Make your own free website on Tripod.com
KULIAH13-30
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
PUSAT PENGAJIAN ILMU KEMANUSIAAN         
HGF 223/4 - CUACA DAN IKLIM
   
Gambar: Hutan Awan di Tanah Tinggi Camerons yang dilindungi dengan awan stratus/awan bukit yang mengandungi lembapan mendatar.

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemnusiaan

HGF 223 - CUACA DAN IKLIM

Kuliah 13-16: PENGELASAN IKLIM

13-16.1 Pengelasan Iklim:  Satu Pengenalan.

13-16.2 Sistem Pengelasan Iklim Menurut Koeppen (1900, 1918).

13-16.3 Sistem Pengelasan Iklim Menurut Thornthwaite  (1931, 1933, 1948, 1955).

13-16.4 SistemSistem Pengelasan Iklim yang lain.


Rujukan

1. Ackerman, E.A. (1941),  "The Koeppen classification of climates in North America",  Geographical Review, Jilid 31, m.s. 105111.

2. Basile, R.M. and Corbin, S.W. (1969), "A graphical method for determining Thornthwaite climatic classfications", Ann. Assoc. Amer. Geog., Jilid 59, m.s. 56172.

3. Buettner, K.J. (1962), "Human aspects of bioclimatological classification",  In Biometeorology, Jilid 2 (Ed. Tromp, S.W. and Weihe, W.H.) (Perga mon Press, London), m.s. 128140.

4. Carter, D.B. (1954), "Climates of Africa and India according to Thornthwaite's 1948 classification",  Publications in Climatology, Jilid 7, No. 4, Laboratory of Climatology, Centerton, New Jersey.

5. Chang, J. H. (1959), "An evaluation of the 1948 Thornthwaite classification", Ann. Assn. Amer. Geog., Jilid 49, m.s. 2430.

6. Critchfield, H.J. (1968),  General Climatology, PrenticeHall.

7. Gregory, S. (1954), "Climatic classification and climatic change", Erdkunde, Jilid 8, m.s. 246252.

8. Hare, F.K. 1951, "Climatic classification",  In London Essays in Geography (Ed. Stamp, L.D. and Wooldridge, S.W.), (Longmans, Green & Co., London), m.s. 111134.

9. Miller, A.A. (1951), "Three new climatic maps", Trans. Inst. Brit. Geog., No. 17, m.s. 1320.

10. Russell, R.J. (1945), "Climates of Texas", Annals Association American Geographers.  Jilid 35, m.s. 3752.

11. Shear, J.A. (1966), "A settheoretic view of the Koeppen dry climates", Ann. Assn. Amer. Geog., Jilid 56, m.s. 508515.

12. Strahler, A.N. (1969), Physical Geography;  3rd edn.  (Wiley, New York), 733 m.s.

13. Thornthwaite, C.W. (1933), "The climates of the earth", Geog. Rev., Jilid 23, m.s. 433440.

14. Thornthwaite, C.W. (1943), "Problems in the classification of climates" Geog. Rev., Jilid 33, m.s. 233255.

15. Thornthwaite, C.W. (1948), "An approach towards a rational       classification of climate", Geog. Rev., Jilid 38, m.s. 5594.

16. Thornthwaite, C.W. and Hare, F.K. (1955), "Climatic classification in forestry", Unasylva, Jilid 9, m.s. 5059.

17. Thornthwaite, C.W. and Mather, J.R.(1955), "The Water Balance",  Publications in Climatology,Jilid 8, No. 1, Laboratory of Climatology, Centerton, New Jersey, 104 m.s.

18. Thornthwaite, C.W. and Mather, J.R. (1957), "Instructions and Tables for Computing Potential Evapotranspiration and the Water Balance", Publications in Climatology, Jilid 10, No. 3, Laboratory of Climatology, Centerton, New Jersey, 127 m.s.

19. Troll, C. (1958), "Climatic seasons and climatic classification", Oriental Geographer, Jilid 2, m.s. 141165.

20. Van Royen, W. (1927), "The climatic regions of North America", Monthly Weather Review, Jilid 55, m.s. 313319.


13-16.1    Pengelasan Iklim:  Satu Pengenalan

Pada umumnya, kesemua analisis tentang unsurunsur iklim sesuatu tempat, seperti suhu, hujan, kelembapan, sejatan, tekanan, angin, perpeluhan dan lainlain akan menjadi kurang bermakna sekiranya datadata tersebut tidak dikumpulkan dan digabungkan untuk memberi satu gambaran umum atau keseluruhan terhadap sifatsifat cuaca dan iklim di tempat tersebut.  Pada dasarnya, salah satu tugas utama seorang ahli atau pakar kajiklim ialah untuk mengnalisa semua datadata yang diperolehi daripada stesenstesen kajicuaca di dalam satu tempoh masa yang cukup lama (bagi tujuan kajiklim tempoh 30 tahun dianggap sebagai mewakili keadaan purata) dan kemudiannya menentukan keadaan min cuaca dan iklim tempat tersebut.  Kemudian, ciriciri cuaca dan iklim tersebut dapat digunakan untuk menentukan jenis iklim yang dialami di tempat tersebut.  Dengan itu, ahli kajiklim juga dapat menentukan kelas iklim tempat itu di dalam sesuatu pengelasan.

Sifat dan ciri iklim di suatu tempat mungkin berbeza dari sifat dan ciri iklim yang terdapat di suatu tempat yang lain walaupun keduadua tempat tersebut hanya terletaknya beberapa kilometer sahaja jaraknya di antara satu sama lain.  Akibat perbezaan sifat dan ciri iklim di antara tempat tertentu, maka hal ini pengelasan iklim yang masingmasing mempunyai kekuatan dan kelemahan tersendiri.  Pada amnya, setiap pengelasan tidak ada suatu pun sistem klasifikasi iklim yang sesuatu bagi semua tujuan.

Pada umumnya sesuatu sistem pengelasan yang baik dna sesuai bagi satu tujuan tertentu mungkin tidak begitu sesuai bagi tujuan yang lain.  Misalnya, sesuatu sistem pengelasan iklim yang berasaskan kepada nilai kritikal suhu dna keperluan air sebagai syarat utama tumbesaran tumbuhan adalah sesuai bagi kajiankajian di dalam bidang biologi biogeografi, ekologi atau pertanian.  Namun begitu, sistem pengelasan tersebut mungkin tidak sesuai bagi tujuan lain seperti amalan cuaca dan kajiklim mikro yang mempunyai perkaitan lebih erat dengan pola peredaran udara, pola
tekanan, jenis ribut dan unsurunsur cuaca dan iklim.

Berasaskan kepada perbincangan di atas, maka diketahui bahawa kebanyakan daripada sistemsistem pengelasan iklim yang telah disarankan oleh pakarpakar kajiklim adalah tertumpu kepada perkaitan di antara unsurunsur iklim dengan tumbuhan atau tanih.  Didapati bahawa hanya sebilangan kecil saja daripada ahliahli kajiklim mencuba untuk menggunakan kesankesan iklim terhadap manusia sendiri sebagai asas pengelasan mereka.  Pada umumnya, terdapat beberapa kumpulan sistemsistem pengelasan iklim yang terkenal dan yang digunakan secara meluas di dunia. Di antara sistemsistem pengelasan yang lebih terkenal ialah sistem pengelasan oleh Koeppen dan sistem pengelasan oleh Thornthwaite.


13-16.2.1  Sistem Pengelasan Iklim Koeppen

Sistem Pengelasan Iklim Koeppen merupakan satu sistem yang amat berguna dan terkenal di dunia.  Ianya merupakan satu sistem pengelasan iklim yang seringkali digunakan oleh ahliahli dan pelajarpelajar kajiklim sama ada di dalam bentuk asalnya ataupun di dalam bentuk yang telah diubahsuaikan.  Sistem yang tersebut telah mulamula disarankan oleh Wladimir Koeppen pada awal abad ke 20.  Sistem ini merupakan satu sistem empirik yang mempunyai jenisjenis iklim berlainan yang disusun menurut nilainilai suhu dan purata hujan tahunan atau bulanan kritikal.  Pada mulanya, objektif utama Wladimir Koeppen ialah untuk menghasilkan satu sistem pengelasan yang dapat mengaitkan unsurunsur iklim dengan spesies tumbuhtumbuhan.  Pada hal yang sama, belian juga telah menyediakan satu skema asas yang objektif untuk mengenal pastikan jenisjenis iklim di dunia berasaskan sifat unsurunsur iklim.  Beliau telah menggunakan peta taburan pola tumbuhtumbuhan sedunia yang telah dicipta oleh Alphonse de Candolle, seorang ahli fisiologi Perancis, untuk menyediakan sistem pengelasannya yang pertama pada tahun 1900.  Oleh sebab itu, sebahagian besar sistem pengelasan Koeppen adalah berasaskan kepada zon tumbuhtumbuhan di dunia Koeppen juga telah membuat pengubahsuaian kepada sistem pengelasannya tahun 1918.  Di dalam sistem kedua ini, Koeppen telah mengemukakan satu skema pengelasan iklim yang lebih berasaskan kepada suhu, hujan dan ciriciri musiman unsurunsur iklim di sesuatu tempat tertentu.

(i)    Kumpulan iklim utama

Pada dasarnya, terdapat lima kumpulan iklim utama yang ditandakan dengan hurufhuruf besar A, B, C, D dan E.  Bagi kumpulan iklim A, C dan D, unsurunsur haba dan kerpasannya adalah mencukupi untuk pertumbuhan pokokpokok berbatangtinggi seperti hutan dan hutan jarang.  Kumpulan B dan E tidak sesuai bagi pertumbuhan hutan dan hutan jarang.  Sedangkan B tidak mempunyai kerpasan yang mencukupi, kumpulan E pula tidak mempunyai haba yang mencukupi.  Lima kumpulan iklim tersebut adalah seperti berikut:

A.    Iklim tropika  

Mempunyai min suhu setiap bulan melebihi 18oC.  Jenis iklim ini tidak ada musim dingin sepanjang tahun bermusim panas.  Hujan tahunan adalah banyak dan melebihi sejatan tahunan.  Oleh sebab itu, musimmusim di dalam kumpulan iklim ini lebih ditentukan oleh perbezaan kerpasan daripada suhu.  

B.    Iklim kering

Mempunyai min sejatan potensi yang melebihi min kerpasan sepanjang tahun.  Setiap bulan mempunyai kekurangan air di dalam tanih.  Oleh sebab itu, tidak terdapat lebihan air dan akibat itu juga tidak ada sungai kekal yang mengalir di dalam kumpulan iklim B.  Hanya terdapat sungai sementara yang mengalir pada musim hujan sahaja.

C.    Iklim panas sederhana berhujan (mesotermal)

Mempunyai min suhu bulanan yang sejuk kurng daripada 18oC, tetapi melebihi 3oC.  Oleh yang demikian kumpulan iklim C mempunyai musim panas dan musim dingin yang sederhana.

D.    Iklim salji (mikrotermal)

Mempunyai bulan yang paling sejuk dengan min suhu kurang daripada 3oC.  Min suhu pada bulan yang paling panas pula melebihi 10oC, iaitu garisan sesuhu 10oC ini hampir sama dengan had pertumbuhan hutan ke arah kutub.  Musim dingin adalah sejuk dan musim panas sederhana.
 
E.    Iklim ais kutub

Mempunyai min suhu bulan yang paling panas kurng daripada 10oC.  Iklim ini tidak mengalami musim panas yang sebenar.

Untuk membuat penjenisan iklim yang selanjutnya, simbolsimbol tambahan pula dimasukkan di tepi hurufhuruf besar tadi.  Selain daripada iklim kering B, huruf yang kedua merujuk kepada corak dan pola hujan.  Huruf ketiga merujuk kepada unsur suhu dan huruf keempat pula merujuk kepada ciriciri khas mengenai iklim yang berkenaan.

(ii)    Terdapat dua kumpulan kecil di dalam kumpulan utama B yang dinyatakan     dengan satu huruf besar kedua (S dan W) seperti berikut:

S    Iklim Steppe

Merupakan jenis iklim hampirkontang yang menerima kirakira 38 hingga 76 cm hujan setahun di kawasan garislintang rendah.  Nilai hujan yang tepat dapat ditentukan dengan formula yang berasaskan suhu.

W    Iklim gurun

Merupakan jenis iklim kontang dan kering.  Kebanyakan kawasan yang mengalami iklim ini hanya menerima kurang daripada 25 cm hujan setahun.  Sempadan jenis iklim ini mungkin sama dengan iklim steppe dan dapat  ditentukan dengan formula tertentu.


(iii)    Terdapat juga empat huruf kecil kedua yang dapat digabungkan dengan lima kumpulan utama di dalam bahagian (i).  Hurufhuruf ini mencerminkan ciriciri tertentu.

    f    Sifat iklim yang lembab.  Jumlah kerpasan adalah mencukupi setiap
        bulan.  Tidak ada musim kering atau kemarau. Huruf ini digunakan bagi
                        kumpulan utama A, C dan D.

    w    Mengalami musim kering pada musim dingin di hemisfera yang
                        berkenaan.

    s    Mengalami musim kering  pada musim panas di hemisfera yang
                        berkenaan.

    m    Iklim hutanhujan, sungguhpun terdapat musim kering yang pendek di
                        dalam edaran kerpasan jenis monsun.  Digunakan hanya bagi iklim A
                        sahaja.

(iv)    Hasil daripada gabungan kumpulan yang terdiri daripada huruf pertama     dan kedua itu, terdapat sebalas jenis iklim seperti berikut:

1.    Af    Hutan hujan tropika (juga Am suatu variasi Af).

2.    Aw    Savana tropika.

3.    BS    Iklim steppe.

4.    BW    Iklim gurun.

5.    Cw    Iklim sederhana berhujan mesotermal lembap serta musim dingin
                        kering.

6.    Cf    Iklim sederhana berhujan, (mesoterma lembap) lembab dalam semua
                        musim.

7.    Cs    Iklim sederhana berhujan (mesoterma  lembap) dengan musim panas
                        kering.

8.    Df    Iklim hutan sejuk bersalji (mikroterma  lembap), lembat semua musim.

9.    Dw    Iklim hutan sejuk bersalji (mikroterma  lembap) dengan musim dingin
                        kering.

10.    ET    Iklim tundra.

11.    EF    Iklim sentiasa berfros (ais kemuncak).


(v)    Tambahan lagi, bagi tujuan membezakan lebih banyak variasi suhu ataupun unsurunsur cuaca, Koeppen telah menambahkan huruf ketiga kepada sebelas kumpulan tersebut.  Terdapat enam huruf kecil di dalam huruf ketiga ini:

    a    Mengalami musim panas yang sangat panas di mana bulan yang paling
                        panas mengalami suhu lebih dari 22oC (iklim C dan D).

    b    Mengalami musim panas yang panas di mana bulan yang paling panas
                        mengalami suhu kurang daripada 22oC (iklim C dan D).

    c    Mengalami musim panas sederhana sejuk dan pendek yang tidak
                        melebihi empat bulan yang mengalami suhunya lebih daripada 10oC
                       (iklim C dan D).

    d    Mengalami musim dingin yang sangat sejuk dengan bulan yang paling
                        sejuk kurang dari 38oC (iklim D sahaja).

    h    Mengalami sifat keringpanas dengan min suhu tahunan lebih daripada
                        18oC (iklim B sahaja).

    k    Mengalami sifat keringsejuk dengan min suhu tahunan kurang
                        daripada 18oC (iklim B sahaja).

Akibat gabungan ketigatiga huruf tersebut, maka Koeppen telah dapat mengenalpastikan 25 jenis iklim tertentu seperti ditunjukkan di dalam Jadual 1 di bawah:


Jadual 1: Jenisjenis iklim utama di dunia menurut Sistem Pengelasan Koeppen
____________________________________________________________
                                                     
Bil.    Jenis Iklim        Sifat dan Ciri Iklim
____________________________________________________________
1.    Af        Hutan hujan tropika. Panas. Hujan sepanjang tahun. Tiada
                                   kemarau (Garislintang 10oU 10oS).                
2.    Am        Monsun tropika. Panas. Hujan lebat pada musimmusim
                                   tertentu. Ada satu musim kemarau
                                   (Garislintang 10oU 20oU dan 10oS 20oS).                
3.    Aw        Savana tropika. Panas. Kering pada musimmusim tertentu
                                   (Garislintang 5oU 25oU dan 5oS 25oS).
4.    BSh        Steppe tropika. Hampir gurun. Panas (Garislintang 15oU
                                   35oU dan 15oS 35oS).
5.    BSk        Steppe sederhana dunia. Hampir gurun. Sederhana sejuk
                                   atau sejuk (Garislintang 5oU 35oU dan 15oS 35oS).
6.    BWh        Gurun tropika. Gurun. Panas (Garislintang 15oU 30oU dan
                                   15oS 30oS).
7.    BWk        Gurun sederhana dunia. Gurun. Sederhana sejuk atau sejuk
                                    (Garislintang 15oU 30oU dan 15oA30oS).
8.    Cfa        Hampir tropika lembap.Musim dingin sederhana. Lembap
                                    sepanjang musim. Musim panas panjang dan panas
                                   (Garislintang 20oU 35oU dan 20oS35oS).
9.    Cfb        Kelautan. Musim dingin sederhana. Lembap sepanjang
                                   musim. Musim panas sederhana
                                  (Garislintang 40oU 60oU dan 40oS 60oS).
10.    Cfc        Kelautan. Musim dingin sederhana. Lembap sepanjang
                                    musim. Musim panas pendek dan sejuk
                                    (Garislintang 40oU 60oU dan 40oS 60oS).
11.    Csa        Pedalaman Mediterranean. Musim dingin sederhana.
                                   Musim panas kering dan panas
                                   (Garislintang 30oU 45oU dan 30oS 45oS).
12.    Cab        Mediterranean pantai. Musim dingin sederhana. Musim
                                    panas kering, pendek dan sederhana
                                    (Garislinatng 30oU 45oU dan 30oS 45oS).
13.    Cwa        Monsun hampir tropika. Musim dingin sederhana dan
                                    kering. Musim panasnya panas
                                   (Garislintang 5oU 25oU dan 5oS 25oS).
14.    Cwb        Pergunungan tropika. Musim dingin sederhana dan kering.
                                   Musim panas pendek dan sederhana
                                   (Garislinatng 5oU 25oU dan 5oS 25oS).
15.    Dfa        Kebenuaan lembap. Musim dingin melampau. Lembap
                                   sepanjang musim. Musim panas panjang dan panas
                                  ( Garislintang 35oU 60oU dan 35oS 60oS).
16.    Dfb        Kebenuaan lembap. Musim dingin melampau. Lembap
                                   sepanjang musim. Musim panas pendek dan sederhana
                                    (Garislintang 35oU60oU dan 35oS 60oS).
17.    Dfc        Hampir artik. Musim dingin melampau. Lembap sepanjang
                                   musim. Musim panas sejuk dan pendek
                                   (Garislintang 50oU 70oU dan 50oS 70oS).
18.    Dfd        Hampir artik. Musim dingin terlalu sejuk. Lembap
                                   sepanjang musim. Musim panas pendek
                                   (Garislintang 50oU 70oU dan 50oS 70oS).
19.    Dwa        Kebenuaan lembap. Musim dingin terlalu sejuk dan kering.
                                   Musim panas panjang dan panas
                                   (Garislintang 35oU 60oU dan 35oS 60oS).
20.    Dwb        Kebenuaan lembap. Musim dingin terlalu sejuk dan kering.
                                   Musim panas sederhana
                                   (Garislintang 35oU 60oU dan 35oS 60oS).
21.    Dwc        Hampir artik. Musim dingin terlalu sejuk dan kering. Musim
                                   panas pendek dan sederhana
                                   (Garislintang 50oU 70oU dan 50oS 70oS).
22.    Dwd        Hampir artik. Musim dingin terlalu sejuk dan kering. Musim
                                   panas pendek dan sederhana
                                   (Garislintang 50oU 70oU dan 50oS 70oS).
23.    ET        Tundra. Musim panas terlalu pendek (g.l. 50oU 60oU dan
                                   45oS 60oS).
24.    EF        Ais dan salji sepanjang masa (Greenland dan Antartika).
25.    H         Iklim tanah tinggi.      
____________________________________________________________


Pada umumnya, dapat dirumuskan bahawa keduadua sistem pengelasan iklim oleh Koeppen dan Thornthwaite mrupakan dua sistem pengelasan iklim yang telah banyak digunakan oleh ahliahli kajiklim di dalam kajian dan tulisan mereka.  Oleh yang demikian, keduadua sistem ini pada keseluruhannya dianggap baik dan memuaskan.  Namun begitu, setiap sistem pengelasan memang mempunyai kelemahan dan kebaikannya yang tertentu.


13-16.2.2 Sistem Pengelasan Iklim Koeppen: Satu Ulasan

Sistem Koeppen telah banyak digunakan bukan sahaja oleh ahliahli kajiklim tetapi juga oleh ahliahli sains yang lain.  Satu daripada objektif utama yang menyebabkan Koeppen mencipta sistem pengelasan iklimnya ialah untuk memudah dan meringkaskan ciriciri dan sifat tentang unsurunsur iklim yang kompleks ke dalam satu skema yang lebih objektif yang dapat digunakan secara berkesan untuk mengkaji geografi tumbuhtumbuhan.  Penggunaan kodkod seperti Am.  BWk, dan Dwd telah memudahkan lagi usaha mengelaskan iklim dan membolehkan seseorang membandingkan jenisjenis iklim di antara dua kawasan yang berlainan.  Sesuatu sistem pengelasan yang lebih objektif seperti ini juga amat berguna untuk ahliahli sains dan penyelidikpenyelidik di dalam kajianmereka.  Sistem Koeppen bukan sahaja dapat digunakan oleh ahliahli sains tetapi juga pelajarpelajar kajiklim yang kurang pengalaman.  Hal ini adalah sebab Sistem Koeppen begitu mudah difahami dan senang digunakan.  Kebanyakan ahli kaji iklim berpendapat bahawa Sistem Koeppen merupakan satusatunya sumbangan yang besar di dalam bidang kaji iklim moden.

Salah satu lagi kebaikan tentang sifatnya yang lebih objektif ialah bahawa sistem ini mudah diubahsuaikan di dalam manamana kajian.  Dapat dirumuskan bahawa sistem pengelasan iklim ini merupakan satu sistem pengelasan iklim yang baik sebagai satu asas pengelasan iklim yang dapat diperbaiki lagi dengan mudahnya menerusi ujian dan penyelidikan yang selanjutnya.  Sebuah sistem yang kompleks mungkin menjadi halangan kepada penyelidikan lanjutan dan hanya mempunyai skop yang terhad di dalam usaha memperkembangkannya.

Salah satu kebaikan yang ketara tentang sistem pengelasan Koeppen ialah bahawa keseluruhan sistem tersebut hanya memerlukan data suhu dan hujan (bulanan dan tahunan) sahaja.  Keduadua jenis data tersebut merupakan data yang dicatat oleh kesemua stesenstesen kajicuaca di dunia dan justera itu mudah diperolehi berbanding dengan data iklim yang lain seperti sejatpeluhan.  Berhubung dengan hal tersebut, sistem pengelasan Koeppen memang menjadi amat berguna sebagai bahan pengajaran di sekolah dan juga di universiti.  Justeru itu, sistem Koeppen telah banyak diajar di sekolahsekolah di Malaysia dan juga di negaranegara yang lain, khususnya di Amerika dan Eropah.  Selain daripada kebaikankebaikan yang telah dibincangkan sistem pengelasan iklim Koeppen juga mempunyai beberapa kelemahan yang agak ketera.  Salah satu kritikan yang sentiasa dikemukakan oleh ahliahli kajiklim ialah bahawa sempadansempadan iklim yang dicadangkan di dalam sistem Koeppen sebenarnya tidak sama dengan sempadan zonzon iklim seperti yang didapati berasaskan jenis tanahtanih dan spesies tumbuhtumbuhan.  Maka, Thornthwaite (1943) telah mempersoalkan asas yang digunakan oleh Koeppen untuk mewujudkan sistemnya.  Beliau berpendapat bahawa penggunaan hanya unsur suhu sahaja sebagai asas untuk menentukan jenisjenis iklim yang berlain di dunia memang adalah tidak mencukupi.  Hal ini adalah sebab pembahan taburan polapola suhu di sesuatu kawasan tidak semestinya menghasilkan pembahan sempadan suhu dan tumbuhtumbuhan yang sama.  Tumbuhan memerlukan satu tempoh masa yang agak lama sebelum ianya dapat berubah atau mengujudkan sesuatu sasaran berlaku.  Justeru itu, maka tidak hairanlah kenapa sempadan iklim Koeppen itu tidak menepati keadaan sebenarnya di lapangan.


