RADIASI SURYA

1
RADIASI SURYA
2
Pancaran Radiasi Surya

• Radiasi surya (surya matahari) sumber energi
  utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang
  menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer
  bumi.
• Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan jarak
  dari bumi 150 juta Km
• Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2,
  yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang
  diterima di puncak atmosfer.
• Rata-rata 30 radiasi yang sampai dipermukaan
  bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

3
Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi

• Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273 o C)
  memancarkan radiasi berbanding lurus dengan
  pangkat empat suhu permukaannya (Hukum Stefan
  Boltzman)
• F e s T4
• F Pancaran RAdiasi (Wm2)
• e emisivitas permukaan, bernilai satu untuk
  benda hitam (black body radiation), sedangkan
  untuk benda-benda alam berkisar 0.9-1.0)
• s tetapan Stefan Boltzman (5.67 10-8 Wm2)
• T Suhu permukaan (K)

4
Sistem Kesetimbangan Panas di Bumi
5
Kenaikan suhu rata-rata bumi selama 157 tahun
terakhir
6
Radiasi Gelombang pendek dan panjang

• Panjang gelombang semakin pendek bila suhu
  permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih
  tinggi
• Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang
  gelombang antara 0.3 4.0 µm
• Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan
  panjang gelombang 4 120 µm,
• Karena panjang gelombang radiasi surya relatif
  pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka
  disebut radiasi gelombang pendek.
• Radiasi bumu/benda-benda yang ada dibumi disebut
  radiasi gelombang panjang.

7
(No Transcript)
8
Penerimaan Radiasi Surya di Permukaan Bumi

• Bervariasi menurut tenpat dan Waktu
• Skala makro menurut tempat ditentukan oleh letak
  lintang dan keadaan atmosfer terutama awan
• Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi
  surya yang diteima

9
Faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi
surya secara makro

• Jarak antara matahari dan Bumi
• Panjang hari dan sudut datang
• Pengaruh atmosfer bumi

10
Neraca Energi pada Permukaan Bumi

• Neraca energi pada permukaan bumi
• Qn Qs Ql Qs Ql
• Qn Radiasi Netto (Wm2)
• Qs dan Qs radiasi surya yang datang dan keluar
  (Wm2)
• Ql dan Ql radiasi gelombang panjang yang datang
  dan keluar (Wm2)
• Radiasi surya (Qs) bernilai 0 pada malam hari,
  radiasi netto (Qn) bernilai negatif.
• Siang hari Qs jauh lebih besar sehingga Qn
  positif.
• Qn yang positif akan digunakan untuk memanaskan
  udara (H), penguapan (?E), pemanasan tanah/lautan
  (G) dan kurang dari 5 untuk fotosintesis
  (berlakiu bila tidak ada adveksi panas/pemindahan
  panas secara horisontal)

11
Konsentrasi beberapa gas rumah kaca selama 2000
tahun terakhir
12
Komponen radiative forcing dari manusia dan
alam (radiasi matahari).
13

• Perbandingan antara radiasi gelombang pendek
  (surya) yang dipantulkan dengan yang datang
  disebut albedo permukaan
• Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap
  radiasi gelombang panjang utama. Energi radiasi
  yang diserap oleh kedua gas tersebut dipancarkan
  kembali ke permukaan bumi diiringi dengan
  peningkatan suhu udara (efek rumah kaca green
  house effect).
• Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus
  atap kaca karena energinya besar, sedangkan
  radiasi gelombang panjang dari dalam rumah kaca
  tidak mampu menembus atap kaca sehingga terjadi
  penimbunan energi yang berlebihan dalam rumah
  kaca tersebut yang meningkatkan suhu udara.
• Gas Rumah Kaca (GRK) uap air, CO2 dan methane)
  dapat menyebabkan pemanasan global

14
Model iklim dengan dan tanpa memasukkan faktor
manusia
15
Pengukur Radiasi Matahari

•  Sunshine Pyranometer - SPN1
• Global (Total) and Diffuse irradiance in W.m-2
• WMO sunshine threshold 120 W.m-2 direct beam
• No moving parts, shade rings or motorised
  tracking
• The new Sunshine Pyranometer is a patented,
  meteorological class instrument for measuring
  global and diffuse radiation and sunshine duration

