MODUL 4 Evaporasi Dan Transpirasi

Umboro Lasminto IV - 1

MODUL 4

EVAPORASI DAN TRANSPIRASI

Tujuan Instruksional Khusus modul ini adalah mahasiswa dapat menghitung

besarnya penguapan dengan cara-cara : pengukuran, perumusan empiris, water

budget.

Evaporasi atau penguapan adalah proses pertukaran (transfer) air dari

permukaan bebas (free water surface) dari muka tanah, atau dari air yang tertahan di

atas permukaan bagunan atau tanaman menjadi molekul uap air di atmosfer. Proses

ini sebenarnya terdiri dari dua kejadian yang saling berkelanjutan yaitu :

a. Interface Evaporation : yaitu proses pertukaran air di permukaan menjadi

uap air di permukaan (interface) yang besarnya tergantung dari energi

dalam yang tersimpan (stored energy)

b. Vertical Vapor Transfer : yaitu perpindahan lapisan udara yang jenuh uap

air dari interface ke lapisan di atasnya, dan hal ini bila memungkinkan

proses penguapan akan berjalan terus. Transfer ini dipengaruhi oleh

kecepatan angin, topografi dan iklim lokal.

Disamping itu penguapan juga dipengaruhi oleh kelembaban udara, tekanan

udara, kedalaman air dan kualitas air.

Soil Evaporasi adalah penguapan yang terjadi dari permukaan tanah tanpa ada

tanaman di atasnya (bare soil).

Transpirasi adalah pengupan yang terjadi dari tanaman melalui sel stomata

pada daun. Air yang dihisap oleh daun setelah proses fisiologis akan diuapkan

kembali melalui sel stomata. Sel stomata ini pada malam hari akan tertutup sehingga


transpirasi hanya terjadi pada siang hari saja. Dengan demikian jelas transpirasi lebih

kecil dibanding dengan evaporasi.

Evapotranspirasi adalah kejadian bersama-sama antara evaporasi dan

transpirasi, keduanya saling mempengaruhi. Soil evaporasi akan dikurangi dengan

terjadinya transpirasi. Bila penguapan terjadi dilihat pada suatu daerah dimana di

dalamnya terdapat juga tanaman yang tumbuh maka penguapan yang terjadi di daerah

tersebut disebut Evapotranspirasi.

Potensial Evapotranspirasi (PET) adalah evapotranspirasi dari tanaman bila

memperoleh air (dari hujan atau irigasi) yang cukup untuk pertumbuhannya yang

optimum. PET ini tergantung dari factor meteorology setempat dan juga dari jenis

tanaman yang ada.

Actual Evapotranspirasi (AET) adalah evapotranspirasi dari tanaman di

bawah cukup untuk pertumbuhannya karena air yang diberikan kurang. AET juga

tergantung dari faktor yang sama dengan potensial evapotranspirasi tetapi dibatasi

dengan hanya tersedianya air di kandungan tanah (moisture) saja. Pada daerah kering

tanpa irigasi, AET menjadi sangat rendah karena tidak tersedianya air untuk

evaporasi.

Proses evaporasi ini sangat penting dan dipertimbangkan dalam proyek-proyek

Pengembangan Sumber Air seperti penyimpanan air dalam reservoir (dam),

kebutuhan air irrigasi untuk tanaman (consumptive use) dan banyak lagi.

4.1. Menghitung Evaporasi

Didalam analisa mendapatkan besarnya evaporasi dibedakan menjadi dua

yaitu evaporasi dari permukaan air bebas dan evaporasi dari permukaan tanah.


a. Evaporasi dari permukaan air bebas

Pada dasarnya evaporasi terjadi karena perbedaan tekanan uap dari udara pada

permukaan air dan dari udara di atasnya.

Perumusan dasarnya (Dalton) adalah sebagai berikut :

( ) ( )ufe - e C E aw= (4.1)

dimana :

E = evaporasi dari permukaan air (open water)

C = koefisien tergantung dari tekanan barometer

u = kecepatan angin

ew = tekanan uap jenuh muka air danau

ea = tekanan uap udara di atasnya

Kedalaman air juga mempengaruhi evaporasi, karena untuk menaikkan

temperatur air yang mempunyai lapisan tebal (dalam) lebih banyak diperlukan

panas dari pada yang mempunyai lapisan tipis (dangkal). Untuk penyinaran

matahari yang sama maka akan lebih banyak menaikkan temperatur air yang

dangkal dari pada yang dalam, hingga evaporasi pada air yang dangkal lebih

banyak.