13-16.3 Sistem Pengelasan Thornthwaite

Berdasarkan kepada satu siri kajiuji dan kajian pemetaan polapola "kerpasan efektif" dan "kecakapan terma" pada tahuntahun 1930an.  C. Warren Thornthwaite (1899  1963), seorang ahli kaji iklim Amerika, telah menyarankan satu skema pengelasan iklim berasaskan konsep "sejatpeluhan potensi".  Beliau mula memperkenalkan sistem pengelasan iklimnya pada tahun 1931 dengan menerbitkan sebuah peta iklim bagi Amerika Utara. Dua tahun kemudian, pada tahun 1937, sistem pengelasan beliau telahpun  digunakan pula sebagai asas peta iklim bagi seluruh dunia.  Sistem Thornthwaite tersebut adalah hampir sama dengan sistem yang dikemukakan oleh Koeppen disebabkan oleh ciriciri berikut:

(i)   Ianya cuba menentukan sempadan jenisjenis iklim yang berlainan di dunia secara kuantitatif;
(ii) Ianya adalah berdasarkan kepada perbezaan spesies tumbuhtumbuhan;  dan
(iii) Ianya cenderung menggunakan beberapa simbol atau huruf untuk menunjukkan ciri dan sifat jenisjenis iklim yang berlainan di dunia.

Namun begit, sistem pengelasan Thornthwaite memang adalah berbeza daripada sistem pengelasan Koeppen.  Salah satu aspek utama yang menyebabkan keduadua sistem pengelasan tersebut berbeza dapat dilihat daripada segi penggunaan faktorfaktor:

(i)   Keberkesanan Kerpasan/Kerpasan Efektif.  Thornthwaite menganggap sejatpeluhan potesi (PE) sebagai satu faktor yang sama penting dengan kerpasan.  Jumlah kerpasan yang tinggi tidak bermakna tanpa merujuk kepada PE.  Kadar PE yang tinggi boleh menyebabkan kerpasan menjadi kurang berkesan.

(ii)  Kecekapan Suhu dapat ditentukan oleh kecakapan terma.


(a)   Sistem Pengelasan Thornthwaite 1933

Sebagaimana diterangkan tadi, nilai keberkesanan Kerpasan adalah bergantung kepada hujan (P) dan sejatan (E).  Nisbah hujan/sejatan (P/E) pula dapat ditentukan melalui formula.

     Nisbah P/E  =  jumlah hujan bulanan
                               jumlah sejatan bulanan

Jumlah nisbah P/E bagi tempoh 12 bulan dipanggil angka tunjuk PE.  Pada dasarnya, daripada segi teorinya, Sistem Thornthwaite merupakan satu skema pengelasan yang lebih baik dan sempurna jika dibandingkan dengan pengelasan Koeppen.  Walau bagaimanapun, daripada segi praktiknya, skema Thornthwaite mungkin didapati  kurang memuaskan sebab datadata sejatan dan perleluhan memang amat sukar diperolehi.  Hanya stesenstesen kajicuaca utama sahaja yang mempunyai data demikian.  Untuk mengatasi masalah ini, nisbah P/E dapat juga diperolehi secara anggaran dengan menggunakan angkubahangkubah suhu dan hujan, iaitu datadata yang biasa didapati di kebanyakan stesenstesen kajicuaca di dunia.  Anggaran nisbah P/E dengan menggunakan cara anggaran adalah seperti berikut:

     P/E  =  115 (P)10/9                   
                T 10

Pada dasarnya, angka tunjuk PE adalah sama dengan nilai P/E selama 12 bulan.  Di dalam persamaan di atas, P ialah min hujan bulanan (in) dan T mewakili min suhu bulanan (oF).  Berdasarkan kepada angka tunjuk PE ini, Thornthwaite telah dapat mengenelpastikan lima kawasan kelembapan yang berlainan dan setiap dapat kawasan didapati berhubung rapat dengan tumbuhtumbuhan yang didapati di dalamnya (Jadual 2) berikut:


Jadual 2:  Kawasan kelembapan dan angka tunjukPEdi dalam Sistem Thornthwaite (1933)
__________________________________________________________________
Kawasan        TumbuhTumbuhan        Angka Tunjuk
Kelembapan        Yang Didapati                   PE
__________________________________________________________________

A (Basah)        Hutan hujan            > 128

B (Lembap)        Hutan                64 127

C (Hampir Lembap)    Padang rumput        32 63

D (Hampir Gurun)    Steppe                16 31

E (Gurun)        Gurun                < 16
___________________________________________________________________

Setiap kawasan kelembapan di atas dapat pula dibahagikan lagi kepada 4 subjenis berdasarkan kepada masa ketibaan hujan:

     r  =  hujan cukup sepanjang musim

     s  =  hujan kurang pada musim panas

     w  =  hujan kurang pada musim dingin
     
     d  =  hujan kurang sepanjang musim

Selain daripada faktor keberkesan satu faktor lain yang digunakan sebagai asas di dalam sistem pengelasan iklim Thornthwaite ialah Nisbah Kecekapan Suhu, dan ianya dianggarkan seperti berikut:

     Nisbah kecekapan suhu  =   (T 32)
                                                          4

     di mana, T ialah min suhu bulanan (oF).  

Berasaskan kepada perhitungan dengan persamaan di atas, maka dapat diperolehi angka tunjuk kecekapan suhu (T E), iaitu satu nilai yang merupakan jumlah nilai nisbah kecekapan suhu selama 12 bulan.  Berdasarkan kepada angka tunjuk T  E yang diperolehi Thornthwaite telah mengenelpastikan Enam kawasan suhu yang berbeza seperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 3.


Jadual 3:  Kawasan suhu dan angka tunjuk T E di dalam Sistem Pengelasan Iklim Thornthwaite
___________________________________________________________________

Kawasan suhu        Angka tunjuk T E           
__________________________________________________________________

A' (Tropika)            >  128

B' (Mesoterma)        64 127

C' (Mikroterma)        32 63

D' (Taiga)            16 31

E' (Tundra)            1  15

F' (Fros)            0
___________________________________________________________________

Daripada segi teorinya, sejumlah 120 kombinasi kawasan iklim yang berlainan dapat dibezakan berasaskan kepada ketigatiga unsur keberkesanan hujan, kecekapan suhu dan taburan hujan musiman.  Namun begitu, daripada segi praktiknya, hanya 32 kombinasi iklim sahaja yang telah dapat dikenalpastikan oleh Thornthwaite (lihat Jadual 4).

(b)   Sistem Pengelasan Thornthwaite 1948

Pada tahun 1948, Thornthwaite telah mengubahsuaikan skema pengelasan 1933nya dan telah mengemukakan satu sistem pengelasan iklim baru.  Sistem pengelasan baru ini adalah berasaskan kepada konsep sejatpeluhan potensi.  Istilah sejatpeluhan didefinisikan sebagai jumlah air yang disejatkan dari permukaan bumi dan jumlah air yang dikeluarkan (melalui transpirasi) oleh tumbuhtumbuhan hijau.  Berasaskan kepada huraian tersebut, maka istilah sejatpeluhan potensi dapatlah ditakrifkan sebagai jumlah air yang akan disejat dari tanah dan air yang akan hilang melalui perpeluhan tumbuhtumbuhan sekiranya bekalan air di tempat berkenaan adalah tidak terhad.  Menurut Thornthwaite, perbandingan di antara jumlah air hujan dan jumlah air yang diperlukan untuk sejatpeluhan potensi akan menunjukkan keadaan kelembapan sebenar di sesuatu kawasan.  Perbandingan sedemikian juga membolehkan seseorang mengetahui sama ada sesuatu kawasan yang dikaji mempunyai jumlah air yang berlebihan atau berkurangan.  Justeru itu, ahli kajian dapat menentukan sama ada iklim di tempat berkenaan benarbenar lembap ataupun kering.

Skema pengleasan Thornthwaite 1948 juga menegaskan bahawa nilai sejatpeluhan potensi bukan sahaja merupakan hasil proses pertukaran haba dan air ke udara dan berhubungan dengan jumlah tenaga haba yang diterima dari matahari, tetapi ia juga merupakan angka tunjuk kecekapan haba dan angka tunjuk jumlah air yang hilang.  Justeru itu, penggunaan nilai sejatpeluhan potensi sebagai satu asas di dalam sistem pengelasan iklim memang adalah sesuai kerana ianya mempertimbangkan keduadua faktor air dan haba secara serentak.  Akibat sistem pengelasan ini yang berdasarkan kepada konsep sejatpeluhan potensi, maka iklim dapatlah dianggap sebagai satu keadaan imbangan di antara air dan haba yang tiba dan hilang dari permukaan bumi.  Namun begitu penggunaan skema ini adalah terhad sebab wujudnya sesuatu masalah besar.  Masalah tersebut ialah kekurangan data sejatpeluhan potensi di kebanyakan stesenstensi kaji cuaca.  Akibat itu penggunaan konsep sejatpeluhan potensi di dalam sistem pengelasan iklim masih didapati amat kurang memuaskan.  Namun begitu konsep tersebut telahpun digunakan secara meluas di dalam bidang kaji iklim gunaan.

Berdasarkan kepada konsep sejatpeluhan potensi pada tahun 1948, Thornthwaite telah mengubahsuaikan sistem pengelasan iklimnya seperti berikut:

I.    Angka tunjuk kelembapan   Im  =  Ih 6Ia

                                      atau  =  100s 60d
                                                          n

                            di mana  Ih  =  Angka tunjuk "kelembapan"

                                            Ia  =  Angka tunjuk "kegersangan"

                                             s  =  Kelebihan air

                                             d  =  Kekurangan air
  
                                             n  =  Keperluan air


Berdasarkan kepada angka tunjuk kelembapan tersebut, didapati bahawa iklimiklim lembap mempunyai nilainilai Im yang positif sementara iklimiklim kering mempunyai nilainilai Im yang negatif.  Jenisjenis iklim yang dapat dibezakan berdasarkan angka tunjuk Im adalah seperti ditunjukkan di dalam Jadual 4.

Jadual 4:  JenisJenis Iklim Berdasarkan Anagka Tunjuk Im Oleh Thornthwaite 1948
___________________________________________________________________

Jenis Iklim                Angka Tunjuk Im
___________________________________________________________________

A   Perlembap                100 dan atas

B4  Lembap                80 hingga 100

B3  Lembap                60 hingga 80

B2  Lembap                40 hingga 60

B1  Lembap                20 hingga 40

C2  Sublembap            0  hingga 20
   Lengas  

C1  Sublembap            20 hingga 0
   Kering

D   Separuh gersang            40 hingga 20

E   Gersang                60 hingga 40
___________________________________________________________________

II.   Berdasarkan kepada pembahagian jenis iklim kepada 2 kumpulan utama, iaitu  iklim lembap dan  iklim kering, Thornthwaite kemudian membahagikan keduadua jenis kumpulan itu kepada pembahagianpembahagian yang lebih kecil menurut angka tunjuk "kegersangan" (Ia) dan angka tunjuk "kelembapan" (Ih) seperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 5.

III.  Di dalam bahagian (I) dan (II) di atas, Thornthwaite hanya membahagikan jenisjenis iklim mengikut perbezaan di dalam nilai lembapan sahaja.  Seterusnya beliau menggunakan angka tunjuk TE (atau Keberkesanan Terma) untuk pengelasan selanjutnya.  Angka tunjuk ini telah diperolehi daripada perhitungan yang berdasarkan suhu, panjang siang dan malam dan keterikan sinaran matahari.  Berdasarkan kepada angka tunjuk TE, didapati pula satu skema pengelasan seperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 6.

Jadual 5:  CiriCiri Iklim Lembap Dan Iklim Kering Oleh Thornthwaite 1948
___________________________________________________________________

Iklim Lembap (A, B, C2)        Indeks Kegersangan (In)
_________________________________________________________________

r  sedikit atau tiada                64 16.7
  kekurangan air

s  kekurangan air sederhana            16.7 33.3
  pada musim panas

w  kekurangan air sederhana            16.7 33.3
  pada musim sejuk

s2 kekurangan air besar            33.3+
  pada musim panas

w2 kekurangan air besar            33.3+
  pada musim sejuk
__________________________________________________________________

Iklim Kering (C1, D, E)            Indeks Kelembapan (In)
__________________________________________________________________

d   sedikit atau tiada                0 10
   kelebihan air

s   kelebihan air sederhana            10 20
   pada musim sejuk

w   kelebihan air sederhana            10 20
   pada musim panas

s2  kelebihan air besar                20+
   pada musim sejuk

w2  kelebihan air besar            20+
   pada musim panas
___________________________________________________________________

   

Jadual 6:  JenisJenis Iklim Berdasarkan Kepada Angka Tunjuk TE (oleh Thornthwaite, 1948)
___________________________________________________________________

Angka Tunjuk     TE        Huruf        Jenis Iklim
(Sentimeter)    (Inci)
___________________________________________________________________

14.2        5.61        E'        Fros

28.5        11.22        D'        Tundra

42.7        16.83        C'1        Microterma

57.0        22.44        C'2        Microterma

71.2        28.05        B'1         Mesoterma

85.5        33.66        B'2        Mesoterma

99.7        39.27        B'3        Mesoterma

114.0        44.88        A'        Megaterma
___________________________________________________________________

IV.   Akhirnya, Thornthwaite telah mendapati  bahawa walaupun setengah jenis iklim merupakan iklim sejuk pada dasarnya, musim panas di dalam satu tahun merupakan musim yang mempunyai suhu, panjang siang, dan sinaran matahari yang jauh berbeza daripada keadaan puratanya.  Akibat itu, beliau telah membezakan jenis iklim pada  musim panas bagi setiap jenis iklim di dalam bahagian (III) seperti yang ditunjukkan di dalam Jadual 7.


Jadual 7:  JenisJenis Iklim Berdasarkan Kepada Konsentrasi Musim Panas Di dalam Setahun (Thornwaite, 1948)
___________________________________________________________________

Sejatpeluhan        Jenis Iklim    Konsentrasi    Konsentrasi
Potensi        Menurut    Musim Panas    Musim Panas
            Keberkesanan
(Inci)    (Sentimeter)    Suhu        ( % )        (Jenis)
___________________________________________________________________

44.88    114.0        A        48.0        a'

39.27    99.7        B'4        51.9        b'4

33.66    85.5        B'3        56.3        b'3

28.05    71.2        B'2        61.6        b'2

32.44    57.0        B'1        68.0        b'1

16.83    42.7        C'2        76.3        C'2

11.22    28.5        C'1        88.0        C'1

5.61    14.2        D'                d'     
___________________________________________________________________

Pembahagianpembahagian iklim seperti yang dibincangkan di dalam Peringkat II, III dan IV di dalam skema pengelasan Thornthwaite (1948) adalah kesemuanya merujuk kepada sifatsifat dan ciriciri iklim tersebut.  Misalnya, di dalam Peringkat III, jenis iklim Microterma (sejuk) dan Mesoterma  (sederhana) serta di dalam Peringkat I, jenis iklim lembap (basah/lembap) kesemuanya tidak mempunyai namanama tambahan bagi pembahagianpembahagiannya masingmasing. Pembahagianpembahagian tersebut hanya diberikan simbol saja (misalnya lembap B4' lembap B2 dan seterusnya).

Pada kesimpulannya, datadata seperti yang dikumpulkan di dalam Jadual 8 dapat digunakan untuk tujuan pengelasan menurut sistem ini.  Misalnya, stesen kaji cuaca Brevard, N.C. yang mempunyai kelas iklim (AB'2rb'4) dikatakan mengalami jenis iklim yang perlembap, mesoterma peringkat kedua, tanpa kekurangan air sepanjang tahun dan musim panasnya adalah seperti mesoterma peringkat keempat.

(c)   Pada umumnya, asas utama yang telah digunakan oleh Thornthwaite di dalam sistem pengelasannya ialah keberkesanan beberapa unsur iklim untuk menggalakkan tumbesaran tumbuhtumbuhan.  Menurut Thornthwaite, unsurunsur iklim yang mempengaruhi proses tumbesaran tumbuhtumbuhan adalah seperti lembapan, pola taburan suhu tahunan dan masa optimum yang berhubung dengan pola suhu dan pola hujan.  Daripada segi lembapan, apa yang penting bukannya jumlah kerparan tetapi keberkesanan kerparan.  Begitu juga dengan suhu di mana kecekapan suhu adalah lebih penting daripada min suhu.  Kaitan masa optimum dengan pola suhu dan hujan adalah penting bagi menentukan prosesproses fisiologi tumbuhan.  Ketigatiga unsur tersebut dapat digambarkan di dalam bentuk keberkesanan Kerpasan dan Kecekapan Suhu di dalam sistem pengelasannya.

Pada keseluruhannya, sistem pengelasan iklim awal yang dikemukakan oleh Thornthwaite (1933 dan kemudian 1948) merupakan satusatunya sistem pengelasan iklim yang paling  baik dan sesuai bagi keperluan banyak tujuan.  Sistem tersebut mempunyai banyak persamaan dengan sistem yang dikemukakan oleh Koeppen, khasnya di dalam penggunaan simbolsimbol dan kodkod.  Dapat dilihat juga bahawa keduadua sistem tersebut adalah berasaskan kepada andaian bahawa pola taburan spesies tumbuhtumbuhan sedunia merupakan petunjuk penting terhadap pola taburan iklim sedunia.  Bagi keduadua sistem ini, kaedah utamanya ialah untuk menentukan secara kuantitatif sempadan iklim bagi kawasan utama tumbuhtumbuhan.

Salah satu kebaikan sistem Thornthwaite ialah bahawa beliau amat sistematik di dalam pengelasan.  Pertamanya beliau mendefinisikan terlebih dahulu unsurunsur iklim yang mempengaruhi proses tumbesaran tumbuhtumbuhan.  Kemudian, beliau cuba menentukan kadar tumbesaran tumbuhtumbuhan tersebut, iaitu dengan penggunaan istilah Keberkesanan Kerpasan dan Kecekapan Suhu.  Akhir sekali, beliau cuba menentukan secara empirik suatu skala nombor yang dapat menyesuaikan keduadua istilah tersebut dengan kawasan tumbuhtumbuhan asal.

Namun begitu, sistem pengelasan iklim Thornthwaite masih lagi mempunyai beberapa kelemahan yang nyata.  Salah satu kelemahan yang paling nyata penggunaan beberapa andaian berhubung dengan unsur sejatan.  Andaian seperti cara untuk memperolehi data sejatan dan andaian bahawa sejatan dari tanih adalah suatu  kehilangan bagi tumbesaran tumbuhtumbuhan.

Berdasarkan kepada persamaan untuk mengira "Kerbekesanan Kerpasan" yang digunakan oleh Thornthwaite, nilai sejatan bergantung kepada nilai suhu dan hujan di sesuatu tempat.  Namun begitu, dan ramai ahli kajiklim bersetuju bahawa sejatan memang bergantung kepada suhu.  Sejatan juga diperhatikan bergantung kepada unsurunsur iklim yang lain seperti hal laju angin dan kandungan lembapan di dalam udara.  Keduakedua faktor tersebut langsung dipertimbangkan oleh Thornthwaite di dalam perhitungan sejatan.  Salah satu kelewahan lain ialah unsur kerpasan (P) di dalam persamaan tersebut adalah tidak sesuai kerana sejatan tidak bergantung kepada nilai kerpasan.  Satu lagi kelewahan sistem Thornwaite ialah bahawa data sejatan yang diperolehi adalah data dari rekod "dulang sejatan", iaitu nilai sejatan di mana bekalan airnya adalah tidak terhad.  Kadar sejatan di sesuatu permukaan daratan mungkin adalah lebih rendah.  Tambahan lagi, salah satu kelemahan ialah tentang soal sama ada nilai sejatan yang diperolehi dari dulang sejatan tersebut benarbenar sama dengan sejatan dari tanih yang mempunyai litupan tumbuhtumbuhan.  Kajiankajian telah menunjukkan bahawa nilai sejatan dari tanih yang dilitupi oleh tumbuhtumbuhan berlaku melalui perpeluhan tumbuhtumbuhan itu sendiri.  Oleh sebab itu, perpeluhan dari tumbuhan tidak merupakan hilangan air dari tanih.  Akibat itu, nilai perpeluhan tidak tepat jika ianya merupakan sejatan yang ditolak dari jumlah hujan.  Berdasarkan kesemua kelemahan tersebut, maka Thornthwaite telah mengubahsuaikan sistem pengelasan iklimnya pada tahun 1948, di mana skema barunya adalah berdasarkan kepada konsep sejatpeluhan potensi.


13-16.4    Sistemsistem Pengelasan Iklim Yang Lain

Selain daripada keduadua sistem pengelasan iklim yang telah dikemukakan oleh Koeppen dan Thornthwaite, terdapat juga beberapa lagi sistem pengelasan yang lain seperti berikut:  

(i)   Penggunaan Kumpulan Udara Sebagai Asas Pengelasan

Satu cara istimewa yang pernah digunakan di dalam pengelasan iklim ialah skema yang berdasarkan kepada kumpulankumpulan udara yang berlainan sebagai asas untuk mengenalpastikan jenisjenis iklim di dunia (Critchfield, 1968).  Jenisjenis iklim yang berdasarkan kepada  kumpulan ini diringkas pada Jadual 9 dan Rajah 6.

(ii)  Penggunaan Bahangan Bersih Sebagai Asas Pengelasan

Bahangan matahari memang merupakan satu unsur utama iklim yang dapat digunakan oleh ahliahli geografi sebagai satu asas untuk tujuan pengelasan iklim.  Bahangan matahari merupakan satu unsur yang dapat diukur di kebanyakan stesen kajicuaca di dunia.  Justeru itu, datadata tentang      bahangan adalah mudah diperolehi.  Pada tahun 1970, seorang ahli kajiklim Wemer H.T. telah mengemukakan satu sistem pengelasan iklim yang menggunakan bahangan matahari sebagai asasnya.  Selepas itu banyak usaha pengelasan iklim telah menggunakan nilai bahang bersih sebagai asas di dalam pengelasan.

Pada dasarnya, istilah bahang bersih merujuk kepada nilai perbezaan di antara jumlah tenaga masuk (bahangan pendek) jumlah dengan tenaga keluar (bahangan panjang).  Berdasarkan kepada perbezaan di antara input dan output bahangan pendek matahari bahangan panjang bumi didapati satu nilai yang dikenali sebagai bahangan bersih.  Di kawasankawasan berhampiran dengan zon khatulistiwa didapati kawasan "sumber" di mana bahangan bersih adalah positif.  Bahangan bersih maksima didapati di kawasan sumber tersebut.  Di kawasankawasan berhampiran dengan keduadua kutub terdapat dua kawasan "benaman" di mana nilai bahangan bersih ialah negatif.  Dengan menggunakan nilainilai bahangan bersih ini, terjun telah mencipta satu sistem pengelasan iklim dan menghasilkan sebuah peta yang menunjukkan taburan jenisjenis iklim itu.

Pada umumnya, bahangan bersih dapat dianggap sebagai satu petunjuk yang amat baik tentang tenaga yang boleh digunakan untuk tumbesaran tumbuhtumbuhan.  Jika nilai bahangan bersih digabungkan dengan air tanih, iaitu air yang boleh diserap oleh tumbuhtumbuhan, maka hasil  tersebut dapat digunakan sebagai satu skema pengelasan iklim sedunia yang memuaskan.