16
(No Transcript)
17
Cahaya

• Faktor esensial pertumbuhan dan perkembangan
  tanaman
• Cahaya memegang peranan penting dalam proses
  fisiologis tanaman, terutama fotosintesis,
  respirasi, dan transpirasi
• Fotosintesis sebagai sumber energi bagi reaksi
  cahaya, fotolisis air menghasilkan daya asimilasi
  (ATP dan NADPH2)

18

• Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton
• Tidak semua radiasi matahari mampu diserap
  tanaman, cahaya tampak, dg panjang gelombang 400
  s/d 700 nm
• Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang
  sampai ke bumi sudut datang, panjang hari,
  komposis atmosfer
• Cahaya yang diserap daun 1-5 untuk fotosintesis,
  75-85 untuk memanaskan daun dan transpirasi

19

• Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi,
  menaikkan suhu
• Peranan cahaya dalam transpirasi, transpirasi
  stomater, mekanisme bukaan stomata
• Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap
  jenis tanaman, dikenal tiga tipe tanaman C3, C4,
  CAM
• C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah,
  dibatasi oleh tingginya fotorespirasi

20

• C4 memiliki titik kompensasi cahaya tinggi,
  sampai cahaya terik, tidak dibatasi oleh
  fotorespirasi
• Besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya
  radiasi matahari yang mampu diserap tanamanild
• ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik
  menyebabkan pertumbuhan tanaman 90 maksimum. ILD
  optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR)
  maksimum

21

• ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda
  tergantung morfologi daun
• Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ild
  optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan tanaman)
  maupun sistem tanam
• Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang
  diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek
  penaungan (mutual shading)
• Penaungan distribusi cahaya dalam tajuk tidak
  merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap
  fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR
  rendah, CGR rendah, telah tercapai titik
  kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai
  optimumnya

22

• Kaitannya dengan ILD optimum setiap jenis tanaman
  perlu dilakukan kajian mengenai jarak tanam yang
  menyebabkan tercapainya ILD optimum tersebut.
  Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh tingkat
  kesuburan lahan maupun habitus tanaman (morfologi
  tanaman)
• Penentuan kerapatan tanaman dipengaruhi juga oleh
  hasil ekonomis yang akan diambil dari pertanaman.

23

• Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk
  reproduktif yang lain). Kalo dibuat grafik hub
  antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk
  parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan
  kerapatan tanaman setelah LAI optimum,
  menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis
  digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif
• Hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif
  tanaman, grafik hub antara kerapatan dengan hasil
  berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat serapat
  mungkin supaya penyerapan radiasi maksimum cepat
  tercapai, dapat dikatakan tidak ada LAI optimum

24
Faktor yang Menentukan Besarnya Radiasi Matahari
ke Bumi

• Sudut datang matahari (dari suatu titik tertentu
  di bumi)
• Panjang hari
• Keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air)

25

• Panjang hari sering menjadi faktor pembatas
  pertumbuhan di daerah sub-tropik
• Keberadaan radiasi, sering terbatas di sub-tropik
  pada musim tertentu, sehingga kekurangan radiasi
  matahari merupakan kendala utama pertanian di
  sub-tropik
• Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu
  menimbulkan masalah (bukan faktor pembatas),
  relatif konstan, 12 jam/hari
• Yang sering menjadi faktor pembatas adalah
  masalah kelebihan radiasi (intensitas matahari)

26
Naungan

• Merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi
  intensitas cahaya yang terlalu tinggi.
• Pemberian naungan dilakukan pada budidaya tanaman
  yang umumnya termasuk kelompok C3 maupun dalam
  fase pembibitan
• Pada fase bibit, semua jenis tanaman tidak tahan
  IC penuh, butuh 30-40, diatasi dengan naungan

27

• Pada tanaman kelompok C3, naungan tidak hanya
  diperlukan pada fase bibit saja, tetapi sepanjang
  siklus hidup tanaman
• Meskipun dengan semakin dewasa umur tanaman,
  intensitas naungan semakin dikurangi
• Naungan selain diperlukan untuk mengurangi
  intensitas cahaya yang sampai ke tanaman pokok,
  juga dimanfaatkan sebagai salah satu metode
  pengendalian gulma

