbahaya yang berasal dari matahari. Lapisan ozon ini rentan terhadap kerusakan akibat penggunaan bahan kimia tertentu seperti klorofluorokarbon (CFC) yang dapat menghancurkan molekul ozon. Dalam kondisi lapisan ozon yang terus menipis, dampak langsung yang akan dirasakan oleh ekosistem bumi adalah:

• Meningkatnya efek rumah kaca karena radiasi UV memerangkap panas di atmosfer

• Peningkatan risiko kanker kulit, katarak, dan gangguan sistem kekebalan bagi makhluk hidup

• Menurunnya suhu global karena radiasi UV lebih sedikit diserap atmosfer

• Peningkatan albedo bumi karena radiasi UV memantulkan sinar matahari lebih kuat

• Meningkatnya hamburan Rayleigh yang mengurangi intensitas radiasi di permukaan bumi