Banyak cara untuk menghitung besarnya evaporasi dari permukaan air

diantaranya sebagai berikut :

1. Persamaan Empiris

Seperti disebutkan di atas bahwa besarnya evaporasi sangat

dipengaruhi oleh kecepatan angin, maka untuk evaporasi permukaan

air bebas perumusan empirisnya dibedakan menjadi dua kejadian :


- Bila temperatur permukaan air sama dengan temperatur udara, maka

perumusan yang dipakai adalah :

( ) ( )ufe - e CE asa = (4.2)

dimana :

Ea = evaporasi dari muka air (open water) untuk temperature udara

dan air yang sama t° C dalam mm/hari

C = konstanta empiris

es = tekanan uap jenuh udara pada t° C (mmHg)

ea = tekanan uap sesungguhnya udara di atasnya (mmHg)

u = kecepatan angin pada ketinggian standard

dari persamaan 4.2 diperoleh persamaan empiris yang banyak dipakai :

( )( )2asa U0,54 0,5e e35,0E +−= (4.3)

dimana :

U2 = kecepatan angin dalam m/dt pada ketinggian 2 meter

Ea = dalam mm/hari

- Bila temperatur udara dan permukaan air berbeda, maka perumusan

yang dipakai mempunyai bentuk yang sama dengan persamaan 4.2

yaitu :

( ) ( )ufe e CE a'

o −= s (4.4)

dimana :

e’s = tekanan uap jenuh dari lapisan batas antara udara dan air,

yang mempunyai temperatur t’s dan tidak sama dengan temperatur air

atau udara.

Temperatur t’s kenyataannya tidak mungkin (sulit) untuk dapat diukur,

sehingga menurut perumusan yang telah dikembangkan dalam bentuk


persamaan (4.2) yang bisa dipakai untuk kondisi lokal dimana

konstanta-konstanta dapat diturunkan tetapi tidak berlaku umum,

perhitungan evaporasi (Eo) tersebut dapat dilakukan.

Hasil penurunan Ijssclmer di holland mendapatkan suatu perumusan

yang dapat dipakai hanya untuk kondisi yang sama adalah sebagai

berikut :

( )( )6awo U0,25 1e e0,345E +−= (4.5)

dimana :

Eo = evaporasi di danau (mm/hari)

ew = tekanan uap jenuh pada temperatur tw untuk muka air

danau (mmHg)

ea = tekanan uap air sesungguhnya (mmHg)

U6 = kecepatan angin (m/dt) pada ketinggian 6 m di atas

permukaan.

2. Neraca Air (water Budget)

Perhitungan evaporasi dengan cara ini disebut juga dengan storage

equation approach, yaitu dengan menarik suatu keseimbangan yang

tetap pada semua air yang masuk dan meninggalkan daerah aliran

(catchmen, drainage basin).

Bila hujan jatuh di daerah aliran dan dapat diukur, kemudian aliran

yang terjadi akibat hujan tersebut pada suatu titik pengamatan (check

point/out let) juga dapat diukur, maka yang menyebabkan tidak sama

antara besarnya hujan yang jatuh dengan besarnya aliran yang terjadi

ada tiga, yaitu :


• Perubahan storage dalam daerah aliran, salah satunya adalah danau

atau air tanah (aquifer).

• Perbadaan dalam aliran air tanah yang masuk dan keluar dari

daerah aliran.

• Karena evaporasi dan transpirasi.

Persamaan storage secara umum adalah sebagai berikut (bandingkan

persamaan 1.3)

S S W S PE OOi ∆±−±+= (4.6)

dimana :

E = evaporasi

P = total persipitasi

Si = surface inflow (kalau ada)

GWo = ground water out flow

So = surface out flow

ΔS = perubahan storage dipermukaan dan dibawah

permukaan (sub surface)

Semua besaran dinyatakan dalam mm. Yang sulit dari cara ini adalah

pengukuran keluar masuknya air tanah hingga ketelitiannya jauh

berbeda dengan pengukuran lainnya.

3. Pemakaian alat dilapangan

Besarnya evaporasi dapat diukur dilapangan dengan memasang alat

pengukur evaporasi yaitu atmometer atau pan evaporasi. Atmometer

adalah alat pengukuran evaporasi yang kecil yang biasa dipakai dalam

stasiun meteorologi. Hasilnya bukan data evaluasi absolut, akan tetapi

memberikan perbandingan.