28

• Di bawah penaung, bersih dari gulma terutama
  rumputan
• Semakin jauh dari penaung, gulma mulai tumbuh
  semakin cepat
• Titik kompensasi gulma rumputan dapat ditentukan
  sama dengan IC pada batas mulai ada pertumbuhan
  gulma
• Tumbuhan tumbuh ditempat dg IC lebih tinggi dari
  titik kompensasi (sebelum tercapai titik jenuh),
  hasil fotosintesis cukup untuk respirasi dan
  sisanya untuk pertumbuhan

29
Dampak pemberian naungan terhadap iklim mikro

• Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40
• Mengurangi aliran udara disekitar tajuk
• Kelembaban udara disekitar tajuk lebih stabil
  (60-70)
• Mengurangi laju evapotranspirasi
• Terjadi keseimbangan antara ketersediaan air
  dengan tingkat transpirasi tanaman

30
Hasil penelitian pada tembakau

• Dampak pemberian naungan pada pertanaman
  tembakau
• Laju transpirasi tanaman tembakau menurun sebesar
  45,6
• Evapotranspirasi tanah menurun sebesar 60
• Kadar air daun meningkat
• Total luas daun tembakau meningkat 40

31
Tanaman muda

• Memerlukan intensitas cahaya relatif rendah
• IC terlalu rendah aktifitas fotosintesis menurun,
  suplai KH dan auxin untuk pertumbuhan akar
  menurun, bibit yang kekurangan IC memiliki
  perakaran yang tidak berkembang
• IC terlalu tinggi fotooksidasi meningkat, suhu
  tinggi, kelembaban rendah, kematian daun (daun
  terbakar)

32

• Penelitian pada penyetekan kakao stek kakao
  mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan
  intensitas cahaya 20 lebih rendah dari IC penuh
  (stek kakao diberi naungan dengan intensitas
  sedang)
• Penelitian pada pembibitan karet bibit karet
  mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC
  50
• Penelitian pada penyetekan vanili bibit vanili
  mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC
  30-50

33

• Naungan dapat menghindari fluktuasi temperatur
  yang tinggi dan kadar air tanah
• Naungan dapat digunakan sebagai saranan
  konservasi tanah, karena meningkatkan jumlah pori
  penyedia air tanah (melalui pengaturan temperatur
  dan evaporasi)
• Besar kecilnya fotosintesis tergantung pada
  temperatur, suplai air, unsur-unsur hara, sifat
  morfologis tanaman. Puncak fotosintesis terkait
  dengan besarnya sinar dan temperatur

34
Kekurangan Air Diatasi dg naungan

• Naungan mengurangi volume kecepatan aliran
  permukaan dan meningkatkan air tersedia bagi
  tanaman

35
Pengaruh lingkungan (Tekanan)

• Pengaruh merusak yang dipaksakan, dikendalikan
  oleh lingkungan
• Respon adaptasi, dikendalikan oleh tanaman

36

• Kerusakan kematian sebagian organ maupun
  keseluruhan tanaman, penurunan pertumbuhan karena
  kelainan fisiologis
• Kerusakan resistensi tanaman terhadap tekanan
  lingkungan berkurang
• Respon beradaptasi, merupakan pengendali yang
  halus terhadap resistensi
• Resistensi bisa elastis (terbalikkan) maupun
  plastis (tidak terbalikkan)

37

• Resistensi elastis, efek mekanisme fisiologis
  (lebih besifat fisiologis)
• Resistensi plastis, efek adaptasi morfologis
• Tekanan cahaya bisa menimbulkan respon fisiologis
  (dalam aktivitas fotosintesis) maupun respon
  morfologis (berubahnya ukuran daun dll)
• Kedua respon tsb memerlukan fleksibilitas fenotipe

38
Respon Morfologi

• Makromorfologi tinggi tanaman, diameter tanaman,
  sudut percabangan, jumlah daun, luas daun dll
• Mikromorfologi kandungan klorofil daun,
  ketebalan daun dll
• Tinggi tanaman lebih cepat naik di tempat teduh,
  diameter tanaman lebih cepat naik di tempat tanpa
  naungan, sudut percabangan lebih besar ditempat
  ternaungi, luas daun lebih besar di tempat
  ternaungi, begitu juga dengan jumlah daun
• Kandungan klorofil lebih tinggi di tempat terang,
  ketebalan daun lebih tinggi di tempat terang