(iii) Penggunaan Suhu Sebagai Asas Pengelasan

Pada umumnya, datadata suhu merupakan datadata asas yang didapati di semua stesen kajicuaca di dunia.  Oleh sebab itu, suhu yang dapat diukur oleh pelindung jangkasuhu yang standard telah lama merupakan unsur iklim utama di dalam sistem pengelasan iklim yang terkemuka.  Datadata suhu bulanan berdasarkan rekodrekod harian yang diperolehi daripada jangkasuhu maksimumminimum, telah dikumpulkan selama   berpuluhpuluh tahun di beriburibu stesenstesen kajicuaca di seluruh dunia.  Dengan itu, oleh kerana ukuran suhu mudah diperolehi, maka ia sering digunakan sebagai asas di dalam manamana sistem pengelasan iklim.

Berdasarkan kepada min suhu udara sebagai asas, tiga kumpulan iklim dapat dikenalpastikan:  (1) Iklim tanpa musim dingin di kawasan garisan lintang rendah, (2) Iklim garisan lintang tengah yang mempunyai satu musim panas dan satu musim dingin, dan (3) Iklim tanpa musim panas di kawasan garisan lintang tinggi.  Di dalam jenis iklim tanpa musim dingin, biasanya tidak ada sebarang bulan di dalam satusatu tahun yang mengalami min suhu bulanan yang kurang daripada 18oC.

Di dalam jenis iklim tanpa musim panas, biasanya tidak ada sebarang bulan yang mengalami min suhu bulanan melebihi 10oC.  Di dalam jenis iklim yang mengalami musim panas dan juga musim dingin, keletakannya adalah di dalam kawasan di selintar garisan lintang tengah.

Suhu udara sesuai digunakan sebagai asas pengelasan iklim sebab ianya merupakan faktor alam sekitar asli yang penting di dalam mempengaruhi fisiologi tumbuhtumbuhan dan pembiakannya. Suhu juga terlibat di dalam beberapa aspek tumbesaran dan  aktiviti di dalam kehidupan serangga dan binatang.  Bagi manusia pula, suhu udara adalah faktor fisiologi yang penting dan berkaitan rapat dengan jumlah tenaga yang digunakan untuk pemanasan bangunan.  Bagaimanapun suhu tidak dapat menentukan kelaskelas iklim yang bermakna, kerana faktor kehadiran air yang boleh diserap tidak diambilkira di dalam perhitungan ini.

(iv)  Penggunaan Kerpasan Sebagai Asas Pengkelasan

Seperti deta suhu, data kerpasan juga telah dikumpulkan selama berpuluhpuluh tahun di beriburibu buah stesen kajicuaca di seluruh dunia.  Oleh sebab itu, data kerpasan bulanan dan tahunan telah digunakan sebagai asas kepada kebanyakan sistem pengkelasan iklim di dunia oleh ramai ahliahli kajiklim.

Min kerpasan tahunan sedunia dapat dilukis berdasarkan isoyet, iaitu garisan yang dilukiskan melalui poinpoin yang sama jumlah kerpasan tahunannya.  Bagi kawasan di mana kesemua ataupun hampir kesemua kerpasannya terdiri daripada hujan, istilah "hujan" digunakan tetapi bagi kawasan di mana salji merupakan komponen yang penting, maka istilah "kerpasan" akan digunakan.

Berasaskan kepada kerpasan tujuh buah kawasan kerpasan telah dikenalpastikan oleh Strahler (1978) seperti berikut:

1.    Jaluran khatulistiwa basah berhujan lebat

Jaluran ini mempunyai kerpasan melebihi 200 cm setahun.  Ianya terletak di sekitar khatulistiwa dan termasuk lembangan sungai Amazon di Amerika Selatan, lembangan Sungai Kongo di Afrika, sebahagian besar daripada pantai benua Afrika dari Nigeria ke Guinea dan Hindi Timur.  Di sini, keadaan suhu yang lazimnya panas dan kandungan lembapan yang banyak dibawa oleh kumpulan udara mE adalah sesuai untuk kejadian hujan perolakan yang lebat. Kejadian ributpetir sentiasa berlaku sepanjang tahun.

2.    Jaluran pantai yang sempit berhujanlebat

Jaluran ini menerima kerpasan di antara 150 200 cm + setahun.  Ianya menganjur dari kawasan berhampiran dengan khatulistiwa ke garisan lintang 25o atau 30oUtara dan Selatan. Contoh adalah seperti pantai timur Brazil, Amerika Tengah, Malagasi dan timurlaut Australia.  Ini merupakan pantai angintimuran atau pantai tropika hadap angin.  Di dalam kawasankawasan tersebut, kumpulan udara lembap mT yang berasal dari lautan ditiupkan oleh angin timuran ke daratan.  Apabila bertemu dengan bukit, lereng curam atau gunung di pantai, kumpulan udara ini menghasilkan hujan orografi.

3.    Dua zon gurun tropika di sekitar Garisan Jadi dan Garisan Sartan

Keduadua zon gurun tropika yang luas yang terletak di sekitar Garisan Jadi dan Garisan Sartan amat berbeza dengan jaluran khatulistiwa basah.  Kawasankawasan gurun tandus yang panas tersebut menerima hujan kurang daripada 25 cm setahun, dan di beberapa buah tempat, hujan tahunannya adalah kurang daripada 5 cm.  Kawasan gurun ini terletak di bawah pengaruh sel tekanan tinggi tropika, dan wujudnya gurun ini adalah disebabkan oleh sel tekanan tinggi yang sama.  Di dalam sel tekanan tinggi tropika ini, kumpulan udara cT yang mengatam menjadi panas dan kering secara adiabatik.  Perhatikan juga bahawa gurungurun ini mengunjur dari pantai barat daratan hingga ke pinggir lautan.  Hujan yang turun di kawasan ini kebanyakannya hujan perolakan dan tidak boleh diharapkan.

4.    Gurun garisan lintang tengah kebenuaan dan padang rumput hampirkontang yang luas

Jauh sedikit ke utara, di pendalaman benua Asia dan Amerika Utara, di antara garisan lintang 30o dengan 50o ialah gurun garisan lintang tengah kebenuaan dan padang rumput hampirkontang yang luas.  Padang rumput hampir kontang dikenali juga dengan nama steppe.  Jumlah hujan tahunan di kawasan yang paling kering adalah kurang daripada 10 cm;  dan di kawasan steppe yang lebih lembap sebanyak 50 cm.  Kekeringan ini adalah akibat kedudukannya yang jauh dari sumbersumber lembapan lautan.  Kawasan kontang yang dipengaruhi oleh angin baratan lazim ini, menduduki kawasan lindungan hujan pergunungan dan tanah tinggi pantai.  Banjaran Cordillera di Oregon, Washington, British Columbia dan Alaska, menghalang kumpulan udara lembap mP yang berasal dari Lautan Pasifik daripada bertiup ke pendalaman Amerika Utara.  Apabila kumpulan udara ini bertiup ke bawah, ke arah lembangan antaragunung dan lembangan pendalaman, ia menjadi panas dan kering.

Begitu juga gununggunung di Eropah dan di semenanjung Scandinavia, menghalang tiupan kumpulan udara lembap mP dari Atlantik Utara ke Asia barat. Banjaran gunung di selatan Asia yang besar itu juga menghalang kemasukan kumpulan udara lembap mT dan mE dari lautan Hindi.

Hemisfera selatan terlalu sedikit daratannya di garisan lintang tengah untuk menghasilkan gurun kebenuaan sebenarnya.  Tetapi steppe kering Patagonia yang terletak di kawasan lindungan banjaran Andes boleh dikatakan sama dengan gurun di Amerika utara dan steppe di Oregon dan utara Nevada, yang terletak di kawasan lindungan hujan Sierrra Nevada dan banjaran Cascade.


5.    Kawasan lembap hampirtropika dengan kirakira 100 150 cm hujan setahun

Di  sebelah tenggara benua Amerika Utara dan Asia, dari garisan lintang 25o hingga 45o dan juga di hemisfera selatan, dalam lingkungan garisan lintang yang agak sama iaitu di Uruguay, Argentina dan tenggara Australia, terdapat kawasan lembap hampirtropika dengan kirakira 100  150 cm hujan setahun.  Kawasan ini terletak di bahagian barat yang lembap pusat tekanan tinggi hampirtropika.  Kumpulan udara lembap mT dari lautan tropika yang berhampiran dengan kawasan lembap hampirtropika ini, ditiup arah ke kutub melalui daratan sekitarnya.  Kawasan ini sering juga menerima hujan lebat dari siklon tropika.

6.    Kawasan pantai barat garisan lintang tengah benua dan pulau, dari garisan lintang 35o hingga 65o dalam kawasan angin baratan lazim.

Satu lagi kawasan basah yang ketara ialah di pantai barat garisan lintang tengah benua dan pulau, dari garisan lintang 35o hingga 65o dalam kawasan angin baratan lazim.  Zonzon ini adalah contohcontoh yang baik mengenai pantaipantai yang menerima hujan orografi yang lebat, hasil dari kumpulan udara mP yang terpaksa naik.  Di pantai yang bergunungganang, seperti di Alaska dan British Columbia, Patagonie, Scotland, Norway dan South Island di New Zealand, hujan tahunannya melebihi 200 cm banyaknya.  Tidak hairanlah kalau pada suatu masa dahulu terdapat beberapa banyak luruh glasier yang besarbesar yang telah mengukir telukteluk yang dalam (fiod) di situ.  Pemandangan seperti ini adalah perkara biasa di kawasan tersebut.

7.    Kawasan gurun artik dan gurun kutub

Kawasan kerpasan yang ketujuh terdiri daripada gurun artik dan gurun kutub.  Ke utara dari garisan lintang 60o, jumlah kerpasan tahunannya tidak melebihi 30 cm kecuali di pantai barat.  Kumpulan udara cP dan cA yang sejuk tidak boleh membendung banyak lembapan.  Oleh itu tidak banyaklah hujan yang dihasilkannya.  Bagaimanapun, kelembapan bandingannya tinggi dan kadar sejatannya rendah.  Oleh itu kawasan artik dan kutub ini mengandungi banyak lembapan dalam udara dan tanahnya, dan tidaklah boleh dianggap kering seperti mana dengan keadaan di gurun tropika.

******************************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223: CUACA DAN IKLIM


KULIAH 17-18: IKLIM SEBAGAI SUMBER ALAM DAN AGROMETEOROLOGI

17-18.1 Iklim Sebagai Sumber Alam

17-18.2 Perkaitan di antara Iklim dan Tumbuhan

17-18.3 Alam Sekitar Tumbuhan

17-18.4 PengaruhPengaruh Iklim Terhadap Tanaman Secara Umum.


BahanBahan Bacaan

1. Billings, W.D. (1964), Plants, Man and The Ecosystem (London), Bab. 2, m.s. 742.

2. Chang, Jenhu (1968), Climate and Agriculture:  an Ecological Survey (Chicago).

3. Jackson, I.J., Climate, Water and Agriculture in Tropics.

4. Williams, C.N. &  K.T. Joseph (1983), Iklim, Tanah dan       Pengeluaran Tanaman di Kawasan Tropika Lembap (Petaling Jaya), Fajar Bakti.

5. Mather, J.R., (1974), Climetology:  Fundamentals and Applications (New York), Bab. 5, 6 & 7, m.s. 132218.

6. Taylor, J.A.,  "The Atmosphere as a Resource", Dalam J. A. Taylor Climatic Resources and Economic Activity, Bab 1.

7. Urip Mohamad Hasan (1970) Meteorologi Pertanian. Penerbit P.T. Soeroengan Djarkarta, Bogor.

8. Ance Gunarsih Kartasapoetra (1986) Klimatologi: Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. Penerbit BINA AKSARA, Jakarta.

9. Griffiths, J.F. (1978) Applied Climatology: An Introduction. Oxford University Press. Bab 9, 10 dan 11, m.s. 57-71.


17-18.1    Iklim Sebagai Sumber Alam

Sumbersumber alam dapat dibahagikan kepada dua kumpulan terbesar, sumber yang mengalir (`flow resource') dan sumber tabung (`fund resource').  Sumber tabung adalah terhad dan tidak dapat diperbaharui manakala sumber mengalir adalah tidak terhad (kalau dipandang secara teoretikal) dan boleh diperbaharui.  Di antara sumbersumber alam, iklim dan cuaca ataupun lapisan udara dan fenomenafenomena terkandung di dalamnya yang berfaedah kepada manusia sendiri dan persekitarannya, dianggap sebagai sumber yang mengalir.

Sehingga akhirakhir ini, atmosfera, udara, iklim dan cuaca tidak diberi perhatian yang berpatutan sebagai sumber alam.  Mungkin, sikap ini timbul dari sifat udara:  terdapat di merata tempat, tidak kelihatan terhad dan tidak berapa kekurangan.  Dari segi definisi biasa (iaitu dari segi ilmu ekonomi), sesuatu benda alam seharusnya terhad sebelum diberi gelaran "sumber".  BahanBahan galian, minyak, hutanhutan, tanah tergolong sebagai sumber, tetapi udara tidak pernah dianggap sebagai serupa dengan sumbersumber yang lain.  Oleh itu didapati suatu tanggapan bahawa atmosfera dan udara dapat digunakan sesuka hati, dan apaapa tindakan terhadapnya tidak akan menimbulkan masalahmasalah dari segi bekalan atau penggunaan.  Pengekalan atmosfera, iklim, cuaca, udara, air dan sebagainya seperti sediakala mungkin menyokong sikap yang tradisional ini.

Kesedaran bahawa udara haruslah diberi perhatian sebagai suatu bentuk sumber alam semulajadi dan juga bahawa amalanamalan pengurusan patut diikuti dalam penggunaannya adalah sesuatu yang wujud hanya dalam beberapa dekad yang lalu.  Sebabsebab utama bagi perubahan sikap ini ialah:

(a)    Kekerapan kejadiankejadian bencana alam yang berasal dari sistem atmosfera

Kejadiankejadian bencana alam yang berasal dari peristiwa ataupun sistem atmosfera, seperti banjir, kemarau, taufan, ribut salji, yang berlaku kerapkali dan telah mengakibatkan kemalangan jiwa dan kerosakan hartabenda yang besar.  Sebahagian daripada kesankesan buruk akibat dari malapetaka tadi dapat dikurangkan kalau keadaan atmosfera yang mengwujudkannya diketahui dan difahami.  Ini bermakna bahawa dalam bertindak di bawah keadaankeadaan tertentu kita haruslah berhatihati, sebab ada kalanya, apa yang kita lakukan dengan sengaja atau secara kebetulan menyebabkan, secara langsung atau tidak langsung, bencanabencana seperti banjir dan kemarau mungkin menjadi lebih teruk.

(b)    Masalah pencemaran udara yang kian bertambah buruk

Sejak akhirakhir ini masalah pencemaran udara kian bertambah buruk.  Walaupun atmosfera berkeupayaan menampung kemasukan bahanbahan kotor yang berbentuk gasgas ataupun bahanbahan "particulate", seperti bijibiji habuk, debu, asap, garam dan sebagainya, dan menyelerakkan ataupun menaburkan semula supaya kesankesan yang tidak diingini dapat dikurangkan, proses ini menjadi kurang berkesan jikalau kadar kemasukan adalah hebat. Atmosfera pada amnya mengandungi berbagai bahan pencemar sehingga tidak ada udara yang betulbetul bersih.  Tetapi di kawasankawasan perindustrian dan perbandaran, memandangkan pengeluaran gasgas seperti sulfur dioxide dan oxideoxide nitrogen serta asap, debu dan habuk dari kilangkilang dan juga karban monoxide daripada kenderaankenderaan yang begitu banyak, pencemaran udara menjadi satu masalah yang teruk.  Apa yang penting di sini ialah bukannya pengeluaran bahanbahan tersebut di atas tetapi penumpuan bahanbahan tadi di dalam ruangruang yang terhad atau kecil.  Akibatnya, ialah perubahan terhadap elimenelimen seperti hujan, angin, suhu dan keselesaan pada amnya.  Di setengahsetengah bandar besar seperti London, Los Angeles, Tokyo masalah pencemaran udara adalah teruk sekali pada suatu ketika dulu sehingga beberapa kejadian pada tahun 1952 dan 1962 telah mengakibatkan kematian beriburibu orang diserang oleh penyakitpenyakit paruparu dan lainlain.

Perkara ini juga membuktikan betapa pentingnya kita memandang atmosfera sebagai suatu komponen alam semulajadi yang memerlukan pertimbangan sebagai satu sumber serupa dengan sumbersumber lain.  Pada masakini, terdapat berbagai langkah diambil oleh pihakpihak berkenaan untuk mengurangkan kadar pencemaran udara.  Langkahlangkah ini bertujuan memupuk kesedaran yang luas tentang sifat alam udara dan mencegah tindakantindakan manusia yang membawa kesankesan kurang baik.  Pendek kata, dalam perancangan bandar dan kawasankawasan perindustrian keperluan untuk mengekalkan kebersihan udara diberi pertimbangan yang wajar.

(c)    Udara bukannya terhad, terutamanya udara bersih

Satu ekoran daripada anggapan bahawa udara adalah tidak terhad dan bukannya sumber alam, ialah salah anggapan bahawa udara tidak ada nilai atau harga.  Dengan katakata lain, menurut penilaian kebanyakan orang udara ialah sesuatu yang diberi percuma dan oleh itu, tidak merupakan satu bentuk sumber alam.  Dalam menghitungkan kos sesuatu kegiatan atau projek ekonomi ataupun dalam sebarang perkara yang lain pun udara langsung tidak dianggap sebagai suatu "input" berharga.  Akibatnya ialah mutu alam udara yang kian merosot dan kerugian dari segi kesihatan penduduk yang tinggal di suatu tempat atau udara yang berbau busuk, bangunanbangunan yang kotor.  Memang, kesankesan ini ada implikasi ekonomi.  Oleh yang demikian, pada masa sekarang, peranan alam udara dalam pembangunan ekonomi adalah diiktiraf secara lebih positif.  Secara ringkasnya kita tidak dapat mengasingkan kedudukan pembangunan ekonomi daripada kedudukan alam sekitar pada amnya, dan alam udara khususnya.

(d)    Kepentingan iklim di dalam pengeluaran pertanian

Adalah diketahui sekarang bahawa dalam bidang pertanian daya pengeluaran dan keuntungan dapat ditingkatkan kalau tanamtanaman yang sesuai untuk suatu keadaan iklim diusahakan dan amalanamalan pertanian yang sesuai diikuti.  Kebanyakan kerugian yang dialami oleh setengahsetengah rancangan pertanian dapat dikurangkan dan mungkin dielakkan sama sekali jika keperluankeperluan iklim diberi perhatian yang cukup.  Walau bagaimanapun, sebelum kita dapat mengaturkan suatu rancangan pertanian yang rasional dari segi iklim, kita harus memahami corak dan prosesproses iklim dan cuaca di satusatu tempat terlebih dahulu.  Kesedaran tentang perkara ini menyumbangkan kepada perubahan sikap tentang atmosfera.

(e)    Pertambahan maklumat dan kefahaman yang menyeluruh terhadap iklim

Ketidakadanya penilaian yang positif tentang atmosfera sebagai sumber alam juga mungkin lahir oleh kerana maklumatmaklumat tentang sifat perjalanan dan peranan atmosfera tidak begitu memuaskan setakat masakini.  Kebanyakan kajian yang telah dibuat tentang iklim dan cuaca adalah yang berkaitan dengan aspekaspek tulin.  Kemajuan dalam bidang kajiklim dan kajicuaca gunaan tidak begitu pesat.  Sejak akhirakhir ini, barangkali didorongkan oleh faktorfaktor tersebut di atas, banyak kajian telah dan sedang dijalankan tentang aspekaspek berkaitan dengan interaksi di antara manusia dengan alam udara, supaya faedah kepada manusia dapat dipertambah dan kesankesan buruk daripada interaksi tadi dapat dielakkan atau sekurangkurangnya dapat dikurangkan.  Dapatandapatan daripada kajian ini menunjukkan kemungkinan mengubah setengahsetengah komponen alam udara dengan caracara tertentu, seperti memasukkan benihbenih citair ke dalam awan untuk menggalakkan hujan, mencegah tumbesar airbatu yang membawa kerugian yang besar kepada setengahsetengah kawasan pertanian di dunia.

(f)    Penggunaan kapal angkasa lepas dan satelitsatelit cuaca

Satu lagi faktor yang barangkali membolehkan manusia mengambil satu pandangan yang lebih rasional tentang alam udara ialah kedatangan dan kegunaan kapal angkasa lepas dan satelitsatelit cuaca.  Gambargambar bumi dan awan, dan maklumatmaklumat lain mengenai imbangan tenaga air dan sebagainya menunjukkan secara berkesan betapa terhadnya alam udara.  Mungkin, konsep "bumi sebagai sebuah kapalangkasa" ("spaceship earth") telah menyedarkan manusia kepada keadaan yang sebenar. Kemajuan dalam bidang kajiklim berdasarkan pemerhatian satelitsatelit cuaca juga memudahkan penilaian sumber alam udara secara lebih bermakna.

Alam udara mempengaruhi hampir semua jenis sumber alam melalui caracara tertentu.  Aliran tenaga, edaran haiderologi, perpusingan bahanbahan berzat dan biogeokimia, penjagaan kebersihan merupakan fungsifungsi utama atmosfera.  Adalah salah, oleh itu, kalau persekitaran yang menentukan taburan dan sifat sumbersumber lain diabaikan dalam perancangan dan perlaksanaan projekprojek pembangunan ekonomi.  Ini bermakna bahawa alam udara haruslah digunakan berpandukan kepada caracara pengurusan yang berkesan.

Pada hakikatnya, usahausaha untuk memasukkan komponen atmosfera atau mengambil kira pengaruh iklim dan cuaca dalam perancangan penggunaan sumber alam dan pengurusan alam sekitar sudah berjalan ke satu takat di mana terwujudnya satu bidang amat terkhusus yang dinamakan "ecoclimatology" atau "econoclimatology".


17-18.2    Perkaitan di antara Iklim dan Tumbuhan:  Satu Pengenalan

Tumbuhan bergantung kepada syaratsyarat persekitaran seperti tanah dan iklim untuk proses tumbesaran.  Sebagai suatu faktor ekoloji dalam bidang pertanian, tanahtanih telah dikaji secara menyeluruh (dalam sains tanah atau pedologi) dan memang difahami dengan lebih baik oleh manusia daripada faktor iklim. Secara umum, petanipetani mempunyai pengetahuan yang lebih mendalam dan meluas tentang pengurusan tanahtanih daripada bagaimana hendak menggunakan sumbersumber iklim dengan maksimanya.  Salah satu sebab yang bertanggungjawab ke atas perkembangan yang perlahan dalam bidang meterologi pertanian ialah pandangan ramai bahawa "kajiankajian terhadap perkaitan di antara tumbuhan dengan iklim cuma mempunyai nilai praktikal yang terhad."  Pandangan ini memang kuat dan wujud pada tempoh masa kemajuan bidang Ilmu Alam di mana manusia dianggap langsung tidak berkuasa bila dihadapi oleh unsurunsur iklim dan cuaca.  Ini adalah tempoh pemikiran geografi yang dikenali sebagai "Environmental Determinism" atau "Penentuan Kuasa Persekitaran."  Pada masa itu (seperti Zaman Batu "Stone Age") dan pada masa manusia mula mempelajari caracara kasar pertanian), unsurunsur cuaca (banjir, kilatpetir, kemarau, hujan ribut, saiklun dan lainlain) mempunyai kuasa sepenuhnya terhadap penentuan pengeluaran hasilhasil tanaman.  Manusia tidak boleh mengubahsuaikan caracara pertanian sebab kurang memahami prosesproses iklim yang berkenaan.  Kemudian, apabila manusia telah lama mengalami unsurunsur cuaca tersebut maka manusia telah mengetahui tentang corakcorak kejadian, kekerapan kejadian, sekil dan polapola proses tersebut dan lainlain sifat serta ciri iklim.  Manusia pun mulai mengubahsuaikan caracara pertanian kepada ciriciri iklim yang tertentu.  Tempoh masa ini dikenali sebagai "Environmental Possibilism" atau "Kemungkinan Persekitaran."  Tempoh masa yang ketiga merupakan masa sekarang di mana manusia (melalui kajiankajian dan datadata iklim yang dikumpulkan) telah memahami kebanyakan daripada prosesproses cuaca dan iklim.  Masa moden sekarang manusia tidak dikuasai sepenuhnya oleh unsurunsur cuaca.  Sebaliknya manusia telah cuba mengubahsuai sifatsifat iklim untuk mendapat faedah maksimanya.  Misalnya, usahausaha membuat hujan tiruan merupakan satu cara di mana manusia sedang mengubah unsur hujan untuk faedahnya.  Pencemaran udara, secara sengaja atau tidak telah menyebabkan suhu yang lebih tinggi di kawasan perusahaan dan bandar.  Penebangan hutan untuk pembalakan dan pertanian telah mengurangkan kadar perpeluhan.  Kesemua ini membuktikan bahawa manusia sekarang boleh mengubah iklim walaupun manusia masih belum lagi mengetahui caracara untuk mengubah setengah unsur cuaca dan iklim seperti saiklun, ribut, fros, kabut dan lainlain.