Ada tiga type atmometer yaitu type Piche, type Livingston dan type

Bellani. Pengukuran evaporasi dengan pan banyak dilakukan dengan di

lapangan (dalam stasiun meteorologi). Banyak jenis pan yang dipakai

diantaranya class A Pan Evaporation, Sunken Pan dengan type

Colorado, Young dan BPI, serta Floating Pan.

a. Class a Pan evaporation

Merupakan pan yang terbuat dari logam diletakkan di atas

permukaan tanah pada susunan kayu setinggi 6 in. Tinggi pan 10 in

dengan diameter 4 feet yang di dalamnya diisi air dengan

ketinggian sesuai dengan standard ukur di dalamnya (Gambar 4.1)

yang mempunyai ketinggian 7 in – 8 in. Besarnya evaporasi adalah

dengan melihat perubahan tinggi muka air terhadap tinggi standard

ukurnya. Besarnya evaporasi di pan bukan merupakan besarnya

evaporasi yang sebenarnya (actual evaporation) tetapi masih harus

dikalikan dengan koefisien pan yang harganya lebih kecil dari satu.

Hal ini disebabkan karena kemampuan menyimpan panas berbeda

antara pan dan danau, juga terjadi pertukaran panas antara pan

dengan tanah, air dan udara disekitarnya. Untuk class A

evaporation besarnya koefisien pan adalah 0,6 – 0,8.

Gambar 3.1. Class A Pan Evaporation dan pemasangannya


b. Sunken Pan

Sejenis pan yang sebagian ditanam masuk ke dalam tanah dengan

maksud memasukkan faktor pengaruh tanah terhadap penguapan.

Ada tiga jenis Sunken Pan yaitu, Colorado Sunken Pan yang

mempunyai penampang 3 feet persegi dan tinggi 18 in dengan

koefisien pan 0,79 – 0,98.

Jenis yang kedua adalah Young Screened Pan yaitu pan yang

mempunyai diameter 2 feet dan tinggi 3 feet dengan koefisien pan

0,91 – 0,99 (mendekati satu). Jenis yang ketiga adalah BPI pan

(Bureau of Plant Industry) yang mempunyai diameter 6 feet dan

tinggi 2 feet dengan koefisien pan 0,91 – 0,99 (mendekati satu).

c. Floating Pan

Untuk memasukkan faktor pengaruh massa air terhadap penguapan

dipakai jenis pan yang lain yaitu Floating Pan yang pada dasarnya

adalah sama dengan pan yang lain tetapi diapungkan di atas

permukaan air (danau). Pan jenis ini mempunyai koefisien 0,8.

Apabila dilakukan pengukuran temperature air di dalam pan dan

air di danau maka faktor–faktor pengaruh seperti kemampuan

menyimpan panas dan pertukaran panas dapat dieliminir dengan

memperhatikan persamaan 4.2 yaitu :

( ) ( )ufeeCE aspap −= (4.7)

( ) ( )ufeeCE asdad −= (4.8)

dimana :

Eap = evaporasi di pan

Ead = evaporasi di danau


esp = takanan uap jenuh pada temperature air di pan

esd = takanan uap jenuh pada temperature air di danau

C = konstanta

u = kecepatan angin

Dengan anggapan bahwa konstanta (C) dan kecepatan angin (u)

adalah sama antara pan dan danau, maka :

( )( ) ap

asp

asdad E

eeee

E ×−−

= (4.9)

dimana :

( )( )asp

asd

eeee

−− = koefisien pan (k)

jadi : Ead = k . Eap (4.10)

Terlihat bahwa pemakaian alat pan evaporasi pengukurannya harus

dilakukan setiap hari dilapangan dengan melihat besarnya perubahan

tinggi muka air di dalam pan yang merupakan evaporasi dalm satu

hari.

Ada tiga kejadian perubahan muka air di dalam pan, yaitu :

• bila muka air turun dari standar ukur dan pada hari itu tidak terjadi

hujan, maka besar evaporasi yang terjadi di pan adalah sama

dengan besarnya tinggi air yang ditambahkan dalam pan supaya

muka air mencapai tinggi standar.

• Bila muka air turun dari standard ukur dan pada hari itu terjadi

hujan, maka besar evaporasi yang terjadi di pan adalah sama

dengan besarnya tinggi air yang ditambahkan dalam pan supaya

muka air mencapai tinggi standar ditambah tinggi hujan pada hari

itu.


• Bila muka air naik dari standard ukur dan pada hari itu terjadi

hujan, maka besarnya evaporasi yang terjadi di pan adalah sama

dengan tinggi hujan yang terjadi hari itu dikurangi dengan tinggi

air yang dibuang dari pan supaya muka air mencapai tinggi standar.

4. Teori Penman

H.L. Penman (1948) mengemukakan teori dan perumusan untuk

mengestimasi besarnya evaporasi dari data cuaca suatu daerah. Teori

Penman didasarkan atas dua kebutuhan untuk menjaga kontinuitas dari

evaporasi agar tetap terjadi, yaitu :

a. Besarnya energi panas yang harus disuply untuk proses

penguapan. Gelombang pendek radiasi matahari yang sampai di

permukaan bumi besarnya tergantung dari letak tempat

(latitude), musim tahunan, jam siang dan banyaknya awan

dalam satu hari. Bila diasumsikan tidak ada awan maka

besarnya total radiasi pada suatu diberikan dalam bentuk table

oleh Angot seperti pada Tabel 4.1 sebagai harga RA (bilangan

Angot) dengan satuan gcal/cm2/hari.

Tabel 4.1. Bilangan Angot dalam gcal/cm2/hari


Tabel 4.2. Harga es menurut suhu

Jika Rc = radiasi gelombang pendek sesungguhnya yang

diterima pada permukaan tanah dari matahari

n = Jam penyinaran matahari sesungguhnya yang terjadi

N = Jam penyinaran matahari yang mungkin dapat terjadi

n/N = Perbandingan jam penyinaran (relatif sunshine)

maka Penman memberikan persamaan sebagai berikut :

+=

Nn48,020,0R Rc A (4.11)

Sebagian dari Rc dipantulkan kembali sebagai radiasi

gelombang pendek yang besarnya tergantung dari daya pantul

(reflaksi) permukaan tanah (macam muka tanah). Besarnya


koefisien reflaksi (r) yang disebut Albedo, seperti pada Tabel

4.3.

Jika RI = besarnya radiasi gelombang pendek yang tinggal

dimuka tanah

maka :

( )r-1RcR I = (4.12)

atau :

( )

+=

Nn0,480,20r-1RR AI (4.13)

Pada malam hari sebagian dari RI masih dipantulkan lagi,

dimana besarnya (RB) dituliskan sebagai perumusan empiris

sebagai berikut :

( )

+−=

Nn80,020,0e 0,0770,47Ta R a

4B σ (4.14)

dimana :

σ = konstanta dari Lummer dan Pringsheim

= 117,74 x 10-9 gcal/cm2/hari

Ta = temperatur absolut = t°C + 273

ea = tekanan uap air di udara (mmHg)

hubungan antara Ta dengan σ Ta4 yang dinyatakan dalam

mmH2O/ hari seperti pada Table 4.4.

Akhirnya, besarnya energi radiasi yang tersisa (H) pada

permukaan air bebas (r = 0,06) dapat dituliskan sebagai berikut:

H = RI - RB (4.15)

Dari persamaan (4.13), (4.14) dan (4.15) didapat :


( ) ( )

+−−

+−=

Nn0,480,20e 0,0770,47Ta σ

Nn0,480,200,061RH a

4A (4.16)

Dimana H disebut sebagai “heat budget” dalam cal/cm2/hari

atau dalam mmH2O/hari.

Heat budget (H) digunakan untuk empat keperluan, yaitu :

H = Eo + K + S + C (4.17)

dimana :

Eo = panas yang disediakan untuk penguapan dari

permukaan

air

K = Convective heat transfer dari permukaan

S = menaikkan panas udara sekitarnya

Kenyataan yang ada dalam periode harian bahwa harga S dan C

dapat diabaikan karena terlalu kecil bila dibandingkan dengan

perubah lainnya. Persamaan (4.17) menjadi :

H = Eo + K (4.18)

b. Gerakan perubahan uap air di udara (removal vapour) agar

proses evaporasi dapat kontinyu, seperti telah ditunjukkan

dalam persamaan (4.4) bahwa harga e’s sulit dihitung bila

temperature udara dan air berbeda. Penman mengasumsikan

bahwa perpindahan (transport) uap air dan panas karena

turbelensi udara pada dasarnya disebabkan oleh mekanisme

yang sama, yaitu ditentukan oleh (e’s – eo) dan (t’s – t) dan

diperkirakan :

( )( )a

'

'

o e ett

EK

−−

==s

sγβ (4.19)


dimana :

γ = constanta pschrometer

= 0,49 jika t(°C) dan e (mmHg)

Dari persamaan (4.18) terlihat bahwa :

H = Eo (1 + β) (4.20)

Atau :

( )( )as

so

ee'1t'

1

H1

HE

−−

+=

+=

γβ (4.21)

Gambar 4.3. Grafik tekanan uap jenuh.