Bidang meteorologi mempunyai banyak faedah kepada bidang pertanian secara amnya:

1.    Ramalan cuaca yang dikeluarkan oleh stesyenstesyen kajicuaca memberi amaran kepada petanipetani tentang kehadiran kamarau, ribut, panjangnya musim fros, purata  kupasan yang dijangka dan lainlain maklumat yang amat berguna.

2.    Pemilihan tapak pertanian untuk sesuatu jenis tanaman bergantung kepada kajiankajian meteorologi yang akan menentukan kesesuaian tapak tersebut.  Walaupun keletakan dan tapaktapak kebanyakan kawasankawasan pertanian  misalnya, Jaluran Jagung dan Jaluran Kapas di Amerika Syarikat telah dipilih oleh petanipetani lama sebelum perkembangan sains pertanian moden dan kajiklim, kekurangan pengetahuan terperinci tentang perkaitan rapat di antara tanaman dengan iklim telah menghalang perancangan penggunaan tanah yang sempurna dalam sekil yang lebih meluas.  Sebelum kita memahami sepenuhnya perkaitan yang rapat di antara tanaman dengan kompleks iklim, pengeluaran hasilhasil tanaman tidak mungkin boleh dicapai dalam kadar maksima.  Amalan umum yang berdasarkan corak dan jenis pertanian kepada keadaan "purata" unsurunsur iklim seperti suhu dan hujan saja adalah tidak mencukupi.  Unsurunsur, lain seperti bahangan (jumlah serta jenis), sejatpeluhan, beza antara suhu harian, imbangan air, dan lainlain elemenelemen meteorologi mesti dikaji dan dianalisa dengan sepenuhnya sebelum seseorang boleh mendapat faedah ekonomi maksima pada manamana rejim iklim.

3.    Ukuranukuran kajiklim adalah diperlukan di dalam kajiselidik dan kajian pertanian.  Sekiranya perubahanperubahan unsurunsur iklim tidak diketahui, adalah menjadi amat sukar untuk menentukan jenis tanaman, baja, pengairan dan lainlain hal berkenaan dengan amalan pertanian.  Menurut CollisGeorge dan Davey (1961), kekurangan datadata persekitaran yang memuaskan yang dicatatkan dengan satu cara yang sama di meratarata tempat (kebanyakan stesyen kajian pertanian menggunakan caracara ukuran yang berlainan), adalah amat sukar untuk menentukan kepentingan atau pertalian di antara faktorfaktor yang dikaji itu.  Akibatnya, mereka mencadangkan bahawa caracara ukuran dan jenisjenis kajian tentang perkaitan tanamaniklim mesti disatukan ("standardised") yang mempunyai satu piawaian yang sama.

4.  Aplikasi yang lain tentang kajiankajian iklim adalah berkenaan dengan amalanamalan budaya.  Masalahmasalah seperti pengairan, jarak antara barisan tanaman, masa membaja, pemilihan jenis tanaman, pemindahan tanaman dan lainlain boleh diatasi dengan mudahnya sekiranya dipandang dari segi persekitaran iklim.

5.   Satu bidang  yang lain yang mempunyai masa depan yang cerah ialah pengubahan iklim mikro secara tiruan oleh manusia.  Usahausaha seperti pembentukan hujan tiruan, tanaman di dalam rumah kaca, tanaman hidrofonik, pemanasan, pengurangan sejatan dan sebagainya merupakan sumbangan yang baru dari bidang Meteorologi Pertanian.  Dengan menguasai  semua prosesproses dan usahausaha tersebut, manusia dapat menentukan masa depannya yang lebih cerah.


17-18.3  Alam Sekitar Tumbuhan

Alam sekitar tumbuhan adalah amat kompleks dan menduduki ruang tigadimensi serta bersambungan melalui masa.  Tetapi, ini tidak bermakna bahawa alam sekitar adalah sama baik dari segi ruang ataupun masa.  Sebaliknya, alam sekitar semulajadi biasanya menunjukkan sifat berbezabeza, misalnya mempunyai gradiengradien tegak dan mendatar (misalnya "Gradien Humiditi" berubah dari kawasan lembap ke kawasan kering) di dalam dimensi ruang.  Pada dimensi masa pula, alam sekitar membayangkan peredaranperedaran bahagian suria harian dan tahunan yang kuat (misalnya di Eropah, jumlah bahangan yang diterima adalah maksima pada bulan Julai dan minima pada bulan Januari).

Secara umum, sesuatu alam sekitar terdiri daripada satu kompleks yang mengandungi banyak faktorfaktor yang berinteraksi bukan saja dengan tumbuhan tersebut tetapi juga dengan satu sama lain.  Akibat itu, adalah menjadi amat sukar untuk mengasingkan satu bahagian daripada alam sekitar dan cuba menukarnya tanpa mempengaruhi bahagianbahagian lain dalam alam sekitar yang sama.  Misalnya, adalah sukar untuk mengasingkan faktor suhu daripada faktorfaktor lain dalam sesuatu alam sekitar sebab apabila ianya berubah, faktorfaktor lain seperti lembapan, sejatan, perpeluhan, angin, tekanan, awan dan lainlain juga akan berubah.  Ini adalah sebab semua faktorfaktor tersebut mempunyai perkaitan atau interaksi yang amat rapat (Lihat Rajah 1).  

Pada dasarnya, alam sekitar semulajadi bagi tumbuhan dapat dibahagikan kepada dua kumpulan besar yang masingmasing mengandungi komponenkomponen tertentu.  Jadual I menunjukkan senarai komponenkomponen Fizikal dan komponenkomponen Hayat. Di antara komponenkomponen alam sekitar yang tersebut, hanya yang juga dikelaskan sebagai unsurunsur iklim dan cuaca akan dibincangkan dengan secara mendalam.  Maka, pengaruhpengaruh bahangan (dari segi jumlah dan jenis), cahaya, suhu, kerpasan, kelembapan (di udara dan dalam tanah), gasgas atmosfera, angin, tekanan dan lainlain terhadap tumbuhan akan diperiksa dengan lebih terperinci.

Jadual I:  KomponenKomponen Alam Sekitar
___________________________________________________________________

Bahagian Fizikal            Bahagian Hayat
___________________________________________________________________

1. Tenaga: (a) Bahangan        1. Tumbuhan Hijau
                   (b) Suhu dan         2. Tumbuhan Bukan Hijau
                         Pengaliran        3. Binatang
                         Haba            4. Manusia

2. Air

3. GasGas Atmosfera dan Angin

4. Api

5. Graviti

6. Topografi

7. Lapisan Substratum Geologi

8. Tanahtanih
___________________________________________________________________


17-18.4    PengaruhPengaruh Iklim Terhadap Tanaman Secara Umum

Pengaruh iklim terhadap tanamtanaman adalah kompleks oleh kerana semua elimen tidak bertindak secara berasingan.  Misalnya, pengaruh bahangan atau haba tidak dapat diasingkan daripada pengaruh air.  Tetapi untuk maksud memahami peranan setiap elimen kita dapat merujuk kepada perhubungan di antara tumbuhan atau tanaman dengan persekitaran pada keseluruhannya.  Kita dapat membahagikan persekitaran fizikal dari segi pengaruhnya terhadap tanamtanaman, kepada empat bahagian:  pancaran matahari, keadaan atmosfera, persekitaran akar, dan suhu.  Dalam meneliti bagaimana tiaptiap aspek ini mempengaruhi tumbesar tumbuhan, kita dapat melihat bagaimana peranan alam udara dimainkan.

Tenaga pancaran matahari adalah faktor utama yang menentukan pengeluaran pertanian.  Pengaruhnya dikenakan melalui prosesproses seperti fotosintesis dan kefotokalaan ("photoperiodism").  Hampir semua jenis tumbuhan memerlukan tenaga pancaran untuk memulakan prosesproses biologi dan fisiologi, khususnya untuk membuat makanan dengan menggunakan CO2, air dan klorofil.  Walaupun, pancaran matahari adalah sesuatu faktor yang tidak dapat dikawal oleh atmosfera, bahagian tenaga pancaran yang jatuh ke atas tumbuhan dan juga peratusan yang benarbenar ditangkap dan digunakan oleh tumbuhan adalah tertakluk kepada pembahan bergantung kepada keadaan atmosfera.  Pendek kata nisbah di antara jumlah pancaran yang menembusi atmosfera (awan dan sebagainya) dan yang berjalan balik disebabkan proses pembalikan ditentukan oleh keadaan langit, sama ada cerah atau mendung, lembab atau kering dan sebagainya.  (Perkara ini akan diberi perhatian yang lebih dalam di bawah tajuk "penggunaan tenaga matahari oleh tumbuhan").

Atmosfera secara langsung mempengaruhi kadar pertumbuhan melalui bekalan CO2 dan O2, bekalan air dan pergerakan (angin).  Arah dan kehebatan angin menentukan kadar aliran CO2, ke arah lapisan daun dan keluaran O2, begitu juga kadar pemindahan kelembapan dari lapisan dekat sekali dengan suhu tanamtanaman dan, oleh itu, menentukan kadar perpeluhan, pernafasan dan fotosintesis.  Selain daripada itu sifat pergerakan mengadakan kesankesan mekanikal atas litupan tumbuhan dan mempengaruhi kekuatan kekasaran yang ada kesan balas terhadap sifat pergerakan.

Persekitaran akar dipengaruhi oleh keadaan atmosfera melalui prosesproses bahangan, sejatan dan kerpasan.  Kalau udara adalah kering, sejatan akan berlaku dari lapisan tanah atau lapisan akar, dan di bawah keadaan di mana tidak ada bekalan air bagi memenuhi keperluan sejatan, tanah menjadi semakin kering dan bekalan air kepada tumbuhan akan terjejas.  Sebaliknya, kalau atmosfera adalah lembab gradien lembapan tanah dapat dikekalkan tanpa gangguan besar.

Suhu yang mempengaruhi prosesproses fisiologi, pemindahan bahanbahan makanan dari satu bahagian (anggota) ke satu bahagian (anggota) lain, kadar pernafasan ditentukan oleh ciriciri atmosfera melalui imbangan haba.  Corak taburan suhu harian (beza antara suhu) taburan bulanan dan musiman adalah memainkan peranan penting dalam prosesproses pertumbuhan.

Semua jenis faktor dan pengaruh yang disebutkan di atas secara ringkasnya menunjukkan pengaruh asas alam udara secara langsung atau secara tidak langsung.

Masalah am mengenai perhubungan di antara cuaca dan tanamtanaman adalah sangat kompleks baik dari segi biologi mahupun fizikal.  Dari sudut biologi, kesankesan alam sekitar dikenakan di atas pertumbuhan dan perkembangan tanamtanaman.  Pertumbuhan adalah merupakan jumlah bahan yang dikeluarkan.   Alam udara, atau faktorfaktor kajicuaca mungkin mengadakan tindakan atau kesan pencetus ("trigger action") terhadap tanamtanaman, ataupun menentukan hadhad ambang (threshold values) yang harus dilalui sebelum sesuatu peringkat perkembangan tanamtanaman dapat dimulakan.  Perkara ini dapat diterangkan dengan menggunakan 5 "order" atau peringkat.

Orde kosong ("zero order") ialah pengaruh cuaca atas pertumbuhan tanamtanaman.  Setengahsetengah elimen cuaca haruslah sesuai untuk memajukan sejenis tanaman tertentu seperti keperluan suhu, hujan dan sebagainya.  "Order" ini memaksudkan keadaan purata.  Kesan Orde pertama ("first order effects") merupakan kesankesan yang terwujud oleh kerana perubahanperubahan cuaca berskala musiman dan yang berlaku secara jangka panjang atau menurut perubahan sekular ("secular changes") turunnaiknya pengeluaran dari suatu sistem pertanian secara antara tahunan, misalnya, adalah sesuatu yang disebabkan oleh perubahan cuaca.  Kesan Orde  kedua ("second order effects") adalah yang timbul dari perosakperosak dan penyakitpenyakit yang diakibatkan oleh ataupun biasanya keadaan cuaca tertentu.  Kesan di Orde ketiga ("third order effects") adalah yang berasal dari faktor biological, khususnya dari kegiatan manusia sendiri.  Kalau amalanamalan pertanian atau cara pengurusan tanahtanih tidaklah sesuai untuk suatu corak cuaca dan iklim, selepas satu takat tertentu perubahan yang tidakbisa balik akan berlaku dalam sistem pertanian berkenaan.  Kesan di Orde keempat ("fourth order effects") adalah merupakan yang tersendiri kepada jenisjenis tanaman atau spesies (species) tertentu;  kesan ini dimulakan atau diperbesarkan oleh perubahanperubahan cuaca yang luarbiasa.

Masakini bidang pertanian merupakan satu bidang yang amat teknikal, khususnya dari segi genetik tumbuhan yang telah mewujudkan kemajuan jenisjenis tanaman yang bermutu dan berpengeluaran tinggi.  Tetapi, perubahanperubahan cuaca dan iklim masih menyebabkan kerumitan pertanian, masalahmasalah pertanian adalah, sebahagian besarnya, disebabkan oleh hadhad iklim tertentu, variasi dan keadaan luar biasa atau luar dugaan di dalam udara seperti bencanabencana kemarau, banjir dan sebagainya.  Ini bermakna bahawa walaupun terdapat perkembangan dan pembaharuan dalam bidangbidang teknologi dan sains pertanian, sistemsistem pertanian merupakan suatu ekosistem yang masih bergantung kepada iklim untuk perjalanannya.

Satu sistem pertanian adalah, sebenarnya, satu ekosistem yang berjalan dengan adanya aliran tenaga serupa dengan ekosistem semulajadi.  Tetapi, sistemsistem pertanian tidak mempunyai diversiti yang didapati di sistemsistem semulajadi.  Oleh itu, sistemsistem pertanian harus diperbekalkan tenaga, racun perosak dan baja untuk mengekalkan stabiliti.  Bagi satu tumbuhan bajet tenaga yang diikat dapat diberi sebagai,

NP  =  GP   Rsa, di mana

NP  =  Pengeluaran bersih (net production), atau pertumbuhan tumbuhan yang boleh disukat dengan beratnya kering;  GP = Pengeluaran kasar ("gross"), iaitu jumlah tenaga yang diikat ("fixed energy");  Rsa = tenaga yang digunakan dalam proses pernafasan ("respiration").

Dalam satu ekosistem semulajadi, pengeluaran ekosistem bersih (NEP) dapat diterangkan seperti di bawah:

NEP = GP (Rsa + Rsb), di mana NEP = Pengeluaran bersih ekosistem (net ecosystem production);  Rsb = Pernafasan heterotrop (tumbuhan yang tidak mengikat tenaga).  Bagi satu sistem pertanian pula, persamaan itu adalah berbeza sedikit iaitu NAP = GP Rsa, di mana NAP = Pengeluaran bersih pertanian (Net agricultural production), Ekosistemekosistem semulajadi berusaha meningkatkan pengeluaran kasar, manakala sistemsistem pertanian adalah bertujuan mencapai pengeluaran bersih yang paling tinggi.  Di sinilah terletaknya peranan kajiiklim pertanian, iaitu dalam menentukan bagaimana pengeluaran bersih dapat dipertambahkan di bawah keadaan iklim dan cuaca tertentu.

******************************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223:  CUACA DAN IKLIM


KULIAH 19 PENGARUH BAHANGAN KE ATAS TUMBUHAN DAN TANAMAN

19.1 Pengaruh bahangan atas tumbuhtumbuhan

Rujukan

1. Williams, C.N. & Joseph, K.T. (1983), Iklim, Tanah dan Pengeluaran Tanaman di Kawasan Tropika Lembab, (Petaling Jaya), Fajar Bakti, m.s. 17.

2. Cheng, J.H. (1968), Climate and Agriculture:  An Ecological Survey (Chicago), Bab 2, 3, 7 & 9.

3. Ansari, A.Q. & Loomis, W.E. (1959), "Leaf Temperature", American Journal of Botany, Vol. 46, m.s. 7137.

4. Bainbridge, R. & Others (1966), Light as An Ecological Factor (London), Blackwell Scientific Publications.

5. Bakar, F.S. (1929), "Effect of Excessively High Temperatures On Coniferous Reproduction", Journal of Foresty, Vol. 6, m.s. 94975.

6. Mather, J.R. (1974), Climatology:  Fundamentals and Applications (New York), m.s. 132218.

7. Urip Mohamad Hasan (1970) Meteorologi Pertanian. Penerbit P.T. Soeroengan Djarkarta, Bogor.

8. Ance Gunarsih Kartasapoetra (1986) Klimatologi: Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. Penerbit BINA AKSARA, Jakarta.

9. Griffiths, J.F. (1978) Applied Climatology: An Introduction. Oxford University Press. Bab 9, 10 dan 11, m.s. 57-71.


19.1 Pengaruh bahangan atas tumbuhtumbuhan

Pengaruh bahangan atas pertumbuhan tumbuhtumbuhan terbahagi kepada dua komponen, pengaruh atas prosesproses "photoenergy" (tenaga pancaran) dan perangsangan (photostimulus) yang menentukan peringkat berbagai perkembangan bermula.  "Photoenergy" adalah yang berkaitan dengan fotosintesis, manakala "photostimulus" ada dua proses utama, iaitu proses pergerakan dan proses yang terlibat dalam perkembangan.  Pada amnya, prosesproses yang melibatkan fotosintesis memerlukan bekalan tenaga bahangan yang lebih dari keperluan prosesproses lain.

Imbangan bahangan di sebarang tempat dapat ditunjukkan dengan persamaan yang berikut:

(S + T + C + P + A + LE) input = (S + T + C + T + A) output + s

Di mana, S = bahangan matahari

        T = bahangan bumi
        
        C = perolakan

        P = pengaliran

        A = pengaliran datar

        L = haba pendam

        E = sejatan

        s = simpanan

Dari segi tumbuhtumbuhan imbangan bahangan dapat dipandang dengan merujuk kepada persamaan yang agak berbeza disebabkan adanya prosesproses tumbuhtumbuhan sendiri yang terlibat:

S (l r t p) +  T + H + E + s + M = O

di mana, r = `albedo' bergelombang pendek

        t = daya penghantaran bergelombang pendek

        p = fotosintesis

        T = bahangan bergelombang panjang bersih

        H = haba rasa

        E = haba pendam

        M = haba ungkaibina (metabolism)

Hampir 95% daripada jumlah tenaga matahari adalah yang dikeluarkan di antara 0.2 4.0 mikrometer.  7% daripada jumlah tenaga adalah dalam bentuk lampauungu (kurang dari 0.4 mikrometer), 46% adalah yang boleh dilihat (cahaya) (di antara 0.4  0.7 mikrometer) dan bakinya, iaitu 47% terdiri dari bahangan peramerah (panjangnya lebih dari 0.7 mikrometer).

Pengaruh bahangan matahari kepada kehidupan tumbuhan dapat diterangkan secara ringkasnya di bawah 8 bahagian, menurut panjangnya gelombanggelombang (dalam mikrometer).

1.   Yang melebihi 1.0 = tiada kesan yang penting

2.   1.0 0.72 = menyebabkan pemanjangan dan gerakbalas fotokala

3.   0.72 0.61  =  penyerapan klorofil dan gerakbalas fotokala

4.   0.61 0.51  =  tiada kesan berkesan

5.   0.51 0.40  =  penyerapan klorofil yang kuat

6.   0.400.31  =  memendakkan tumbuhan dan menebalkan daundaun

7.   0.31 0.28  =  kesankesan buruk

8.  Kurangdari 0.28 =  bahangan dalam bahagian ini boleh memusnah tumbuhan


Di sini, kita harus memberi perhatian kepada 4 bentuk gerakbalas penting.  Yang pertama ialah nisbah penyerapan pembalikan penghantaran daundaun.  Nisbah ini tidak merupakan suatu nilai yang tetap (bukan angkatap), sama ada dari segi tumbuhan atau dari segi gelombang.  Nisbah ini menentukan pengikatan (penangkapan) dan penggunaan bahangan (cahaya) oleh tumbuhan.  Yang kedua ialah proses fotosintesis yang berlaku secara berkesan di antara 0.45 0.65 mikrometer.  Kadar fotosintesis semakin bertambah dengan pertambahan keamatan tenaga cahaya yang jatuh ke atas lapisan daun, tetapi selepas satu takat keamatan tertentu  keamatan cahaya di takat tepukadar fotosintesis adalah bebas dari kesan kekuatan cahaya.  Aspek yang ketiga ialah kefotokalaan (photoperiodism), iaitu gerakbalas tumbuhan kepada corak cahaya harian perubahan waktu siang dan malam.  Akhirnya pula, terdapat kesan gerakarah cahaya (phototropism), iaitu arah pertumbuhan ditentukan oleh arah cahaya.  Gerakbalas ini adalah maxima di antara 0.430.48 mikrometer.  Batangbatang kebanyakan tumbuhan mempunyai gerakarah cahaya yang positif, iaitu mereka bertumbuh ke arah sumber cahaya.


19.2 Fotosintesis

Dari segi pengeluaran tanamtanaman kadar fotosintesis dan bagaimana proses itu berlangsung adalah amat penting.  Pada asasnya fotosintesis merupakan proses pengeluaran atau pembuatan karbohidrat (makanan tumbuhan) dari air dan C02 dengan bantuan klorofil dan dengan menggunakan cahaya matahri.  Proses ini adalah punca bagi hampir segala bahan kering yang terkandung dalam tumbuhan.  Dalam bentuk yang mudah proses ini ditunjukkan oleh persamaan:

C02 + H2 + Tenaga   (CH20) + 02 112,000 kalori

Sebenarnya fotosintesis terdiri dari beberapa proses yang dapat dibahagi, kepada tiga:

(a)  Proses bauran yang berperanan dalam pemindahan C02 dari udara luar ke lapisan daun.  Kadar bauran bergantung kepada pertumpuan C02 dalam atmosfera, sebagai penentuan utama.  Bagaimanapun cahaya juga mempengaruhi kadar bauran melalui suhu, tetapi pengaruh ini adalah amat kecil sahaja.

(b)  Proses fotokimia yang menukarkan tenaga cahaya ke tenaga kimia yang kemudian digunakan untuk mengubah C02 ke karbohidrat.  Proses fotokimia ini hanya dipengaruhi oleh cahaya.

(c) Proses biokimia di mana tenaga yang dikeluarkan dalam proses      penukaran cahaya digunakan dalam perubahan C02.  Proses ini adalah dipengaruhi dengan kuatnya oleh suhu, dan kesan cahaya adalah tidak begitu penting.

Fotosintesis merupakan satu proses yang langsung tidak cekap.  Pada teorinya hanya sebanyak 5% daripada jumlah tenaga yang sedia ada digunakan dalam proses ini, tetapi peratusan ini dikurangkan ke had 0.5  1.5% pada hakikatnya.  Kecekapan penggunaan tenaga bahangan oleh sesuatu tanaman dapat dianggarkan dengan membandingkan nilai kalorific bahanbahan organisma yang dihasilkan dari satu unit dan jumlah bahangan matahari yang jatuh ke atas permukaan yang sama.  Telah didapati bahawa kecekapan berubah dari satu tanaman ke tanaman yang lain, seperti di bawah:

Ubi Kentang              0.50

Gandum                     0.52

Lobak Gula                0.90

Lobak Merah             0.39

Turnip                          0.51

Jagung                      1.05

Tebu                           1.43


Kecekapan yang begitu rendah ini timbul dari beberapa faktor:

(a) Sebahagian daripada bahangan yang masuk dikembalikan dan hanya cahaya (bahangan yang boleh dilihat) adalah giat dalam proses fotosintesis.