Dari Gambar 4.3 terlihat bahwa :

tt'e e'

tgs

ss

−−

=∆=α

dimana :

Δ = kemiringan grafik tekanan uap pada temperatur t sehingga :

Δe e'

tt' sss

−=− (4.22)

Dari persamaan (4.21) dan (4.22) didapat :


( )( )as

sso

ee'e e'

Δγ1

HE

−−

+= (4.23)

perhatikan bahwa :

e’s – es = (e’s - es) – (es - ea) (4.24)

subsitusi persamaan (4.24) kedalam persamaan (4.23) didapat :

( ) ( )( )

−−−−

+=

as

asaso

ee'eee e'

Δγ1

HE

atau : ( )( )

−−

−+=

as

aso

ee'ee

1 Δγ1

HE (4.25)

Perhatikan persamaan (4.2) dan (4.4) maka akan diperoleh

as

as

o

a

e e'ee

EE

−−

= (4.26)

Jadi dari persamaan (4.25) dan (4.26) akan didapat :

−−

=

o

ao

EE

1Δγ1

HE

atau :

HEE

1EΔγE

o

aoo =

−+

HEΔγE

ΔγE aoo =−+

ao EΔγH

Δγ1E +=

+

Δγ1

EΔγH

Ea

o

+

+=


Jadi : γΔ

E γHΔE a

o ++⋅

= (4.27)

Catatan :

1. Bila H dinyatakan dalam gcal/cm2/hari sedang Eo

dikehendaki dalam mmH2O, maka harga H terlebih

dahulu dibagi 60.

2. Harga Δ fungsi t (°C) dapat dilihat dalam gambar 5.4 bila

t’s tidak diketahui.

Contoh 4.1.

Diketahui data t = 20 °C ; h = 70 % ; Nn = 40 %

t’s = 20,1 °C ; RA = 550 cal/cm2/hari ; U2 = 5 m/dt

Hitung besarnya evaporasi air permukaan bebas hariannya.

Penyelesaiannya :

Table 3.1 : t = 20 °C e5 = 17,53 mmHg

t’s = 20,1 °C e’s = 17,64 mmHg

ea = 0,7 x 17,53 = 12,27 mmHg

Ta = 20 + 273 = 293 °K

Δ = 1,1201,20

53,1764,17=

−−

Ta4 = 117,74 x 10-9 x (293)4 = 867,75

Rc = 550 (0,2 + 0,48 x 0,4) = 215,6 gcal/cm2/hari

RI = 215,6 (1 – 0,06) = 202,66 gcal/ cm2/hari

RB = 867,75 (0,47 – 0,077 x 12,27) (0,20 + 0,80 x 0,4)


= 90,37 gcal/ cm2/hari

H = 202,66 – 90,37 = 112,29 gcal/ cm2/hari

= 1,87 mmH2O/hari

Ea = 0,35 (17,53 – 12,27)(0,5 + 0,54 x 5)

= 5,89 mmH2O/hari

Eo = mm/hari 11,349,01,1

89,549,087,11,1=

+×+×

Perhitungan evaporasi permukaan air bebas dari Penman dapat

juga dilakukan dengan NOMOGRAM seperti pada Gambar

4.4. yang dibuat oleh P.J. Rijkoort dari Royal Meteorological

Institute, Netherlands

Eo = E1 (t, Nn ) + E2 (t, RA,

Nn ) + E3 (t, N

n ,h) + E4 (t, U2,h)

(4.28)

Contoh pemakaian dengan nomogram :

Misalkan data yang ada :

t = 18° ; Nn = 40 %

RA = 800 gcal/ cm2/hari

h = 60 % ; U2 = 3 m/dt

maka dari nomogram diperoleh : E1 = - 2,28 mm/hari

E2 = + 3,30 mm/hari

E3 = + 1,12 mm/hari

E4 = + 1,52 mm/hari +

Jadi : Eo = + 3,66 mm/hari


Gambar 4.4. Nomogram Penman


Tabel 4.3. Bilangan Albedo (r)

Jenis permukaan R

Open water

Rock

Dry mould

Wet mould

Grass

Green vegetation (general figure)

0,06

0,12 – 0,15

0,14

0,08 – 0,09

0,10 – 0,33

0,20

b. Evaporasi dari permukaan tanah

Besar evaporasi dari permukaan tanah berbeda dengan permukaan air bebas

karena tergantung dari jenis (lapisan) permukaan tanahnya. Bilangan albedo

pada evaporasi permukaan tanah lebih besar dari pada permukaan air bebas.

Untuk permukaan tanah yang jenuh, besarnya evaporasi kira-kira sama dengan

evaporasi dari permukaan air disekitarnya yang mempunyai temperatur sama.

Besarnya evaporasi permukaan tanah dipengaruhi oleh besarnya tinggi hujan

jatuh. Evaporasi dari permukaan tanah suatu daerah yang hujannya banyak

dengan pembagian merata sepanjang tahun akan jauh lebih besar dari pada

suatu daerah dengan hujan sedikit.

Ada berbagai cara untuk menentukan evaporasi dari permukaan tanah,

diantaranya :

1. Dengan membandingkan evaporasi permukaan air bebas

Harga Eo dari perhitungan cara Penman dapat dibandingkan dengan besar

evaporasi permukaan tanah, turfed soil atau bare soil (ET atau EB).


Pada suatu daerah akan mempunyai nilai perbandingan antara EB dan EO

yang tergantung dari kondisi tanah (lapisan permukaan tanah), yang dapat

ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

O

B

EE = α ( α < 1) (4.29)

Untuk permukaan tanah yang berlumpur harga lebih kecil dari pada

permukaan tanah yang tidak berumput.

Suatu percobaan untuk permukaan tanah yang ditanami rumput

menunjukkan harga α = 0,75 untuk perbandingan rata-rata dalam satu

tahun.

2. Pengukuran dengan Lysimeter

Lysimeter adalah alat yang dipakai untuk mengukur evaporasi dari

permukaan tanah secara langsung (termasuk tanaman di atasnya).

Permukaan tanah yang tidak berhubungan dengan air tanah kemungkinan

evaporasinya sangat kecil, karena hanya tergantung dari air hujan saja.

Sedang permukaan tanah yang berhubungan dengan daerah kapiler

kemungkinan evaporasinya lebih besar, karena selalu disuply air dari air

tanah. Gambar 4.5 adalah sket Lysimeter. Banyaknya evaporasi dari

permukaan tanah (EB) adalah selisih antara tinggi hujan (P) dan air yang di

drain ke dalam penampungdi bawah tanah (O).

EB = P – O (4.30)

Bila Lysimeter diplotkan pada suatu daerah irigasi yang berarti di atas

permukaan tanah terdapat tanaman, maka evaporasi yang terjadi termasuk

akibat tanaman (evapotranspirasi).


Gambar 4.5. Sket Lysimeter

Bila pemberian air irigasi diadakan maka persamaan (4.30) menjadi

sebagai berikut :

P + I = Et + O ± Δ S (4.31)

Dimana :

I = Air irigasi

Et = evapotranspirasi

Δ S = perubahan storage

Macam-macam Lysimeter diantaranya adalah Weighable Lysimeter yang

digunakan di Amerika Serikat dan Uni Soviet.

4.2. Menghitung Transpirasi

Besarnya transpirasi tergantung dari penyinaran matahari, temperatur,

kelembaban, angin, tersedianya air dan fase pertumbuhan tanaman.

Pengukuran transpirasi pada suatu daerah aliran sangat sulit dan biasanya

pengukuran dilakukan di laboratorium dengan menggunakan sampel-sampel

kecil pada suatu phytometer adalah suatu bak (pot) yang diisi tanah dan


ditanami dengan tanaman yang hendak diukur transpirasinya. Permukaan

tanah pada pot seluruhnya ditutup plastik agar tidak ada penguapan dari

permukaan tanah.

Pengurangan air dari akibat transpirasi dapat diketahui dengan cara mengukur

berat pot dengan tanaman dan air setiap waktu tertentu. Selisih bacaan berat

antara dua waktu akan menunjukkan besarnya transpirasi dari suatu tanaman.

Suatu penelitian dengan phytometer dapat dilakukan selama siklus hidup

tanaman di laboratorium dimana hasilnya hanya merupakan suatu indek

pemakaian air dari suatu tanaman dilapangan. Penyelidikan ini hanya dapat

dilaksanakan untuk tanaman-tanaman kecil.

Gambar 4.6. Alat Pengukur Transpirasi


4.3. Menghitung Evapotranspirasi

Menghitung besarnya evapotranspirasi dari pengukuran dilapangan dengan

memakai Lysimeter dapat dilakukan dengan prinsip water balance seperti pada

persamaan (4.31).