(b) Jumlah yang harus dibekalkan kepada lapisan daun adalah sangat tinggi pada hal yang sebenarnya digunakan terlalu terhad.

(c) Daundaun mencapai takat tepu cahaya sebelum pancaran cahaya adalah maximum.

(d) Pernafasan mengurangkan fotosintesis bersih.

Di samping faktorfaktor tersebut di atas, kecekapan penggunaan cahaya dikurangkan oleh dua lagi faktor.  Oleh kerana permukaan tanah tidak diliputi oleh tanamtanaman dengan sempurna dan oleh itu, sebahagian dari bahangan tidak berguna.  Lagipun, kalau tanaman mengalami apaapa kekurangan dalam bekalan air ataupun kesuburan tanah, dan juga keadaan suhu yang tidak sesuai dan kerosakan dari penyakitpenyakit, maka kecekapan penggunaan bahangan akan menurun.

Setengahsetengah tanaman seperti padi, tebu, gandum ("sun species") memerlukan cahaya yang banyak, tetapi yang lain ("shade species") tidak menahan cahaya yang kuat. Jumlah cahaya yang terlibat dalam proses fotosintesis menentukan pengeluaran kasar (gross photosynthesis), pada hal apa yang lebih penting dari segi pertanian ialah pengeluaran bersih (net  photosynthesis).  Pertumbuhan tanaman bergantung kepada kelebihan pertambahan bahan kering (melalui proses fotosintesis) berbanding dengan kadar kehilangan bahan melalui proses pernafasan.  Lebihan ini merupakan kadar pembinaan bersih ("net assimilation rate").  Fotosintesis hanya berlangsung hanya dalam daundaun pada waktu siang sahaja, manakala proses pernafasan pula berlaku dari semua anggota suatu tumbuhan, sepanjang hari.  Oleh itu kadar pernafasan adalah biasanya sangat tinggi berbanding dengan kadar pembinaan.

Kadar pernafasan semakin bertmbah dengan pertambahannya suhu sehingga satu takat tertentu bergantung kepada jenis tanaman.  Walaupun kadar pernafasan juga berubah dengan keamatan cahaya, pengaruh ini adalah tidak begitu berkesan.  Bila keamatan cahaya adalah dalam  peringkat tepu, pernafasan dari daundaun adalah hampir 5  10%.  Juga, apabila keamatan cahaya adalah terlalu kecil, misalnya di lapisan lantai atau bawah sekali, fotosintesis bersih adalah mungkin negatif.  Takat di mana kadar fotosintesis adalah sama nilai dengan kadar pernafasan dinamakan takat seimbang ("compensation point"), yang ditentukan oleh keamatan cahaya dan suhu.  Memandangkan ini, pengaruh suhu malam dan suhu siang terhadap fotosintesis bersih adalah berbeza.  Suhu malam yang tinggi menambah kadar pernafasan dan mengurangkan fotosintesis bersih manakala suhu siang yang tinggi pula mungkin meningkatkan fotosintesis sehingga takat 30oC dan selepas had itu kesan yang tidak begitu baik terwujud.  Oleh itu, adalah dipersetujui bahawa suatu bezantara suhu harian membawa kesan yang baik kepada kadar pembinaan.

Setengahsetengah ahli kajicuaca pertnian menghitungkan jumlah pengeluaran keupayaan (potential productivity) berdasarkan fotosintesis keupayaan, iaitu jumlah CH20 (karbohidrat) bagi suatu unit keluasan.  Tetapi fotosintesis keupayaan tadi dapat dicapai hanya jikalau faktorfaktor lain adalah serba sesuai.  Walau bagaimanapun kaedah penganggaran ini dapat digunakan bukan sahaja dalam menafsirkan perubahan pengeluaran tahun demi tahun tetapi juga sebagai panduan kepada jadual penanaman.  Lagipun, penghitungan fotosintesis keupayaan memberi suatu asas kuantitatif bagi menganggarkan keupayaan pertanian di kawasankawasan berlainan di dunia.

Adalah menjadi satu salah anggapan bahawa kawasankawasan tropika mempunyai keupayaan pertanian yang begitu tinggi dan bahawa pengeluaran sebenar yang begitu rendah adalah akibat dari teknologi yang tidak sesuai atau tidak cekap.  Dikatakan juga bahawa di tropika tumbesar dan pembiakan tumbuhan didorongkan oleh suhu dan lembapan yang tinggi.  Tetapi selain daripada suhu yang tinggi pada waktu malam yang mempercepatkan pernafasan, kawasankawasan tropika, khususnya kawasankawasan lembab, menerima jumlah cahaya yang kurang dari apa yang diterima di kawasan sederhana pada musim tanaman masingmasing.  Satu penghitungan secara kasar menunjukkan bahawa bahangan purata yang diterima di kawasan sederhana pada musim tanaman (7 bulan musim panas) adalah hampir 1.5 kali lebih dari yang diterima di tropika lembab.

Kalau kita bandingkan jumlah pengeluaran padi hakikat ini menjadi lebih nyata.  Di tropika tanaman padi menghasilkan purata 1.1 1.8 ton sehektar, manakala di Spain dan Itali hasil adalah 4 5 kali ganda lebih.

Walaupun begitu, kawasankawasan tropika dapat mengadakan pertanian sepanjang tahun dan oleh itu, tanamantanaman yang mempunyai tempoh tampang yang panjang adalah sesuai sekali bagi tropika sebab mereka dapat mengikat dan mengguna cahaya secara maxima.

Kecekapan penggunaan cahaya juga berubah mengikut peringkat pertumbuhan.  Pada peringkat permulaan, kecekapan adalah sangat rendah disebabkan adanya tanah yang tidak diliputi oleh tanaman.  Pada peringkat lewat pula proses fotosintesis sudah berlalu puncak selepas suhu dibentuk secara maxima, tetapi proses pernafasan terus berlaku.

Kadar fotosintesis dan pernafasan juga dipengaruhi oleh faktorfaktor lain juga.  Dengan meningkat umurnya daundaun, kadar fotosintesis semakin berkurangan.  Misalnya, satu daun tebu yang berusia setahun menunjukkan kadar fotosintesis hanya separuh daripada daya fotosintesis satu daun yang muda.  Daundaun yang diserang oleh penyakit atau virus biasanya mempunyai kadar pembinaan yang rendah.  Telah didapati bahawa daundaun tembakau yang diserang oleh satu jenis virus bernafas dengan kadar 30% lebih dari daundaun biasa, dan kadar fotosintesis didapati 20% kurang.

Bekalan air juga memainkan suatu peranan yang penting dalam fotosintesis.  Walaupun, menurut satu anggaran, hanya dari 1% dari jumlah air yang memasuki dan mengalir di dalam sesuatu tumbuhan benarbenar digunakan dalam proses fotosintesis, tumbuhtumbuhan akan mengalami kesan buruk di bawah keadaan kekurangan air, khususnya dari segi fotosintesis.  Pada amnya, kadar pernafasan semakin bertambah dengan berkurangan air, tetapi perubahan ini adalah kecil berbanding dengan apa yang terjadi ke atas kadar fotosintesis.  Jenisjenis tumbuhan mempunyai kebolehan berlainan dalam menghadapi keadaan kekurangan air.  Tetapi, biasanya, bila bekalan air dalam daundaun adalah 30% kurang dari apa yang diperlukan, kadar fotosintesis turun secara besar, dan apabila 60% dari air daun kehilangan, fotosintesis berhenti samasekali.

*****************************************************************************

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan


HGF 223 - CUACA DAN IKLIM

KULIAH 20: PENGARUH CAHAYA KE ATAS TUMBUHAN DAN TANAMAN

20.1    Pengaruh Cahaya Terhadap Tumbuhan
20.2    Pengaruh Suhu
20.3    Thermoperiodicity
20.4    Suhu Daun
20.5    Suhu TanahTanih
20.6    Konsep "haridarjah"


Rujukan

1. Williams, C.N. & Joseph, K.T. (1983), Iklim, Tanah dan Pengeluaran Tanaman di Kawasan Tropika Lembab, (Petaling Jaya), Fajar Bakti, m.s. 17.

2. Cheng, J.H. (1968), Climate and Agriculture:  An Ecological Survey (Chicago), Bab 2, 3, 7 & 9.

3. Ansari, A.Q. & Loomis, W.E. (1959), "Leaf Temperature", American Journal of Botany, Vol. 46, m.s. 7137.

4. Bainbridge, R. & Others (1966), Light as An Ecological Factor (London), Blackwell Scientific Publications.

5. Bakar, F.S. (1929), "Effect of Excessively High Temperatures On Coniferous Reproduction", Journal of Foresty, Vol. 6, m.s. 94975.

6. Mather, J.R. (1974), Climatology:  Fundamentals and Applications (New York), m.s. 132218.

7. Urip Mohamad Hasan (1970) Meteorologi Pertanian. Penerbit P.T. Soeroengan Djarkarta, Bogor.

8. Ance Gunarsih Kartasapoetra (1986) Klimatologi: Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. Penerbit BINA AKSARA, Jakarta.

9. Griffiths, J.F. (1978) Applied Climatology: An Introduction. Oxford University Press. Bab 9, 10 dan 11, m.s. 57-71.


20.1    Pengaruh Cahaya Terhadap Tumbuhan

Cahaya mempengaruhi pertumbuhan dan pengeluaran tanaman melalui penggunaannya dalam proses fotosintesis dan juga melalui tindakbalas fotokalanya.  Kesan fotokala terdapat pada varietivarieti padi tropika dan pada beberapa spesies lain [lihat Bab 6 dalam Williams & Joseph (1983)].  Ada dua aspek cahaya fotosintesis yang penting dalam kajian mengenai pengeluaran tanaman;  pertamanya ialah jumlah cahaya yang diterima yang sesuai untuk fotosintesis dan kduanya ialah jumlah cahaya yang diterima atau yang boleh digunakan oleh tanaman untuk fotosintesis.  Perkara yang pertama itu berguna untuk menentukan had atas pertumbuhan dari segi teori memandangkan kirakira 90 hingga 95 peratus daripada bahan kering dalam tanaman tumbuhan diperolehi dari fotosintesis.

Untuk mengira had atas proses ini dari segi teori, kita perlu mendapatkan berbagai jenis data;  iaitu bilangan kuanta cahaya matahari dalam kawasan spektrum fotosintesis yang diterima, bilangan kuanta yang perlu untuk mengurangkan setiap mol C02 yang digunakan dalam proses fotosistesis, dan kehilangan respirasi tanaman.  Panjang gelombang cahaya yang berkesan dalam fotosintesis biasanya didapati dalam lingkungan 400700 m   .

Cahaya yang masuk dipengaruhi oleh keadaankeadaan iklim, dan sekiranya min kuantiti harian tenaga suria yang masuk itu adalah 500 kal/cm2, maka satu anggaran kuanta tenaga yang terdapat untuk fotosintesis bolehlah didapati dari bahagian tenaga fotosintesis dalam spektrum cahaya matahari semula jadi.  Moon (1940) mengira taburan tenaga mengikut panjang gelombang bagi satu keadaan pada aras laut dalam musim bunga dan musim panas, dan ini ditunjukkan dalam Rajah 1.1.  Dari data yang diperolehi oleh Moon itu, Loomis dan Williams mengira bilangan kuanta tenaga cahaya yang diterima, per kalori dari jumlah sinaran yang diterima dalam lingkungan 400700 m   kawasan spektrum.  Keputusan yang diperolehi ialah 8.64   Einstein/kal., atau 4320 Einstein/cm2/hari.

Andainya kebanyakan daripada tenaga ini diserap oleh tanaman, anggaran had atas fotosintesis ditunjukkan dalam Jadual 1.1.  (Keperluan kuantum [o] sebanyak 10 Einstein/mol C02 untuk fotosintesis diandakan lihat Bab 4, dan Kok 1967).

Jika ditukarkan kepada hasil per hektar, iaitu satu kuantiti yang lebih lazim digunakan oleh pelajar pertanian, keluaran bersih ini melebihi 40.5 tonne bahan kering setahun.  Akan ternyatalah bahawa hasil sebanyak ini tidak pernah tercapai, dan haruslah diandaikan bahawa tumbuhan tanaman agak kurang cekap menggunakan tenaga cahaya yang masuk untuk proses fotosintesis daripada yang dijangkakan sekiranya cuma didasarkan kepada pengukuran cahaya yang diserap oleh tanaman itu.  Bagaimanapun, angka sebanyak 40.5 tonne bahan kering per ha. merupakan matlamat ahli sains pertanian yang berminat untuk meningkatkan daya pengeluaran tanaman.  Ada berbagaibagai sebab mengapa tumbuhan tanaman kurang cekap menggunakan cahaya matahari.  Satu daripadanya mempunyai kaitan dengan persekitaran atmosfera seperti yang diterangkan di bawah ini.

Fotosintesis melibatkan penceraian air secara fotolitik, diikuti dengan penurunan C02 dari atmosfera.  Akibatnya kedapatan C02 mempengaruhi kadar fotosintesis dan penggunaan tenaga masuk jika bekalannya berkurangan.  Malah kepekatan purata C02 dalam atmosfera adalah kirakira 0.03 peratus dan ini merupakan faktor pembatas utama untuk proses fotosintesis tanaman.  Kuanta tenaga dalam cahaya matahari biasanya melebihi tenaga yang perlu untuk mengurangkan kesemua C02 atmosfera yang terdapat di permukaan daun yang terdedah seluruhnya.  Oleh itu kehadiran C02 dan bukannya tenaga cahaya, yang sering merupakan faktor pembatas dalam proses fotosintesis bagi permukaan daun yang terdedah seluruhnya.  Meninggikan lagi aras C02 atmosfera akan membebaskan sebahagian dari batasan kepada fotosintesis dalam cahaya matahari dan hakikat ini digunakan dalam pengeluaran tanaman perkebunan yang tinggi nilainya dalam rumah kaca.  Bagaimanapun, bagi kebanyakan tanaman pertanian, menambahkan kandungan C02 dalam udara bukanlah satu usul yang wajar dari segi ekonomi.

Satu keadaan yang sangat berbeza pula wujud berhubungan dengan kedapatan cahaya dan C02 bagi permukaan daun yang terletak jauh ke dalam kanopi (sudur) tumbuhan.  Di sini jumlah sinaran fotosintesis yang sampai ke permukaan daun adalah jauh berkurangan dan jumlah cahaya mungkin menjadi satu faktor pembatas yang utama dalam proses fotosintesis.  Putusan cahaya dalam kanopi tanaman didapati hampir eksponen.  Rajah 1.2 menunjukkan kanopi tumbuhan hipotesis di mana setiap lapisan daun secara berturutturut telah memotong sebanyak 50 peratus cahaya yang sampai kepadanya.  Sudah tentulah ada berbagai jenis kanopi daun yang memindahkan jumlah tenaga yang berbezabeza, tetapi biasanya didapati bahawa kanopi seluruhnya menyerap cahaya secara eksponen.  Dari pertimbangan di atas, nyatalah bahawa kecekapan fotosintesis, atau output seluruh kanopi dapat dipertinggikan mengikut berbagai keadaan cahaya, sekiranya kanopi dapat melepaskan lebih banyak cahaya memancar melaluinya sampai ke daundaun di bawah, dan mengekalkan sedikit sahaja cahaya untuk daundaun yang terdedah di bahagian atasnya.

Sebaliknya, jika keadaan kanopi itu tersangat nipis (seperti pada tanaman yang muda) dan sebahagian besar cahaya tidak digunakan, maka besar kemungkinan kanopi yang menyerap lebih banyak cahaya pada setiap lapisan daun itu adalah lebih baik dari segi kecekapan fotosintesisnya.  Malah pada setiap peringkat pertumbuhan tanaman, akan terdapat keadaan yang maksimum, di mana lapisan daun yang berturutturut menyerap dan memancarkan cahaya yang secukupnya.  Kanopi yang sedemikian adalah yang paling cekap dalam proses fotosintesis sepanjang perkembangan tanaman itu.  Secara kasarnya, pemancaran dan penyerapan cahaya pada kanopi tumbuhan juga bergantung kepada sifatsifat daun dan orientasinya kepada pancaran cahaya matahari.

Selain dari fungsinya sebagai faktor utama dalam proses fotosintesis, cahaya memainkan satu lagi peranan dalam menentukan panjangnya waktu siang dan malam yang mempengaruhi corak pertumbuhan sesuatu tanaman.  Sebenarnya, kefotokalaan (photoperiodism) tidak merupakan faktor iklim tetapi pengaruhnya atas tumbuhtumbuhan diubah oleh elimenelimen cuaca seperti suhu.  Kefotokalaan ialah gerakbalas tumbuhan kepada corak cahaya harian.  Panjangnya waktu siang dan malam dan corak kemusiman mendorongkan bermulanya berbagai peringkat dalam pembinaan tumbuhan.

Berdasarkan gerakbalas tumbuhan kepada fotokala, empat jenis tanaman dikenali:

(a) Tumbuhan yang memerlukan waktu siang yang agak panjang (longday plants).  Mereka ini berbunga hanya di bawah keadaan di mana waktu siang adalah lebih dari 14 jam.  Contohnya gandum, barli, spinach.

(b) Tumbuhan yang berbunga dengan waktu siang yang lebih pendek       (shortday plants), iaitu keperluannya ialah hanya 1012 jam sahaja.  Contohnya ubi keledek, kacang soya.

(c) Tumbuhan yang memerlukan 1214 jam (intermediate day plants).

(d) Tumbuhan yang tidak memerlukan panjangnya waktu siang tertentu, tetapi boleh berbunga di bawah apaapa keadaan (dayneutral plants).

Pengaruh fotokala ini adalah tertakluk kepada perubahan disebabkan oleh faktorfaktor alam sekitar, khususnya suhu.  Kebanyakan tanaman tidak bergerakbalas kepada fotokala selagi keperluan suhu tidak dipenuhi.  Misalnya, setengahsetengah tumbuhan yang bertumbuh selama dua tahun (biennial plants) tidak boleh berbunga kalau mereka tidak melalui satu musim sejuk.

Biasanya tumbuhan yang berasal dari tropika memerlukan waktu siang yang agak pendek berbanding dengan tumbuhan di zon sederhana.  Apabila tumbuhan tropika ditanam di zon sederhana di bawah fotokala yang panjang mereka didapati bertumbuh secara tampang sehingga dimusnah oleh fros.

Kefotokalaan mempunyai beberapa faedah dari segi praktikal.  Pengetahuan tentang keperluan kefotokalaan adalah penting dalam pemilihan tanamtanaman yang sesuai bagi sebarang tempat. Dalam bidang penkebunan sinar cahaya buatan digunakan untuk mempengaruhi corak pertumbuhan di bawah pertanian rumah kaca. Tambahan pula, fotokala dapat digunakan dalam pemilihan jadual
penanaman.  Adalah didapati bahawa kalau penanaman dibuat pada musim dengan fotokala yang pendek pengeluaran akhir adalah kurang.  Begitu juga kalau penanaman dibuat pada satu musim yang
melambatkan peringkat berbunga.

Dalam kefotokalaan sinaran cahaya yang berkesan ialah yang teletak di antara 0.56 dan 0.70 mikrometer.  Setengahsetengah tumbuhan menyukai cahaya dan lain juga tidak memerlukan cahaya
yang begitu banyak.


20.2 Suhu

Tanpamengira betapa sesuainya cahaya dan kelembapan pertumbuhan tumbuhtumbuhan berhenti apabila suhu turun ke bawah satu takat minima (T  ) atau melebihi satu takat maxima (Tu).  Di antara had minima dan maxima terdapat paras suhu optima (To) di mana pertumbuhan berlaku dengan pesatnya.  Hadhad ini (minima, maxima dan optima) dinamakan suhu kardinal (cardinal temperatures).  Hadhad ini berubah dengan jenis tanaman (Jadual 1).

Jadual 1: Suhu-suhu kardinal bagi beberapa jenis tanaman
___________________________________________________________________

        Barli, Gandum dan bijirin lain    Betari, Tembikai dan sayur lain
__________________________________________________________________

T  (oC)        0    5                    15   18

To (oC)        25   31                31   37

Tu (oC)        31   37                44   50
___________________________________________________________________

Proses pernafasan bertambah pada waktu malam dengan adanya suhu malam (nyctotemperature) yang tinggi, manakala suhu tinggi pada waktu siang (phototemperature) pula meningkat kadar fotosintesis sehingga satu had tertentu (3037oC), dan selepas had itu kadar fotosintesis semakin berkurangan.

Disebabkan sifat fisiologi tumbuhan yang kompleks, adalah susah untuk menentukan suhu kardinal.  Prosesproses berlainan memerlukan keadaan suhu berlainan.  Bagaimanapun, keperluan suhu bagi kebanyakan tumbuhan, khususnya bagi tanamtanaman diketahui secara kasar.  Suhu kardinal juga bergantung kepada peringkat perkembangan satu tanaman.  Setengahsetengah tanaman memerlukan satu tempoh sejuk semasa percambahan berlaku juga sewaktu muda lagi.  Kebanyakan tanaman dua tahun memerlukan musim sejuk pada akhir tahun pertama agar peringkat berbunga dapat dicapai pada awal tahun kedua.  Setengahsetengah tanaman adalah didedahkan kepada suhu yang rendah (0oC) sebelum ditanam;  proses ini dinamakan vernalisai (vernalization).


20.3 Thermoperiodicity

Turunnaik suhu sepanjang hari dan gerakbalas tumbuhan kepadanya dinamakan thermoperiodicity.  Kita sedia ketahui bahawa satu bezantara suhu yang besar adalah biasanya berfaedah kepada fotosintesis bersih.  Ini bermakna bahawa suhu yang konstant atau yang tidak berapa berubah sepanjang hari menyebabkan kadar pertumbuhan menjadi perlahan.  Oleh itu, pengetahuan yang lengkap tentang keperluan suhu harian (waktu malam dan waktu siang) adalah mustahak dalam mencapai pengeluaran yang memuaskan.

Di kawasan tropika, satu ciri utama ialah tidak adanya bezantara suhu yang luas, sama ada harian atau tahunan.  Kebanyakan tumbuhan luar tropika tidak dapat menahan diri di bawah regim suhu sebegini, tanpa penyesuaianpenyesuaian tertentu.  Tumbuhan memerlukan satu morfologi yang tersendiri dalam bertumbuh di bawah keadaan suhu tropika.  Suhu yang tinggi di tropika biasanya menyebabkan pertambahannya nisbab batangakar.  Keadaan ini tidak berapa sesuai bagi bermasakan tanamantanaman semusim.  Pada amnya, adalah didapati bahawa jumlah hasil (pengeluaran) dari tanaman padi adalah jauh lebih di zon sederhana walaupun tidak ada perbezaan dari segi jumlah bahan kering yang dikeluarkan, disebabkan suhu yang rendah pada musim luruh.  Dengan adanya suhu yang rendah, proses pengangkutan bahan makanan ke bijibijian berlaku secara perlahan tetapi selama tempoh panjang.


20.4 Suhu Daun

Nilai suhu di lapisan daun adalah lebih penting dari suhu udara.  Suhu daun berganting kepada imbangan bahangan yang ditentukan oleh kadar pernafasan, pengeluaran haba ke udara dan penyimpanan haba dalam daun.  Bagi satu daun yang tidak bernafas secara aktif, penyejukan yang diperlukan untuk mengelakkan pemanasan yang terlalu tinggi oleh sinaran matahari dilakukan oleh pengaliran haba ke udara.

Adalah didapati bahawa di bawah bahangan yang kuat dan lembapan yang tinggi, suhu daun adalah 15oC lebih dari suhu udara dan di bawah setengahsetengah keadaan di kawasankawasan kering perbezaan di antara suhu udara dan suhu daun adalah sangat luas.  Tetapi bagi tumbuhan yang terdedah kepada matahari tetapi yang tidak mengalami kekurangan air, perbezaan suhu daun dan suhu udara adalah kecil.  Juga, apabila daundaun adalah tidak terdedah secara langsung kepada matahari, suhu daun adalah agak sama nilai dengan suhu udara.

Pada waktu malam, kalau langit adalah cerah dan udara tenang, suhu daun mengambil nilai yang kurang dari suhu udara, kadangkala sebanyak 4oC.  Tetapi bila langit semakin berawan, perbezaan ini berkurangan.

Pengetahuan tentang perbezaan di antara suhu udara dan suhu daun adalah penting dalam mengambil langkahlangkah tertentu untuk mengelakkan kesankesan buruk, misalnya dari fros atau suhu yang terlalu tinggi.


20.5 Suhu Tanih

Suhu tanahtaneh adalah amat mustahak dari segi ekologi tumbuhan.  Suhu tanahtaneh bergerakbalas secara langsung dan dengan cepatnya kepada kesankesan bahangan, sifat bumi dan sebagainya.  Corak bermusiman adalah lebih ketara dalam suhu tanahtaneh.  Suhu tanahtaneh, khususnya perubahan lampau, mempengaruhi percambahan, aktivitiaktiviti akar, kadar dan tempoh pertumbuhan dan kejadian penyakitpenyakit tumbuhan.

Adalah jelas bahawa suhu tanahtaneh bergantung kepada ciriciri fizikal kimia dan biologi tanahtaneh dan, oleh itu, berubah dari satu jenis tanah ke jenis yang lain.  Kandungan, struktur, lembapan, tekstur, warna dsb. merupakan faktorfaktor utama.  Oleh yang demikian di bawah kaedahkaedah pengurusan pertanian moden, amalanamalan tertentu diikuti untuk menentukan suhu tanahtaneh adalah di peringkat yang sesuai bagi tanamtanaman berkenaan.

Di samping sifat tanahtaneh sendiri, suhunya ditentukan oleh pendedahan kepada sinaran matahari (aspect) dan kedudukan.  Pengaruh ini adalah sangat berkesan di zon sederhana, khususnya pada musimmusim bunga dan luruh.

Adalah didapati bahawa suhu tanahtaneh menentukan secara terus pengeluaran sebarang tanaman.


20.6 Konsep "haridarjah" (degreeday)

Dalam mengetahui peranan suhu terhadap tanamtanaman satu konsep telah dicadangkan, iaitu "haridarjah".  Konsep ini mengatakan bahawa pertumbuhan sebarang tumbuhan bergantung kepada jumlah haba yang mempengaruhinya dalam tempoh kehidupan.  Satu "haridarjah" ialah satu unit ukuran penyimpangan suhu harian yang melebihi had atau nilaian ambang minima bagi sebarang tumbuhan.  Misalnya, kalau suhu minima adalah 50oF dan suhu min harian adalah 60oF, hasilnya ialah 10 "haridarjah".

Konsep "haridarjah" ditakrifkan dengan persamaan berikut:

            DD  =   t      
                       (Ti A)
            
                     i = 1

di mana,     Ti  =  suhu min harian pada hari i

            A   =  had minima

            t   =  bilangan hari (tempoh)

Dengan formula ini jumlah haridarjah timbuntambah dapat dihitungkan.

Katakanlah   A   =  60oF

            T   =  75o, 68o, 61o, 57o, 50, 64

            Ti A  =  15 + 8 + 1 + 0 + 0 + 4  =  28 hari darjah

Perhatikan di sini bahawa bagi nilai suhu yang kurang dari 60o, perbezaan diambil sebagai 0.

Walaupun terdapat kelemahankelemahan tertentu, konsep ini adalah sangat berguna dalam memberi panduan kepada operasi pertanian dan perancangan, penggunaan tanah.  Teknik "haridarjah" harus diambil sebagai satu kaedah "empirical" dan digunakan dengan pengertian itu.

*****************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan


HGF223 -CUACA DAN IKLIM


KULIAH 21: LEMBAPAN DAN PENGARUHNYA KE ATAS TUMBUHAN DAN TANAMAN


20.1 Lembapan dan TumbuhTumbuhan

BahanBahan Bacaan

1. Billings, W.D. (1964), Plants, Man and The Ecosystem (London), Bab. 2, m.s. 742.

2. Chang, Jenhu (1968), Climate and Agriculture:  an Ecological Survey (Chicago).

3. Jackson, I.J (1970), Climate, Water and Agriculture in Tropics.

4. Williams, C.N. &  K.T. Joseph (1983), Iklim, Tanah dan       Pengeluaran Tanaman di Kawasan Tropika Lembap (Petaling Jaya), Fajar Bakti.

5. Mather, J.R., (1974), Climetology:  Fundamentals and Applications (New York), Bab. 5, 6 & 7, m.s. 132218.

6. Taylor, J.A.,  "The Atmosphere as a Resource", Dalam J. A. Taylor Climatic Resources and Economic Activity, Bab 1.

7. Urip Mohamad Hasan (1970) Meteorologi Pertanian. Penerbit P.T. Soeroengan Djarkarta, Bogor.

8. Ance Gunarsih Kartasapoetra (1986) Klimatologi: Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. Penerbit BINA AKSARA, Jakarta.

9. Griffiths, J.F. (1978) Applied Climatology: An Introduction. Oxford University Press. Bab 9, 10 dan 11, m.s. 57-71.


20.1 Lembapan dan TumbuhTumbuhan

Berdasarkan kepada hubungan air, tumbuhtumbuhan terbahagi kepada beberapa jenis:

(a)  Hidrofit merupakan "tumbuhan air" yang memerlukan bekalan air yang banyak untuk tumbesaran. Tumbuhan ini biasanya terdapat di kawasankawasan paya seperti tumbuhan bakau (Gambar). Satu tanaman hidrofit lain ialah padi.

(b)  Mesofit merupakan tumbuhan yang memerlukan bekalan air sederhana sahaja untuk tumbesaran. Mesofita ada dua bahagian kecil:  mesofita yang sebenar yang akan tiba ke "had layu" selepas kehilangan sebanyak 25% dari jumlah airnya; dan mesofita berxerofit yang hidup di bawah keadaan kehilangan air sebanyak 2550% daripada jumlah airnya.Kebanyakan tumbuhan di hutan khatulistiwa yang bersaliran baik ialah mesofit (Gambar).

(c)  Xerofit merupakan tumbuhan yang lebih dikenali sebagai tumbuhan gurun. Kebanyakan spesie xerofita juga didapati di kawasan separuh gurun. Pada dasarnya, xerofita berkebolehan hidup walaupun 5075% dari jumlah airnya hilang.Gambar ini menunjukkan sejenis pokok palma (kurma) yang merupakan tumbuhan xerofit. Tumbuhan xerofit lain ialah kaktus dan pokok asap yang banyak terdapat di gurun.

Penjenisan tersebut hanya merupakan satu panduan kepada taburan tumbuhan dan tanamtanaman dan penyesuaianpenyesuaian tumbuhan terhadap regimregim kelembapan tertentu.  Oleh itu, perjenisan ini tidak mencukupi untuk digunakan sebagai asas kepada pengairan dan amalanamalan penanaman yang lain.

Air atau lembapan mempunyai beberapa fungsi asas dalam prosesproses pertumbuhan tumbuhtumbuhan:

(a)    Merupakan juzuk utama dalam tisutisu giat dari segi fisiologi tumbuhan;

(b)    Satu reagen dalam fotosintesis dan prosesproses hidrolisis seperti pengadaman     "starch";

(c)    Pelarut dalam mana berbagai jenis garam, gula dan bahan larutan lain berpindah dari satu sel ke sel lain dan dari satu anggota ke anggota lain;

(d)    Satu elimen yang perlu bagi mengekalkan kesegahan ("turgidity") tumbuhan yang penting dari segi tumbesar selsel;

(e)    diperlukan untuk proses perpeluhan. Walau segala proses yang berlaku dalam tumbuhan dipengaruhi oleh air, tidak ada satu hubungan seragam di antara perjalanan prosesproses di dalam tumbuhtumbuhan dan kekurangan air.  Ini bermakna bahawa hubungan ini berubah bergantung kepada ciri tumbuhan, peringkat perkembangan, sifat tanahtaneh dan juga iklim.

Bekalan air kepada tumbuhan adalah dari beberapa sumber;  hujan atau bentukbentuk kerpasan yang lain, pengairan atau air bah ataupun pembentukan embun.  Setengahsetengah tumbuhan seperti epifit memperolehi air dari lembapan udara, tetapi tanamtanaman tidak dapat mendapatkan air melalui cara ini.  Satu contoh epifit ialah ratan (Gambar) dan satu lagi ialah tumbuhan orkid. Kehilangan air dari tumbuhan biasanya terjadi melalui sejatan atau perpeluhan, walaupun proses gutasi (guttation) kadangkala menyebabkan kehilangan air.  Gutasi adalah keluaran air dari tumbuhan sebagai cecair dan bukan melalui wap air.

Bekalan air kepada sebarang tumbuhan adalah berubah dari had layu apabila tumbuhan mengalami ketidakadaan air untuk keperluannya ke "had basah" (field capacity) bila jumlah keupayaan air didapati dalam tanahtaneh.  Kalau bekalan air melebihi had basah, aliran oksigen secara bebas tersekat dan komponenkomponen yang bisa terkumpul di lapiskan akar.  Kejadian ataupun berterusan kesankesan seperti itu berpunca dari ketidakadanya saluran menegak yang mencukupi dan dapat diperbetulkan dengan caracara tertentu.

Tanahtaneh yang mempunyai kadar perkolosi yang tinggi adalah tidak sesuai bagi kebanyakan tanaman oleh kerana zatzat makanan dilarut dan dibawa ke lapisan yang bawah.  Hujan lebat juga menyebabkan kerosakan kepada tanaman atau melambatkan pertumbuhan.  Kelembapan yang tinggi mungkin berfaedah dari segi mengurangkan kadar pepeluhan, tetapi ada kesankesan buruk kepada setengahsetengah tumbuhan.

Kekurangan air, musim kering atau kemarau, bila bekalan air tidak mencukupi bagi memenuhi keperluan pepeluhan dan sejatan secara terus, membawa keadaan buruk kepada tumbuhan kalau pengairan tidak ada.  Kemarau berlaku sebagai fenomena perpanjangan yang kekal, kejadian bermusim ataupun kejadian yang tidak dijangkakan.  Setiap jenis kemarau ini memerlukan langkahlangkah berlainan agar kesankesan yang tidak diingini dapat dielakkan.

Kekurangan air mengurangkan kadar fotosintesis oleh kerana protoplasma yang dikeringkan mempunyai daya fotosintesis yang terhad.  Tambahan pula, bila daundaun kehilangan kesegahan, selsel penjaga di mulut stoma tertutup dan, oleh itu, kemasukan CO2 dihalang.  Adalah diperhatikan bahawa kadar pernafasan tumbuhan biasanya bertambah dengan berkurangan lembapan.

Tumbuhantumbuhan mempunyai daya ataupun kebolehan berlainan dalam menahan sebarang kekurangan air sebelum kesankesan buruk terhadap kadar fotosintesis muncul.  Lagipun, mereka bertindakbalas berlainan bila tempoh kekurangan air tamat.  Kita sedia maklum bahawa bila 60% daripada jumlah lembapan daun hilang, fotosintesis berhenti samasekali.  Tetapi ada buktibukti yang menunjukkan bahawa setengahsetengah tanaman seperti tebu dan epal berupaya mengekalkan kadar fotosintesis tanpa apaapa kesan, sehingga lembapan tanahtaneh sampai had layu.  Ada juga dapatandapatan dari penyiasatan lain yang menunjukkan bahawa kadar fotosintesis setengahsetengah tanaman lain mula turun, walaupun lembapan tanahtaneh adalah masih tinggi.  

Di samping keadaan lembapan tanahtaneh, lembapan udara persekitaran tumbuhan (ambient air humidity) memainkan satu peranan yang berkesan dalam menentukan kadar sejatan dan pepeluhan.  Kalau bahangan adalah kuat dan kelembapan bandingan adalah rendah, tumbuhan tidak dapat mengimbangkan bekalan air dengan yang keluar melalui proses sejatpepeluhan.  Lembapan udara yang rendah mewujudkan satu gradien lembapan dan mendorongkan sejatpepeluhan yang tinggi. Sebaliknya, kalau udara adalah lembab, maka kadar sejatpepeluhan dihadkan supaya kesan ke atas tumbuhan a alah berfaedah.


21.2 Pengaruh unsur-unsur atmosfera terhadap tanamtanaman

Keadaan persekitaran termal dan hidro mempunyai pengaruh ke atas prosesproses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan bukan sebagai elemenelemen berasingan tetapi secara keseluruhannya, iaitu melalui satu jaringan pengaruh yang amat kompleks.  Mungkin, setengahsetengah elemen adalah lebih penting, lebih giat dan lebih kuat dari yang lain di bawah kontekskonteks tertentu.  Kadar penerimaan dan pengikatan tenaga bahangan, dengan jelasnya, ditentukan oleh keadaan langit dan udara.  Begitu juga tentang bekalan dan penggunaan air.  Cahaya dan air yang sedia ada haruslah dibekalkan dan boleh diikat atau digunakan oleh tumbuhan kalau syaratsyarat tertentu dipenuhi.  Penggunaan air, khususnya, bergantung kepada prosesproses bekalan air dan juga proses-proses hilangan air seperti sejatan, pepeluhan, resapan, pengaliran, saliran dan sebagainya.  Oleh itu kita haruslah mempertimbangkan interaksi di antara berbagai proses dalam memahami keadaan yang sebenarnya. Bekalan air merupakan batasan utama terhadap kebanyakan tanamtanaman di dunia.

Walau bagaimanapun, buat sementara waktu kita dapat melihat beberapa aspek penting dari segi pengaruh cuaca sebagai satu keseluruhan.  Proses fotosintesis yang merupakan proses utama dalam pembinaan tumbuhan adalah bertentangan oleh proses pernafasan.  Kadarkadar dua proses tadi ditentukan oleh berbagai faktor cuaca.  Hanya bila keadaan cuaca atau keadaan atmosfera adalah sesuai untuk kadar fotosintesis melebihi kadar pernafasan, baru pembinaan bersih berlaku, iaitu selepas "had seimbang" (compensation point) dilalui.  Had seimbang ini ditentukan oleh cahaya dan suhu.  Fotosintesis didapati bertambah bukan sahaja dengan pertambahannya keamatan cahaya, tetapi juga dengan kenaikan suhu.  Di samping itu, pertambahan tumpuan CO2 cenderung kepada menambah fotosintesis keupayaan.  Tetapi kalau faktorfaktor lain adalah tidak sesuai kesan yang dijangkakan tidak seharusnya terjadi.  Kadar pepeluhan dari sebarang tumbuhan adalah fungsi bersama bahangan, suhu, lembapan bandingan dan angin.  Angin memainkan suatu peranan penting dalam beberapa aspek, dari segi pengaruh ke atas kadar sejatpepeluhan, aliran CO2 ke arah lapisan daun, pengairan haba secara tegak mahupun secara datar, menentukan kelembapan tanah dan sebagainya.

Kesan bersama semua faktor dan pengaruh cuaca dan iklim terhadap persekitaran tumbuhtumbuhan dapat difahami dengan lebih jelasnya kalau kita meneliti masalah imbangan air.

*****************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM

KULIAH 22

Pengaruh Iklim Atas Seni dan Ilmu Bina Bangunaan/Rumah

22.1    Pengenalan

22.2    Perlindungan dari Air Hujan, Salji dan Air Batu

22.3    Perlindungan dari Kesejukan

22.4    Perlindungan dari Haba dan Kelembapan

22.5    Pembinaan Rumah Bawah Permukaan


Rujukan

1. Koenigsberger, O.H., Ingersoll, T.G., Mayhew, A. dan Szokolay, S.V. (1994), Manual Perumahan dan Bangunan Tropika. Penerbit Universiti Sains Malaysia (Pulau Pinang).

2. Oktay, U. (1980), Construction of LowerCost Housing (New York), Penerbit John Wiley & Sons.

3. Holm, D. (1983), Energy Conservation in Hot Climates (New York).

4. Baggs, S.A. (1983), "Energy Efficient Buildings With Earth Shelter Protection", Proceedings of Australasian Papers Presented at the First International Conference, 1st6th August 1983, Sydney, Australia.

5. Givoni, B. (1962), Basic Study of Ventilation Problems in Housing in Hot Countries', Res. Rep. Ford Found., Building Research Station, Haifa, Israel.

6. Givoni, B. (1969), Man, Climate and Architecture, Elsevier Architectural Science Series, Elsevier Publishing Company, London.

7. Anderson, B. (1973), Solar Energy and Shelter Design (New York).

8. Aronin, J.E. (1953), Climate and Architecture (New York).

9. Olgyay, V. (1963), Design with Climate:  Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism (Princeton), Princeton University Press.

10. Zarem, A.M. & Erway, D.D. (1963), Introduction to the Utilisation of Solar Energy (New York).

11. Process Architecture Publishing Co. Ltd. (1981), Process: Architecture No. 21, Solar and Underground Houses, Bunji Murotani, Tokyo (Buku ini boleh dipinjam dari Bilik Sumber Geografi PPIK).

12. Mather, J.R. (1974), Climatology:  Foundamentals and Applications (New York), Bab 10, m.s. 293335.

Gambar: Reka bentuk rumah Melayu asli yang menggunkan papan, atap, buluh dan bahan-bahan semula jadi lain di Taman Alam Kuala Selangor.


22.1 Pengaruh Iklim Atas Seni Bina Rumah: Satu Pengenalan

Sejak manusia mula hidup di atas permukaan bumi unsurunsur cuaca dan iklim sudah mempunyai pengaruh yang menyeluruh ke atas tempat kediamannya.  Manusia perlu dilindungi daripada elemenelemen cuaca yang melampau seperti hujan, salji, ribut, kesejukan, kepanasan, keterikan matahari, kekeringan udara, angin dan lainlain.  Maka caracara dan gayagaya pembinaan rumah dan tempat kediaman yang berlainan oleh manusia dari meratarata tempat di dunia biasanya menggambarkan penyesuaian manusia terhadap jenisk iklim tempatan yang tertentu.  Secara umum, orang eskimo yang tinggal di kawasan beriklim sejuk melampau (dekat kutub) telah membina jenis rumah kediaman yang perlu mengurangkan kehilangan haba tetapi sebaliknya mesti menghadap sinaran matahari untuk menyerap seberapa banyak bahangan yang boleh pada waktu siang.  Orang Arab dan orang asli Australia yang tinggal di kawasan gurun/separuh gurun terpaksa membina jenis rumah yang dapat mengurangkan penyerapan bahangan matahari tetapi juga dapat menyimpan haba pada waktu malam yang sejuk.  Pembinaan rumah di bawah permukaan bumi adalah salah satu cara untuk mencapai keduadua tujuan tersebut.  Penduduk Semenanjung Malaysia di Pantai Timur yang tinggal di kawasan berhujan lebat yang sentiasa membawa banjir membina rumah mereka di atas tiang kayu atau batu untuk mengelakkannya (Rajah 22.1A).  Penduduk Hong Kong pula membina rumah mereka di kawasan terlindung daripada angin taufan.  Banyak ciriciri rumah mereka mempunyai penyesuaian ke atas angin kencang tersebut.


22.2    Perlindungan Dari Air

Dari kawasan beriklim sederhana sejuk di padang rumput Prairie ke Khatulistiwa, bahan tumbuhan rumputrumpai yang termasukjut, reed, atap lalang (Jerami), lalang, nipah dan lainlain merupakan bahan bumbung rumah yang amat popular digunakan.  Rumputrumpai yang dikeringkan dan kemudian diikat dan dianyam mempunyai sifat jistimewa untuk melindungi rumah daripada kebocoran air hujan.  Bahan tersebut akan mengembang jika menyerap air dan proses ini akan menutupi sebarang ruang atau celah yang terdapat di antara rumputrumpai itu.  Apabila kering rumputrumpai menguncup dan terdapat celahcelah yang membolehkan udara melaluinya dengan mudah.  Seterusnya ini dapat menyejukan rumah kediaman.  Inilah sebab ruang dalam rumahrumah rumput di Tanzania tidak rasa begitu panas walaupun halaman luar mempunyai suhu yang melebihi 30oC (Lihat Rajah 22.1b & 22.1c dan Rajah 22.2A dan 22.2B).  Rumah berbumbung buloh (Reed) di England dalam abad 19 (Cottage) telah dijangka boleh tahan 60 tahun (Lihat Rajah 22.2).  Penggunaan daun nipah untuk membina bumbung rumah merupakan satu seni gaya yang telah wujud lama di Malaysia (Rajah 22.3A & 22.3B) (Lihat Gambar).

Sejak penciptaan bahanbahan "Ceramic" dari tanah liat, manusia pun mulai membina bumbung rumah dengan kepingan batu (slate) dan atap genting atau ubin ("tiles").  Penggunaan atap genting adalah lebih sesuai untuk kawasan sejuk yang bersalji.  Kekerasan genting juga tahan keberatan salji yang terkumpul di atas bumbung rumah.  Helaihelai genting patut diletak dalam sudut yang lebih curam (biasanya >30o) supaya tidak terlalu banyak salji terhimpun di atas bumbung (Rajah 22.4A dan 22.4B).  Kekerasan bahan "slate" dan genting juga merupakan sejenis perlindungan yang baik untuk penurunan hujan air batu, terutamanya di kawasankawasan beriklim sejuk lampau seperti di Alaska dan Kanada Utara.  Kekurangannya bahan "tiles" ialah harganya yang mahal.

Zink merupakan sejenis bahan untuk bumbung rumah yang murah.  Ianya juga ringan dan mudah digantikan.  Biasanya penggunaan zink terdapat di kawasankawasan setinggan di mana kebanyakan penduduk adalah daripada golongan miskin.  Kekurangan bumbung zink ialah bahawa bahan ini mudah bocor sekiranya terletak di kawasan perusahaan yang mengalami hujan asid yang kerap.  Ianya juga menjadi panas dengan mudah dan menyebabkan ruang dalam rumah sangat panas, sekiranya terletak di kawasan tropika.  Angin kencang juga boleh memusnahkan bumbung zink yang lemah itu (Rajah 22.5).  


22.3    Perlindungan Dari Kesejukan

Perlindungan rumah kediaman daripada kesejukan memerlukan penghasilan ruangruang udara dan filmafilma udara yang tidak bergerak.  Ini adalah bergantung kepada teori "insulation" di mana udara tenang menghasilkan "insulation" yang paling berkesan, iaitu pengaliran haba dari satu medium ke medium yang lain adalah paling perlahan dalam udara tenang.  Akibat itu, kadar kehilangan haba dari ruang dalam rumah ke luar halaman rumah adalah amat rendah sekiranya udara tenang terdapat dalam rumah.  Maka caracara untuk mengurangkan pergerakan udara di dalam ruangruang udara mesti dicipta untuk menyimpan haba di dalam ruang rumah.  Bahanbahan binaan yang ringan dan poros seperti kayu merupakan penghalang pemindahan haba yang lebih berkesan daripada bahanbahan yang berat dan padat seperti konkrit, simen atau batubata.  Ini adalah sebab udara diterperangkap di dalam ruangliang yang wujud di dalam kayu yang poros tetapi simen dan konkrit tidak mempunyainya.  Dinding rumah juga mesti dibina dengan mengurangkan celahcelah, baik di bawah pintu atau tingkap yang membolehkan udara sejuk masuk ke dalam rumah.  Satu lapisan salji juga merupakan penghalang pemindahan haba yang baik sebab 10 inci salji sama dengan 1 inci air.  Ini bermakna banyak udara terperangkap di dalam salji dan salji bertindak sebagai penghalang pemindahan haba juga.  Penduduk Norway sentiasa cuba mengekalkan satu lapisan salji di atas bumbung rumah supaya haba  yang ada di dalam rumah mereka tidak mudah hilang ke kawasan persekitaran luar rumah melalui pengaliran.  

Orang Eskimo membina rumah igloo (Rajah 22.6) bukan hanya sebab mudahnya mendapat ais di kawasan Arctik.  Sebab utama ialah kerana rumah ais yang berbulat bonjol inimembenarkan sinaran matahari masuk dengan mudah dan juga bahan ais merupakan sejenis penghalang pemindahan haba yang baik.  Tambahan pula tiada terdapat celahcelah di dinding apabila bungkahbungkah ais dicantumkan.  Ini mengurangkan kemasukan udara sejuk (ribut salji).