Cara lain untuk menghitung evapotranspirasi adalah dengan menggunakan

perumusan-perumusan dari hasil eksperiment diantaranya adalah :

4.3.1. Perumusan evapotranspirasi dari Thornthwaite

C.W. Thornthwaite telah melakukan percobaan dengan menggunakan

Lysimeter untuk mempelajari hubungan antara temperature dengan evapotranspirasi.

Hasilnya mendapatkan perumusan sebagai berikut :

1,514

n

5tj

= (4.32)

dimana :

j = heat index bulanan

tn = temperature rata-rata bulanan (°C)

Heat index tahunan J, adalah : ∑=12

1jJ (4.33)

Besarnya Potensial Evapotranspirasi (PET) untuk bulanan dengan temperature

rata-rata t° adalah :

mm/bulan J

t10 1,6PETa

⋅

= (4.34)

dimana :

a = (675 x 10-9) J3 – (771 x 10-7) J2 + (179 x 10-4) J + 0,4982 (4.35)

PET dalam persamaan 4.34 merupakan harga standard bulanan yang

didasarkan atas 30 hari dengan 12 jam penyinaran matahari dalam satu hari.


Actual Evapotranspirasi (AET) untuk bulan-bulan biasa dengan temperatur

rata-rata t° diberikan dengan persamaan :

mm 360

TDPETAET ⋅×= (4.36)

Dimana :

D = jumlah hari dalam satu bulan

T = jumlah rata-rata jam siang dalam satu bulan

Perumusan Thornthwaite telah diuji dan disederhanakan oleh Serra untuk

persamaan 5.32 dan 5.33 menjadi sebagai berikut :

j = 0,009 tn1,5 (4.37)

Dan a = 0,016 J + 0,5 (4.38)

Untuk memudahkan perhitungan Potensial Evapotranspirasi dengan cara ini

oleh Thornthwaite telah dibuatkan NOMOGRAM seperti pada gambar 4.7.

Langkah pertama dalam pemakaian nomogram adalah menentukan heat index

J yang kemudian ditarik garis lurus yang dihubungkan pada titik konvergence

pada t = 26,5° C. Untuk t lebih besar dari 26,5° C maka digunakan table

disebelah kanan. PET bulanan dapat dibaca sesuai dengan temperature rata-

rata bulanannya, hingga didapatka dua belas harga. Kemudian harga-harga

PET dihitung AET nya dengan persamaan 5.36 , dan terus dijumlahkan, maka

diperoleh besarnya evapotranspirasi setahun.


Gambar 4.7. Nomogram Thornthwaite

4.3.2. Perumusan evapotranspirasi dari Blanney Criddle

Blanney Criddle mengemukakan perumusan untuk menghitung besarnya

potensial evapotranspirasi yang dihubungkan dengan temperatur rata-rata

bulanan, presentase penyinaran matahari bulanan dalam setahun dan koefisien

pertumbuhan tanaman.

Cara ini mempergunakan perumusan sebagai berikut :

100fkU ⋅= (4.39)

dan f = t x p (4.40)

dimana :

U = evapotranspirasi bulanan (in)

k = koefisien pemakaian air konsumtif (empiris)

f = faktor pemakaian air konsumtif


t = temperatur rata-rata bulanan (°F)

p = presentase jam siang hari bulanan dalam setahun (tabel 4.4)

Modifikasi rumus aslinya kedalam satuan metrik dapat ditulis sebagai berikut :

k = kc x kt (4.41)

dan : f = p x (45,7 t + 813) (4.42)

dimana :

kc = koefisien tanaman bulanan (tabel 4.5)

kt = climatic coefficient yang berhubungan dengan temperature rata-rata

(°C) atau faktor penyesuaian bulanan.

= (0,0311 t + 2,40)

t = temperatur bulanan rata-rata (°C)

4.3.3. Perumusan evapotranspirasi dari Turc, Langbein dan Wundt

Turc telah mempelajari 254 daerah aliran sungai dari seluruh dunia untuk

merumuskan besarnya evapotranspirasi dengan mengabaikan storage yang

ada. Evapotranspirasi yang dirumuskan bukan PET tetapi rata-rata AET (mean

actual evapotranspirasi) dari daerah aliran sungai. Kemudian :

IOEP −+= (4.43)

dimana :

P = rata-rata hujan tahunan

E = rata-rata evapotranspirasi tahunan

O = rata-rata outflow tahunan

I = rata-rata inflow tahunan

maka menurut Turc :


2

2

LP0,9

PE

+

= (4.44)

dimana :

E = rata-rata actual evapotranspirasi tahunan

L = 300 + 25 t + 0,05 t3

t = rata-rata temperatur tahunan (°C)

jika : 2

2

LP < 0,1 , maka E = P

E dan P dinyatakan dalam mm per tahun

bila : R = O - I (4.45)

maka hasil dari perumusan 4.45 dapat digambarkan dalam grafik Gambar 4.8.

yang mana harga E dan R dapat diperoleh dengan cepat.