Untuk menyerap jumlah bahangan matahari maksima penduduk di kawasan beriklim sejuk terpaksa membina rumah yang menghadap sinaran matahari.  Untuk mencapai tujuan ini, penduduk di Hemisfera Utara membina rumah yang menghadap Selatan tetapi penduduk di Hemisfera Selatan pula membina rumah yang menghadap Utara.  Perletakan alat pemanas suria juga mesti dipasang di arah yang menentang pancaran sinaran matahari supaya mendapat penyerapan maksima.  Tingkaptingkap glass yang luas dan besar untuk menyerap cahaya dengan maksimanya juga adalah satu cara untuk memanaskan rumah.  (Rajah 22.7A, B, C).  Kemasukan udara bawah lantai melalui tempat bakar juga dapat memanaskan rumah (Rajah 22.7D & E).


22.4    Perlindungan Dari Haba Dan Kelembapan

Kawasankawasan beriklim panas dan kering seperti Kawasan Savana, separuh gurun dan gurun mempunyai bezantara suhu harian yang besar.  Ini adalah disebabkan oleh cepatnya penyerapan haba matahari pada waktu siang (Min Suhu >35oC) tetapi pesat juga kehilangan haba bumi pada waktu malam yang cerah (Min Suhu <5oC).  Jadi, dalam kes di atas bezantara suhu harian ialah 30oC.  Secara tradisi dan praktik, dinding batu atau simen yang tebal adalah sangat sesuai bagi jenis iklim tersebut.  Pada waktu siang dinding tebal hanya menjadi panas dalam kadar yang amat perlahan, menyebabkan ruang dalam rumah dilindungi dan seterusnya tidak rasa terlalu panas.  Sebaliknya, pada waktu malam dinding tebal hanya hilang haba yang diserap siang tadi juga dalam kadar yang perlahan.  Ini dapat memanaskan rumah pada malam yang sejuk.

Lainlain cara untuk mengurangkan kepanasan pada waktu siang termasuk pembinaan langitlangit ("awning") (Rajah 22.8), Serambi (Rajah 22.9), Bumbung bertingkattingkat (Rajah 22.10), banyak tingkap dan pintu untuk membolehkan udara melaluinya dengan maksima, penanaman tumbuhan besar (pokok) untuk memberi perlindungan, bumbung dan dinding rumah dicat cerah untuk mengurangkan kadar penyerapan haba (Jadual 22.1), penyejukan melalui sejatan (Rajah 22.11), penangkapan udara dan angin lazim ke dalam rumah melalui "Ventilation air Scoops" (Rajah 22.12), dan pembinaan bumbung dan dinding batu yang tebal (Rajah 22.13).

Untuk mengurangkan atau mengelakkan penyerapan sinaran matahari penduduk yang tinggal di Hemisfera Utara biasanya membina rumah di ceruncerun yang menghadap utara.  Rumah mereka juga menghadap Utara.  Sebaliknya penduduk di Hemisfera Selatan yang ingin mengurangkan kepanasan haba dari matahari terpaksa membina rumah di ceruncerun bukit yang menghadap Selatan.  Rumah juga mesti menghadap ke arah Kutub Selatan (Rajah 22.14).

Satu cara yang menjadi semakin popular di kalangan seni bina rumah moden di Kawasan Tropika panas dan kering ialah pembinaan rumah di bawah permukaan tanah (walaupun pada masa lampau manusia telah mula membuat rumah demikian).  Kebanyakan rumah jenis bawah tanah boleh dijumpai di kawasan Pinggir Gurun Australia, Afrika dan Timur Tengah.  Rumah bawah tanah adalah sejuk pada waktu siang sebab dilindungi daripada haba panas matahari oleh tumbuhan dan tanah, tetapi adalah panas pada waktu malam sebab haba yang diserap oleh tanah dapat memanaskannya (Lihat Rajah 22.15).

*******************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 Cuaca dan Iklim


KULIAH 23

Pencemaran Udara

23.1    Pengenalan: Udara Bersih dan Udara Tercemar Satu Perbandingan

Sementara tahuntahun 1960an adalah terkenal sebagai tempoh angkasa (space decade), tahun 1970an dan kini 1980an adalah terkenal sebagai tempoh alam sekitar, ekologikal dan pencemaran.  Ini adalah sebab dalam tempoh kedua inilah di mana pencemaran alam sekitar, khasnya pencemaran udara, menjadi semakin mendesak dan serius serta dapat disedari dan dirasai oleh kebanyakan penduduk di negaranegara maju serta negaranegara yang sedang membangun.  Sebelum tempoh itu, mungkin terdapat amaranamaran yang diberikan oleh pihakpihak ahli sains dan pengkaji alam sekitar dan kumpulankumpulan pemuliharaan alam sekitar tetapi tindakantindakan yang sewajarnya hanya dilakukan di tahuntahun kebelakangan ini oleh pihak berkuasa yang berkenaan.  Kenapa kita terpaksa mementingkan soal pencemaran udara pada tahuntahun kebelakangan ini?  Bukankah manusia telah hidup turunmenurun dalam atmosfera yang dicemarkan oleh habuk dan methane yang berasal dari pereputan bahanbahan organik di payapaya dan juga lainlain bahan pencemaran seperti hidrokarbon yang dikeluarkan oleh tumbuhan di hutan?  Sebenarnya, masalah pencemaran udara kini telah menjadi terlalu serius akibat dari prosesproses urbanisasi dan perindustrian yang telah membawa bilangan penduduk yang besar hidup dalam kawasankawasan yang kecil, seperti di kawasan bandaraya.  Umpamanya kebanyakan negaranegara maju terdapat penduduknya terkumpul hanya di 1% (Luas Tanah).  Konsentrasi bahanbahan pencemaran yang dikeluarkan akibat dari aktivitiaktiviti manusia telah mulai menganggu kesihatan dan membahayakan kehidupan segala makluk hidup di permukaan bumi.  Dari sekil dunia pula, konsentrasi bahanbahan pencemaran telah mungkin dapat mempengaruhi beberapa unsur cuaca dan iklim tempatan dan ini akan membawa kesankesan buruk kepada tumbuhan, binatang dan manusia.

Udara ialah satu istilah yang digunakan untuk mewakili satu campuran gasgas yang wujud pada satu lapisan tipis yang melindungi bumi.  Kandungan gasgas dalam campuran itu tidaklah sentiasa tetap.  Komponenkomponen yang mempunyai konsentrasi yang berubah paling besar ialah wap air (H2O) dan karbon dioksid (CO2).  Jumlah kandungan wap air berubah dari kurang daripada 1% kepada 5 atau 6% daripada jumlah kandungan gasgas di udara.  Konsentrasi CO2 pula biasanya sangat rendah, iaitu kirakira 0.03%.  Nilai ini menjadi tinggi apabila terdapat aktivitiaktiviti yang menghasilkan CO2 seperti pereputan tumbuhtumbuhan pembakaran bahanbahan api, ataupun ramai orang yang bernafas di dalam satu ruang yang kecil (e.g. bilik).  Konsentrasi CO2 yang rendah pula terdapat pada kawasan tumbuhtumbuhan yang besar, e.g. hutan dan kawasan tanaman, ataupun pada udara yang baru bertiup di atas lautan.  Ini adalah kerana penyerapan CO2 oleh tumbuhtumbuhan untuk Fotosintasis dan larutan CO2 di dalam air laut.  Komposisi udara kering yang bersih di mana semua wap air dikeluarkan (misalnya dalam makmal) telah didapati lebih kurang tetap di semua kawasan di dunia (lihat Jadual 23.1).  Akan tetapi, udara adalah jarangjarang bersih dalam keadaan semulajadi.  Gasgas seperti sulfan dioksid (SO2), hidrojan sulfid (H2S) dan karbon monoksid (CO) sentiasa dilepaskan ke atmosfera oleh kejadiankejadian semulajadi seperti letusan gunung berapi, pereputan tumbuhan, dan pembakaran hutan dan padang rumput.  Tambahan pula, bahanbahan kumin yang halus (pejal atai cecaor) dituipkan ke udara oleh angin kencang dari kawasankawasan tandas dan lautan.  Selain daripada bahanbahan pencemaran dari sumber semulajadi ini juga terdapat bahanbahan pencemaran hasil daripada aktivitiaktiviti manusia.  Telah dijangkakan bahawa sekurangkurangnya 200 juta ton bahanbahan pencemaran hasil manusia dimasukkan ke dalam udara setiap tahun di Amerika Syarikat!


Jadual 23.1:    Komposisi Udara Bersih dan Kering
_____________________________________________________________________________
Komponen                Isipadu        Bahagian        
 Gas        Formula            (%)        Sejuta        
____________________________________________________________________________________

Nitrogen        N2            78.08        780,800    

Oksigen        O2            20.95        209,500   

Argon        Ar            0.934        9,340    

Karbon dioksida    CO2            0.0314        314           

Neon        Ne            0.00182        18            

Helium        He            0.000524        5             

Methane        CH4            0.0002        2             

Krypton        Kr            0.000114        1             
____________________________________________________________________________________

(Sumber: Chemical and Engineering News 44:20A, March 28, 1966).


23.2    Definisi Pencemaran Udara

Menurut Chambers (1962):

Pencemaran udara dikatakan berlaku apabila sesuatu bahan ataupun kumpulan bahanbahan dimasukkan ke dalam udara sehinggakan ia dapat mempengaruhi manusia, haiwan, tumbuhtumbuhan ataupun bahanbahan lain.

Akta Kawalan Pencemaran Udara Amerika Syarikat (1960) pula mendefinisikan pencemaran udara seperti berikut:

"Pencemaran udara ialah keadaan di mana wujudnya apa bentuk pengotoran sekalipun di udara yang dianggap merbahaya, ataupun yang mungkin akan menjadi merbahaya kepada kesihatan, keselamatan awam ataupun yang mungkin merbahaya kepada manusia, tumbuhantumbuhan ataupun kehidupan haiwan atau harta benda ataupun yang manusia menikmati hartanya ataupun keadaan kehidupan yang baik".

Berdasarkan definisi ini, bahanbahan pencemaran termasuklah segala bahan yang boleh terapung di udara.  Sebagai perbandingan, konsentrasikonsentrasi gas yang terdapat dalam udara normal (kering) di aras muka laut ditunjukkan dalam Jadual 23.2.


Jadual 23.2:    KonsentrasiKonsentrasi Gas bagi Udara Normal di Aras Muka Laut (Stern, 1968)
___________________________________________________________________

    Gas                           Konsentrasi (bahagian sejuta)           
___________________________________________________________________

    Nitrogen            780,900

    Oksigen            209,400

    Argon                9,300

    Karbon Dioksida        315

    Neon                18

    Helium            5.2

    Methane            1.0 1.2

    Krypton            1.0

    Nitrous Oxide            0.5

    Hydrogen            0.5

    Xenon                0.08

    Nitrogen Dioksida        0.02

    Ozon                0.01 0.04
___________________________________________________________________


The Engineers' Joint Council di Amerika Syarikat juga memberi definisinya:

"Pencemaran Udara bererti kewujudan satu atau lebih bahan pencemaran seperti habuk asap, kabus, bau busuh, atau wapwap air dalam udara di luar rumah dalam quantiti yang berpengaruh di dalam tempoh masa yang akan menjadi bahaya kepada manusia, tumbuhtumbuhan atau binatang dan bahanbahan bernilai atau yang akan menganggu perasaan kehidupan yang lega".

Dalam keadaankeadaan yang tertentu, pencemaran udara boleh berasal daripada sumbersumber semulajadi seperti gunung berapi, pembakaran hutan ataupun ribut habuk.  Tetapi pada keseluruhannya sumbangan daripada sumbersumber semulajadi ini adalah kecil sekiranya dibandingkan dengan bahanbahan pencemaran yang dikeluar ataupun digalakkan oleh manusia sendiri.

Menurut pendapat saya pula,

"Pencemaran udara dikatakan telah berlaku apabila kandungan udara atau atmosfera diubah, baik secara sengaja atau tidak, sehingga kandungannya mempengaruhi hidupan dan harta, baik secara signifikan ataupun sedikit".

23.3    Sejarah dan EpisodEpisod Pencemaran Udara

Adakah pencmaran udara satu fenomenon yang baru, ataupun adalah ianya hanya sesuatu fenomena yang lama yang disedari oleh kita barubaru ini saja?  Walaupun setengah jenis pencemaran udara, umpamanya jerebu fotokimia merupakan fenomena yang baru. Fenomena jenis pencemaran udara ini memerlukan konsentrasi pancaran matahari yang terik dan bilangan kenderaan yang banyak dalam keadaan meteorologi yang stabil, iaitu keadaan yang lazim didapati di kawasan bandaraya-bandaraya besar di dunia. Namun begitu, pencemaran asap telah lama dikenali oleh manusia sejak Kurun 1300ca.  Ini dibuktikan oleh arahan rajah England King Edward I yang melarang pendudukpenduduk di England dari membakar arang batu sebab hal ini mengotorkan udara.  Salah satu perintah oleh beliau yang melarang pembakaran arang batu adalah seperti berikut:

"Biarlah diketahui oleh semua orang yang di bawah perintah saya, sesiapa yang didapati membakar arang batu akan hilang kepalanya".

Ini adalah disebabkan oleh kesankesan buruk dari pembakaran arang batu, iaitu asap yang kotor dan tebal serta bau busuh yang teruk.  Akibat dari perintah itu, hampir semua kawasan hutan di England telah habis ditebang supaya mendapatkan kayu api.  Ini kemudian diikuti dengan bertambahnya pembakaran arang batu walupun dilarang oleh pihak pemerintah.  Masalah pencemaran udara kemudian menjadi kian mendesak.  Dalam tahun 1661, John Evelyn telah menulis bukunya bertajuk "Fumifugium or the Inconvenience of Aer and Smoak of London Dissipated, together with some Remedies Humbly Proposed".  Satu edisi baru kemudian dikeluarkan pada tahun 1772 dan ini membuktikan bahawa caracara penyelesaian masalah pencemaran yang dicadangkan dalam tahun 1661 itu adalah tidak berkesan.  Ini melibat pemindahan tapaktapak perindustrian daripada bandar ke desa dan penanaman tumbuhan dalam zunzun hijau di kawasan bandar.  Keduadua cara mengawal pencemaran udara ini masihdigunakan sehingga hari ini.  Kemudian, di Britain, satu jawatankuasa telah didirikan dalam tahun 1819 untuk mengkaji masalah pencemaran udara itu, dan seterusnya satu lagi jawatankuasa baru terbentuk dalam tahun 1843 dan satu lagi dalam tahun 1845.  Walau bagaimanapun hanya selepas bencana pencemaran smog 1952, barulah tindakantindakan yang sewajarnya dilaksanakan.  Bencana ini juga dikenali sebagai satu episod yang teruk.

Suatu perkara yang agak jelas dalam kesemua kejadiankejadian malapetaka ini ialah bahaya yang boleh diwujudkan oleh pencemaran udara.  Boleh dikatakan kesemuanya episodepisod ini melibatkan pengorbanan nyawa.  Jumlah kematian yang berlaku dalam satusatu episod itu dianggarkan dengan membandingkan jumlah kematian yang lazimnya terdapat di kawasan tersebut dengan bilangan kematian yang terdapat semasa episod pencemaran udara itu dialami.  Perbezaan di antara keduanya dikenal sebagai "kelebihan kematian".  Malapetaka di London pada tahun 1952 (Disember) adalah salah satu yang paling dahayat sekali direkodkan.  Dalam kejadian ini, kirakira 4000 kelebihan kematian telah dilaporkan dan dipercayai disebabkan oleh asap tebal yang terdiri daripada oksidoksid sulfan dan partikel halus.  Penyakitpenyakit yang berkaitan dengan sistem pernafasan dan jantung merupakan 84% daripada kelebihan kematian yang dilaporkan di London.  Pertambahan kematian ini didapati sungguh mempengaruhi orangorang yang sememangnya telahpun mengalami penyakit jantang dan penyakitpenyakit yang berkait dengan sistem pernafasan.  Rajah 23.1 menunjukkan kaitan di antara paras SO2 dan asap dengan bilangan kematian yang berlaku semasa episod Disember 1952 di London.  Rajah 23.2 menunjukkan ciriciri utama sistem pernafasan manusia dan bagaimana bahanbahan pencemaran dapat mempengaruhi bahagianbahagian tertentu paruparu.

Di Amerika Syarikat, episod pencemaran udara yang pernah dilaporkan berlaku di Donora, Pennsylvania pada bulan Oktober, 1948.  Dalam masa 4 hari, 20 kematian dan lebih daripada 5900 pesakit telah dilaporkan.  Jadual 23.3 menunjukkan episodepisod pencemaran udara yang pernah berlaku di beberapa tempat di dunia sejak akhir kurun ke 19.

*****************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM

KULIAH 24

24.1    Sumber dan Jenis Pencemaran

24.2    Sumber BahanBahan Pencemaran Semulajadi

24.3    Sumber BahanBahan Pencemaran Hasil Daripada Kegiatan Manusia
24.3.1  Bahan Pencemaran Jenis Partikel
24.3.2  Bahan Pencemaran Jenis Gas
     
Rujukan

1. Carnett, A. (1967), Some Climatological Problems in Urban Geography with Special Reference to Air Pollution, Trans. Inst. Brit. Geog., No. 42, pp. 2143.

2. Hewson, E.W. (1951),  Atmospheric Pollution, In Compendium       of Meteorology (Ed. Malone, T.F.), pp. 11391157.

3. Lansberg, H.E. (1956), The Climate of Town, In Man's Role in Changing the Face of the Earth, (Ed. Thomas, W.L. (Chicago), pp. 584603.

4. Turner, W.C. (1955), Atmospheric Pollution, Weather, Vol. 10, pp. 110119.

5. Bach, W. (1971), Atmospheric Turbidity and Air Pollution in Greater Cincinnati, Geographical Review, Vol. 61, No. 4, pp. 573594.

6. Bach, W. (1972), Atmospheric Pollution, McGraw       Hill, 144 pages.

7. Bryson, R.A. &  Kutzbach, J.E. (1968), Air Pollution,       Association of American Geographers, Commission on College       Geography, Washington, D.C., 20036, Resource Paper No. 2, 42 pages.

8. Chandler, T.J. (1964), City Growth and Urban Climates,       Weather, Vol. 19, pp. 170171.

9. Cramer, H.E. (1959), A Brief Survey of the Meteorological Aspects of Atmospheric Pollution, Bulletin American Meteorological Society, Vol. 40, pp. 165171.

10. Hand, I.F. (1949), Atmospheric Contamination Over Boston, Bulletin American Meteorological Society, Vol. 30, pp. 252254.

11. Ashworth, J.R. (1929), The Influence of Smoke and Hot Gases From Factory Chimneys on Rainfall, Quarterly Journal of Royal Meteorological Society, Vol. IV, pp. 340350.

12. Landgberg, H.E. (1937), The Environmental Variations of Condensation NucleII, Bulletin American Meteorological Society, Vol. XVIII, No. 4 & 5, pp. 172.

13. Sham, S. (1975), Iklim Bandar dan Pencemaran Udara (DBP, Kuala Lumpur).

14. Sham, S. (1979), Aspects of Air Pollution       Climatology in a Tropical City, University Kebangsaan Press, (Bangi).

15. Barry, R.G. & Chorley, R.J. (1992), Atmosphere, Weather and       Climate, London, m.s. 294301.

16. Chan, N. W. (1995), Asas Kaji Iklim, Dewan Bahasa dan Pustaka (Kuala Lumpur).

17. Sham Sani (1980), The Climate of Kuala Lumpur Petaling Jaya Area Malaysia:  a study of the compact of urbanisation on local climate within the humid tropics. UKM Press (Bangi).  QC981.7.U7S528.

18. Sham Sani (1982), Pembandaran, Iklim Bandar dan Pencemaran Udara. DBP (Kuala Lumpur).

19. Sham Sani (1983), Pengantar Cuaca dan Iklim, DBP (Kuala Lumpur). QC981.S528.

20. Sham Sani (1984), Air Polution Studies in the Kelang Valley, Malaysia: Some policy implcations, Asian Geographer 3, m.s. 43-50.

21. Sham Sani (1989), Pembandaran dan Iklim. Syarahan Perdana Jawatan Profesor, UKM pada 4 November 1989, Penerbit UKM (Bangi).

22. Sham Sani (1995), Iklim Mikro: Proses dan Applikasi. DBP (Kuala Lumpur).


24.1    Sumber dan Jenis Pencemaran

Bahanbahan pencemaran boleh dibahagikan kepada dua kumpulan utama:  (1) bahanbahan pencemaran peringkat pertama (primary pollutants), dan (2) bahanbahan pencemaran peringkat kedua (secondary pollutants).  Bahanbahan pencemaran peringkat pertama ialah bahanbahan yang dikeluarkan secara terus menerus oleh sumbersumber yang boleh dikesan, sementara bahanbahan pencemaran peringkat kedua pula ialah bahanbahan yang dikeluarkan hasil daripada intereksi di antara dua ataupun lebih bahanbahan pencemaran peringkat pertama ataupun hasil daripada reaksi dengan komponenkomponen atmosfera sama ada diikuti atau tidak oleh kesan fotokimia (photochemical).

Sumber bahanbahan pencemaran peringkat pertama boleh dibahagikan kepada 3 kumpulan:

1.    Sumber semulajadi;                   

2.    Sumber yang dihasilkan oleh kegiatan manusia; dan  

3.    Sumber semulajadi digalakkan oleh manusia (lihat Rajah 24.1).


Rajah 1:  Sumber bahanbahan pencemaran peringkat pertama
                             |       
   __________________________________________________
   |                                               |                                    |
Semulajadi      Digalakkan oleh manusia      Hasil daripada
   |                                                |                    kegiatan manusia
   |                                                |                                    |
   |           _______________________________________
   |           |                   |               |              |             |                  |
Gunung berapi     Proses  Proses  Proses   Proses     Proses
   |                         pem       kimia    nukliar  pemasaran  perlom
Api _________   bakaran    atau      dan                          bongan
                |                atom     pember  pecah
Hempasan air            |          sihan       batu dan
laut           |                              ladang
                |                              pembalakan
Tiupan habuk                                     
(ribut habuk)      
                 |    
Bakteria   | _________|    
Debu bunga


Bach (1972) juga telah membahagikan sumbersumber pencemaran udara yang diwujud atau digalakkan oleh manusia kepada tiga kumpulan utama: (1) sumbersumber bersendirian, (2) sumbersumber yang bersifat berbilang atau berjenis kawasan, dan (3) sumbersumber memanjang.   Sumbersumber bersendirian seperti kilangkilang besi keluli, pusatpusat janaletrik dan kilangkilang simin selalunya merupakan sumber utama dalam menyumbang bahanbahan pencemaran.  Sumbersumber yang berbentuk kawasan seperti kawasan perumahan, hospital dan bangunanbangunan pejabat juga merupakan penyumbang pencemaran yang utama kerana amnya sumbersumber jenis ini adalah rendah dan meliputi kawasankawasan yang luas dan menyeluruh.  Sumber memanjang seperti lebuhraya mempengaruhi hanya pemandupemandu kereta dan lainlain kenderaan.  Tetapi di jalanjalan raya di bandar, terutama jalanraya yang memisahkan bangunanbangunan tinggi, konsentrasi pencemaran udara boleh meningkat hingga mengganggu kesihatan manusia.  Di Amerika Syarikat, pencemaran udara yang dikeluarkan oleh kenderaan merupakan 60 peratus daripada jumlah pengeluaran (U.S. Department of Health, Education & Welfare, 1966;  Sham, 1979) sementara di Kuala LUmpur Petaling Jaya angka ini ialah kirakira 92 peratus.