Dari penelitian Turc diperoleh bahwa adanya perbedaan harga antara

pengukuran dan perhitungan tidak kurang dari 40 mm dalam 53% kejadian.

Keberatan dari cara ini adalah bahwa temperatur merupakan satu satunya

variabel yang menentukan. Juga variasi bulanan dalam satu tahun tidak

dipertimbangkan.

Gambar 4.8. Grafik hasil perhitungan Turc.


Tabel 4.4a. Prosentase waktu jam harian lintang utara untuk tiap-tiap bulan

selama setahun

Tabel 4.4.b. Prosentase waktu jam harian lintang selatan untuk tiap-tiap

bulan selama setahun


Tabel 4.5. Koefisien crop consumtive use dengan % masa pertumbuhan

4.3.4. Perumusan evapotranspirasi dari Penman

Besarnya potensial evapotranspirasi menurut Penman yaitu perkalian

antara koefisien tanaman dengan besarnya evaporasi menurut Penman

(Eo). Perumusan dapat ditulis sebagai berikut :

PET = k . Eo (4.46)

Dimana :

k = koefisien tanaman bulanan (tabel 4.5)

Cara lain untuk perhitungan evapotranspirasi seperti perumusan

Hargreaves dan Christiansen tidak dibicarakan didalam bab ini.


4.4. Consumtive Use

Pengunaan konsumtif (consumtive use) adalah evapotranspirasi dari suatu

daerah yang ditumbuhi tanaman, biasanya dipakai dalam hubungannya dengan

pertanian yaitu untuk menghitung besarnya kebutuhan air irigasi.

Kalau moisture tanah yang tersedia (M) lebih besar dari potensial

evapotranspirasi (PET), maka penggunaan konsumtif (C.U) sama besarnya dengan

PET. Sedang bila moisture tanah yang tersedia lebih kecil dari PET, maka C.U akan

lebih kecil dari PET dan ini disebut kekurangan moisture tanah (soil moisture

deficiency).

Besarnya C.U tergantung dari berbagai faktor seperti iklim supply moisture

tanah, macam dan umur tanaman yang tumbuh, macam tanah dan cara penggarapan.

Besarnya C.U dari suatu tanaman dihitung untuk mengetahui besar keperluan air

(water requirement) yang diberikan. Keperluan air untuk tanaman ada optimumnya,

yaitu banyaknya air yang harus diberikan untuk mendapatkan hasil yang tertinggi.

Kalau tanaman diberikan air kurang atau lebih dari keperluan optimumnya maka

hasilnya akan berkurang.

4.6. Latihan

1. Diketahui data t = 25 °C ; h = 70 % ; Nn = 45 %

t’s = 20,0 °C ; RA = 650 cal/cm2/hari ; U2 = 4 m/dt

Hitung besarnya evaporasi air permukaan bebas hariannya.

3. Hitunglah evaporasi dari permukaan air bebas untuk suatu daerah yang terletak di

lintang 52o U

4. Gunakan nomogram Penman untuk menyelesaikan persamaan Penman untuk

meramalkan evapotrnspirasi potensial harian dari suatu tanaman lapangan pada

garis lintang 40o U dalam bulan April dengan kondisi sebagai berikut : temperatur


udara rata-rata = 20oC; h rata-rata = 70%; selimut langit = 60% awan; U2 rata-rata

= 2.5 m/detik; rasio evapotranspirasi potensial dan evaporasi petensial = 0.7.

5. Dengan menggunakan metode Blaney-Criddle yang dimodifikasi, tentukan

kebutuhan air bagi tanaman kapas yang tumbuh di pertengahan musim dalam

kondisi yang sangat kering disuatu lokasi 30o Lintang Utara dalam bulan februari

dimana rata-rata temperatur harian adalah 28o C dan kecepatan rata-rata angin 4

m/det.

MODUL 4 Evaporasi Dan Transpirasi

Documents

Transcript of MODUL 4 Evaporasi Dan Transpirasi