24.2    Sumber BahanBahan Pencemaran Semulajadi

Walaupun sebahagian besar daripada bahanbahan pencemaran yang terdapat di udara adalah hasil daripada kegiatan manusia secara langsung atau tidak, terdapat juga bahanbahan pencemaran yang dikeluarkan oleh sumbersumber semulajadi.  (1) Letupan gunung berapi, seperti Letupan Gunung Krakatua dalam tahun 1883 dan Gunung Agung di Bali 1963, telah banyak mengeluarkan bahanbahan pencemaran seperti habuk dan gasgas ke dalam udara.  Dalam kajian terhadap Linke Tmbidity, iaitu ukuran tentang kadar pencemaran di observatory Mauna Loa, kadarnya dalam tempoh 10 tahun itu semakin tinggi di dalam bulanbulan yang terdapat letupan Gunung Agung.  (2) Api merupakan sumber semulajadi yang agak penting dalam pencemaran udara baik pada masa dulu, eg. masabatu (stone age) mahu pun pada masa sekarang.  Api yang dimaksudkan di sini ialah pembakaran yang berlaku hasil daripada kilatpetir yang menyalakan hutanrimba, terutamanya kawasan padang rumput Savana yang kering.  Bahanbahan pencemaran yang dikeluarkan ke dalam atmosfera dari sumber ini termasuk CO2, habuk, asap, ash dan soot, dan juga lainlain gas.  (3) Hempasan Air Laut hanya berkesan di kawasan pinggir pantai.  Bahanbahan pencemaran yang dikeluarkan cuma bersifat air dan bergaram seperti semboran laut, garamlaut dan juga wap air.  Kepentingan bahanbahan tersebut adalah kerana semuanya bersifat cintair dan seterusnya menjadi berkesan dalam mempengaruhi keadaan cuaca, khasnya pembentukan awan, kabus dan kupasan. (4) Tiupan habuk atau ribut habuk terdapat terutamanya di kawasan tandus yang terdedah yang mengalami anginangin kencang, seperti kawasan gurun tropika.  Pada tahuntahun 1930an keadaan cuaca yang terlampau kering telah dialami dikebanyakan kawasan pertanian di Amerika Syarikat, sehingga wujudnya "mangkukhabuk".  Satu lagi contoh ialah penerbangan habukhabuk halus dari Gurun Gobi ke dataran utara di Negeri China.  (5) Sumber debu bunga ialah hasil daripada pollen yang diterbangkan oleh angin.  Di kawasankawasan yang terdapat kumpulan tumbuhan berbunga yang luas, kesan debu bunga adalah nyata sekali.  (6) Bakteria dan virus yang terdapat dalam kumpulankumpulan yang besar mungkin juga mempengaruhi kebersihan udara.  Pada keseluruhannya, kesannya adalah sangat kecil.  


24.3    Sumber BahanBahan Pencemaran Hasil daripada Kegiatan Manusia

Oleh kerana prosesproses pembakaran merupakan sumber utama bahanbahan pencemaran peringkat pertama dan oleh kerana interaksi yang melibatkan bahanbahan pencemaran peringkat pertama ini juga merupakan sumber utama bahanbahan pencemaran peringkat kedua, pengeluaran bahanbahan pencemaran dan reaksi yang berkaitan dengan proses pembakaran ini akan diberikan perhatian yang agak lebih.

Bahanbahan pencemaranhasil daripada proses pembakaran terbahagi kepada dua jenis, iaitu (A) jenis partikel dan (B) jenis gas:  (a) Bahan Jenis Partikel bahanbahan yang tergolong dalam jenis partikel (particulates) ini termasuklah apa yang dikenal dalam Bahasa Inggerisnya sebagai ashdan soot.  Ash ialah satu istilah yang umum yang merangkumi berjenisjenis bahan organan dan bukan organan (Jadual I) sementara soot ialah partikelpartikel karbon yang halus dan merupakan komponen penting dalam asap.  Setengah daripada kesan yang dapat dilihat hasil daripada pengaruh bahanbahan pencemaran jenis partikel ini termasuklah pengurangan jarak penglihatan, pengurangan cahaya matahari, pengotoran terhadap bangunan, pakaian, tumbuhantumbuhan dan manusia sendiri.  Kesan bahanbahan pencemaran jenis partikel ini adlaah bergantung, pada sebahagian besarnya, kepada saiz dan laju jatuhnya (fall speeds).  Rajah 2 partikel yang garispusatnya lebih daripada 10 mikron (yang lazimnya akan jatuh dengan cepat dan tidak tinggal lama di udara;  sementara partikel yang lebih kecil akan tinggal terampai di udara buat beberapa lama dan boleh memainkan peranan, misalnya sebagai miuklius pelowapan (condensation nuclej) atau niuklius bekuan (freezing nuclej).  Pelowapan wap ke atas partikelpartikel halus ini akan menambahkan lagi saiz elektif partikel tersebut dan seterusnya akan bertindak mengurangkan jarak penglihatan.  Saiz yang berbezabeza untuk partikelpartikel yang berlainan ditunjukkan dalam Jadual 24.2.


Jadual 24.1:  Komposisi Asap Terbang (Fly Ash) Akibat Pembakaran Arang Batu
___________________________________________________________________

Komponen (% Sebagai)    Peratusan Asap Terbang
__________________________________________________________________

Karbon                    0.3736.2
                                 
Besi (sebagai Fe2O3 atau Fe3O4)    2.0 26.8

Magnesiam (sebagai MgO)        0.064.77

Kalsiam(sebagai CaO)            0.1214.73

Aluminiam (sebagai Al2O3)        9.8158.4

Sulfan (sebagai SO2)            0.1224.33

Titaniam (sebagai TiO2)            0 2.8

Karbonat (sebagai CO3)            0 2.6

Silikon (sebagai SiO2)            17.3 63.6

Fosforus (sebagai P2O5)            0.0747.2

Potasiam (sebagai K2O)            2.8 3.0

Sodiam (sebagai Na2O)            0.0818.9

Tidak Ditentukan            0.0818.9
___________________________________________________________________

(Sumber: U.S. Dept. of Health, Education and Walfare - Air Quality Criteria for Particulate Matter, m.s. 27)

Beberapa di antara bahanbahan pencemaran jenis partikel ini merupakan bahan yang bersifat citair.  Bahanbahan citair sebegini telah diketahui mempunyai kebolehan untuk mempercepatkan lagi proses peluawapan dan seterusnya merupakan niuklius pelowapan yang cekap.  Telah diperhatikan misalnya bahawa kelembapan bandingan perlu meningkat hingga 100% atau lebih sebelum pelowapan berlaku ke atas niuklius yang bukan citair.  Tetapi bagi niukliusniuklius yang bersifat citair, pelowapan boleh berlaku walaupun paras kelembapan bandingannya kurang daripada 100%.  Bagi sodium chlorid, angkanya adalah kirakira 75 peratus sahaja.

Pada suhu kurang daripada OoC, partikelpartikel tertentu boleh bertindak sebagai miuklius bekuan, iaitu hablor ais mula terbentuk ke atas partikelpartikel tersebut.  Lodge (1962) telah mendapati bahawa partikelpartikel logam dan beberapa sebatian organan boleh merupakan niuklius bekuan yang baik dalam keadaankeadaan tertentu.  Schaefer (1966) telah melaporkan bahawa partikel lead lodide adalah niuklius bekuan yang efektif.  Dalam hal ini, eksoseksos kenderaan berinjen merupakan sumber utama bahanbahan pelambam (lead).  Sumbersumber yang lain boleh dilihat dalam (Jadual 24.3).

Adalah sukar bagi kita untuk mengasingkan peranan yang dimainkan oleh partikelpartikel halus yang disebabkan oleh manusia ini daripada peranan yang dimainkan oleh wap.  Ini ialah kerana sumbersumber semulajadi juga terdapat dengan banyaknya di udara.  Tindakan angin terhadap permukaan lautan umpamanya akan terus menambahkan manikmanik garam di udara.  Habukhabuk dari gunung berapi, habuk dari tindakan hakisan angin, bakteria, debu bunga dan partikelpartikel asap dari bakaran hutan juga merupakan sumbersumber penting.  Walau bagaimanapun terdapat beberapa bukti yang jelas bahawa bahanbahan pencemaran yang diwujudkan oleh kegiatan manusia telah menambahkan ulangan kabus tebal dan jerebu (haze) di kawasan bandar.  Kemungkinan peranan yang dimainkan oleh bahanbahan pencemaran jenis partikel ini adalah pengaruhnya terhadap hujan dan sinaran matahari.

Kesankesan setengahsetengah elemenelemen yang terdapat dalam particulate terhadapmanusia adalah ditunjukkan dalam Jadual 4.


24.4 Pengawalan bahanbahan partikel

Teknikteknik untuk mengawal pengeluaran partikelpartikel adalah semuanya berdasarkan prinsip "Tangkapan" di mana partikelpartikel itu ditahan sebelum ianya dapat masuk ke atmosfera.  Terdapat sekumpulan 4 jenis alat yang sedang digunakan untuk tujuan ini.

(1)  Bilik mendak graviti

Gasgas effluent dimasukkan ke dalam satu "chamber" yang cukup besar supaya reliviti gasgas itu dikumpulkan dan dalam hal ini membolehkan partikelpartikel yang besar dan berat untuk jatuh ke bawah.  Partikelpartikel yang bergarisempat >50   adalah dikeluarkan.  (eg. habukhabuk dari kilang papan).

(2)    Penghimpun Saiklon

Alat ini dijalankan berdasarkan fakta bahawa gas yang mengalir dalam bentuk berpusing mengeluarkan satu kuasa centifoyal terhadap partikelpartikel yang terampai (Rajah 3) .  Ini akan memaksa partikelpartikel itu mengalir ke arah luar dan lekat pada tepi alat itu di mana semuanya ditangkap dan dikeluarkan.  Alatalat ini mempunyai effluensi 95% untuk partikelpartikel bergarispusat 520.

(3)    Pengosok Basah

Ini adalah alatalat pembersihan yang menggunakan air untuk mengeluarkan partikelpartikel dari udara.  Air dikeluarkan dalam bentuk semboran (sprey) di atas chamber itu seperti shower mandi) dan faktorfaktor air akan melarut setengah partikel dan membawanya jatuh ke bawah.

(4)    Pemendak Elektrostatik

Alatalat ini berdasarkan fakta bahawa partikelpartikel yang mengalir ke dalam satu kawasan yang mempunyai potensi electrostatic yang tinggi bercenderung menjadi cascas yang kemudiannya ditarik ke dalam satu kawasan yang mempunyai cascas yang bertentangan.  (positif dan negatif)  Dalam cara ini, partikelpartikel dapat dihimpunkan.  2 jenis alat ditunjukkan dalam Rajah 4 dan Rajah 5.


24.5 Bahan Pencemaran Jenis Gas
    
Selain daripada bahanbahan pencemaran jenis partikel ini, terdapat satu lagi kumpulan bahan pencemaran, iaitu bahanbahan pencemaran jenis gas.  Di antaranya termasuklah sulfan dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), hidrokarbon-hidrokarbon (HC), dan oksida-oksida nitrogen (NOx).  Gasgas seumpama ini telah dianggap sebagai pencemaran "simbol pangkat sosial" kerana hanya masyarakat moden yang canggih sahaja yang mempunyai teknologi tinggi dan jumlah bilangan kereta yang besar sahaja yang mengalaminya.

(a)  Karbon Monoksida (CO):  Gas ini merupakan bahan pencemaran yang paling utama di atmosfera bandar.  Sumbersumber semulajadi mewujudkan konsentasi latar belakang kirakira 1 bsj (bahagian sejuta)  tetapi paras ini sebenarnya adalah kecil berbanding dengan konsentasi sebenar yang terdapat di bandar.  Sebab utama pengeluaran CO ini berlaku ialah proses pembakaran hydrocarbons yang tidak cekap ataupun tidak selesai.

CO adalah satu gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.  Ia wujud sebagai gas dalam semua suhu di atas 192oC dan ia adalah 96.5% berat berbanding dengan udara dan kurang dilarut oleh air.  CO dibentuk melalui satu/lebih daripada parasparas berikut:

(1)  Pembakaran karbon atau komponenkomponen carbon yang tidak sempurna.  Ini berlaku apabila oxygen yang ada kurang daripada jumlah yang diperlukan untuk pembakaran yang sempurna.  Sekiranya Oksigen adalah mencukupi CO2 akan dikeluarkan.  

 Contoh:   2C + O2   > 2C0

               2CO + O2  > 2CO2
    
(2) Dalam suhusuhu yang terlampau tinggi, reaksi berlaku di antara CO2 dan komponenkomponen mengandungi carbon.  Ini akan mengeluarkan CO.

 Contoh:   2C + O2   > 2CO

               2CO + O2  > 2CO2

(3)  Dalam suhusuhu yang terlampau tinggi juga, CO2 akan memecah dan mengalirkan CO.
                                
  Contoh:   CO2 + haba------->  CO + O
                      

24.6 Sumbersumber Pencemaran CO

Merujuk kepada Jadual 24.5, didapati bahawa sumber yang besar sekali mengeluarkan CO ialah dari pengangkutan.  Walaupun terdapat CO yang dikeluarkan oleh prosesproses semulajadi, seperti letupan gunung berapi, gasgas semulajadi yang keluar dari mentel bumi, cascas letrik dari ributpetir, tumbesaran benih dan pengeluaran gas dari kawasan paya, jumlah CO yang dikeluarkan itu adalah sangat kurang berbanding dengan sumbersumber yang dikeluarkan oleh aktivitiaktiviti manusia.

Paras CO yang lazimnya terdapat di kawasan bandar belum lagi didapati mempengaruhi tumbuhantumbuhan.  Walau bagaimanapun pengaruh gas ini berhadap manusia telah pernah dikesan.  Pada sebahagian besarnya ini adalah disebabkan oleh hakibat bahawa CO telah kedapatan mudah sekali bertindak dengan hemoglobin di dalam darah manusia bagi membentuk Carboxyhemoglobin (COHb).  Separuh daripada hemoglobin ini (yang sepatutnya membawa oxygen di dalam paruparu) membawa CO menyebabkan jumlah oxygen yang dibawa oleh darah menjadi berkurangan.  Pengurangan oxygen seumpama ini boleh menyebabkan pening kepala, pitam ataupun kematian.  Dalam keadaan ini, bagi menentukan bahawa paras oxygen yang normal diperolehi, jantung seseorang itu terpaksa bekerja keras daripada biasa dan seterusnya penyakitpenyakit cardiovascular (berkaitan dengan jantung) akan bertambah paras CO (lihat Jadual 24.6, 24.7 dan 24.8).

Jumlah COHb adalah bergantung kepada konsentasi CO, lamanya seseorang itu terdeah kepada konsentasi tertentu CO, dan kadar pernafasan.  Perkiraan perlu juga diambil sama ada seseorang itu seorang penghisap pokok atau tidak kerana telah diperhatikan bahawa seseorang yang merokok itu mempunyai paras latar COHb yang tinggi (kirakira 5%) berbanding dengan orang yang tidak merokok (kirakira 0.5%) (Jadual 24.9).


24.6 Pengawalan Pencemaran CO

Dikebanyakan negara yang maju berjutajuta ringgit telah diperuntukkan dalam usahausaha pengawalan pencemaran CO.  Usaha yang paling besar sekali dalam hal ini ialah pengawalan pengeluaran CO dari otomobil, kerana 65% daripada semua CO adalah dikeluarkan oleh sumbersumber otomobil.  Caracara pengawalan adalah seperti berikut:

(i)    Mengubahsuaikan enjinenjin pembakaran "intenal" untuk mengurangkan jumlah bahanbahan pencemaran yang dikeluarkan.

(ii)   Membina sistem "exhaust" yang lebih sempurna di mana proses pembakaran adalah lebih effisient yang dapat menukar bahanbahan pencemaran seperti CO kepada bahanbahan yang kurang berharga.

(iii)  Mencari bahanbahan api yang digunakan untuk mengganti petrol, e.g. letrik cars, solar powered etc.

(b)  Oksida-oksida Nitrogen (NOx):  Dua jenis Oksida nitrogen yang penting dalam kajian tentang pencemaran udara ialah nitrik oksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2).  Dalam keadaan suhu tinggi (2000oF) seperti yang terdapat dalam proses pembakaran, nitrogen dan oksigen dari atmosfera bersatu membentuk pada sebahagian besarnya NO dan NO2.  Nitrik Oksida tidak mempunyai apaapa gangguan terhadap kesihatan manusia diparas yang lazimnya terdapat di kawasan bandar.  Tetapi ia boleh ditukarkan menjadi NO2 yang bersifat kakisan (corrosive).  Pewujudan NO2 dalam keadaan di mana sinaran matahari dan hydrocarbons terdapat bersamasama merupakan sebahagian daripada reaksi kimia yang kompleks yang menghasilkan jerebu fotokimia.  No yang dikeluarkan itu ditukarkan menjadi NO2 yang seterusnya mempengaruhi pembentukan Ozone (O3).  Sumber NOx utama di dunia ialah daripada aktiviti bakteria semulajadi dalam bentuk No.  Di kawasankawasan bandar pula sebahagian besar daripada jumlah NOx ini adalah dikeluarkan oleh kenderaan berinjen.  Ini bermakna bahawa jumlah NO (serta hydrocarbons) yang banyak akan dikeluarkan ke udara pada waktu pagi (waktu sesak) membolehkan sinaran matahari menukarkannya menjadi jerebu fotokimia di sepanjang hari.

Nitrogen dioksida boleh menyebabkan kerosakan terhadap tumbuhtumbuhan.  Konsentasi NO2 sebanyak 0.5 bsj selama 35 hari telah didapati boleh menyebabkan daun pokok citrus gugur, sementara konsentasi 0.25 ppm selama 8 bulan pula boleh mengurangkan kadar pengeluaran limau (Environmental Protection Agency, 1971).

Pada paras yang lazimnya dialami di bandar, NO2 telah didapati berkait rapat dengan penyakitpenyakit yang melibatkan pernafasan.  Ulangan kejadian "acute bronchitis" (penyakit berkaitan dengan sistem pernafasan) di kalangan kanakkanak dan kanakkanak sekolah diperhatikan bertambah apabila konsentasi NO2 selama 24 jam berada di antara 0.063 0.083 ppm.  Pengawalannya adalah lebih kurang sama dengan CO kerana keduaduanya adalah bahan pencemaran yang dihasilkan oleh automobil dalam proses pembakaran.

(c)   Hidrokarbon:  Hidrokarbon-hidrokarbon adalah sebatian yang terdiri daripada dua atom karbon dan hidrogen seperti metana (CH4), etana (C2H6), dan ethylene (C2H4).
      
Pengeluaran hidrokarbon ini brmula daripada dua jenis proses pembakaran yang kurang cekap dan sejatan.  Di Amerika Syarikat, jumlah hydrocarbons yang dikeluarkan adalah sebanyak 35 juta tons.  Daripada jumlah ini kirakira 48% dikeluarkan oleh kenderaan berinjen sementara 15.7% daripadanya pula berasal dari proses industri (Environmental Protection Agency, 1973).

Walaupun dengan sendirinya, konsentrasi hydrocarbons di bandarbandar besar belum lagi diketahui sebagai mengganggu kesihatan manusia secara terus menerus, tetapi hydrocarbons adalah penting dalam pembentukan jerebu fotokimia yang boleh mengganggu kesihatan manusia.  Telah ditunjukkan bahawa konsentasi hidrokarbon bukan metana sebanayak 0.3 ppm selama 3 jam (di antara 0600 0900 pagi) boleh menyebabkan konsentasi oksidan fotokimia sebanyak 0.1 ppm selepas 24 jam, iaitu satu paras yang boleh mengganggu kesihatan manusia.

(d)    Oksida-Oksida Sulfan (SOx):  Bahanapi fosil lazimnya mengandungi beberapa bahagian sulfan (kirakira 0.5 6.0% bagi arang batu).  Apabila bahanapi dibakar, sulfan akan dibebaskan dalam bentuk SO2 dan sebahagian kecilnya sebagai sulfan trioksida (SO3).

Sulfan dioksida (SO2) bereaksi dengan air membentuk asid sulfurik H2SO3 pula bereaksi dengan air membentuk manikmanik halus asid sulfurik (H2SO4).  Dianggarkan bahawa kirakira 5  20% daripada partikelpartikel di udara bandar mengandungi asid sulfurik dan sulfat-sulfat lain (HEW, 1969).

Sulfan dioksida telah diperhatikan bertanggungjawab bagi mengkakis bahanbahan.  Satu percubaan (HEW, 1969) menunjukkan bahawa panel besi yang didedahkan selama setahun kepada SO2 (0.12 ppm) telah mengalami kurangan berat yang disebabkan oleh kakisan sebanyak 16%.  Kekuatan kulit diperhatikan menjadi berkurangan begitu juga bahanbahan bangunan menjadi berubah warna.  Sulphur dioxide sterusnyaboleh menyebabkan kerosakan terhadap daun dan mempengaruhi kadar tumbuh dan pengeluaran tanamantanaman.

Dari segi kesihatan manusia, sulfan dioksida telah diperhatikan mempunyai pengaruh terhadap sistem pernafasan.  Orang yang paling mudah terpengaruh adalah mereka yang mengidap penyakit jantung dan bayi serta orangorang tua.  Kesan sulphur dioxide ini kedapatan menjadi hebat sekali terutama apabila partikelpartikel halus juga terdapat bersamasama dengan sulphur dioxide (Rajah 24.10).


24.7 Pengaruh SOx ialah seperti berikut:

1. Penggunaan bahanbahan api yang mengandungi bahan sulfur yang rendah.

2. Penggunaan bahanbahan api yang lain (sumbersumber lain).

3. Mengasingkan dan mengeluarkan bahan sulfur sebelum membakar dan digunakan.

******************************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM


KULIAH 25

Urbanisasi dan Iklim Bandar

Rujukan

1. Landsberg, H.E. (1947) "The Climates of Towns" dalam Thomas, W.L. (Ed.) Man's Role in Changing The Face of The Earth (Chicago), m.s. 584603.

2. Sham Sani (1975) Iklim Bandar dan Pengemaran Udara (DBP, Kuala Lumpur).

3. Sham Sani (1980) Perbandaran, Iklim Bandar dan Pencemaran Udara (DBP, K.L.).

4. Detwyler, T.R. (1972) Urbanisation and The Environment (Duisburg Press).

5. World Meteorological  Organisation (1970) Urban Climates,      Technical Note No. 108, Geneva.
    
6. Lowry, W.P. (1967) "The Climate of Cities", Scientific American, 217, No. 2, Hal. 1523.

7. Nieuwolt, S.  (1966) "The Urban MicroClimate of Singapore",   Journal of Tropical Geography, Vol. 22, Hal. 3037.

8. Chandler, T.J. (1964) "The City Growth and Urban Climate", Weather, Vol. 19, Hal. 170172.

9. Sham Sani (1980), The Climate of Kuala Lumpur Petaling Jaya Area Malaysia:  a study of the compact of urbanisation on local climate within the humid tropics. UKM Press (Bangi).  QC981.7.U7S528.

10. Sham Sani (1982), Pembandaran, Iklim Bandar dan Pencemaran Udara. DBP (Kuala Lumpur).

11. Sham Sani (1983), Pengantar Cuaca dan Iklim, DBP (Kuala Lumpur). QC981.S528.

12. Sham Sani (1984), Air Polution Studies in the Kelang Valley, Malaysia: Some policy implcations, Asian Geographer 3, m.s. 43-50.

13. Sham Sani (1989), Pembandaran dan Iklim. Syarahan Perdana Jawatan Profesor, UKM pada 4 November 1989, Penerbit UKM (Bangi).

14. Sham Sani (1995), Iklim Mikro: Proses dan Applikasi. DBP (Kuala Lumpur).


25.1 Urbanisasi dan Pengaruhnya Terhadap Iklim

Dalam kurun yang ke20 ini, sebahagian besar dunia adalah dalam zaman bandar.  Istilah "bandar" boleh ditarifkan sebagai satu kawasan yang mempunyai penduduk 10,000 ke atas, seperti dalam banci 1970 di Malaysia, tetapi kawasan itu mesti mempunyai sifat perbandaran    iaitu cara hidup penduduknya berdasarkan kepada perindustrian dan perhidmatan moden.  Proses urbanisasi ini adalah mempunyai ciri "universal" atau berlaku di seluruh dunia.  Di manamana tempat, apabila kadar tambahan penduduk meningkat dan kuasakuasa sosial dan economic memaksa lebih ramai penduduk menghijrah ke bandar, maka lebih banyak bandarbandar baru muncul.  Sempena dengan itu muncul juga lebih banyak kawasankawasan perindustrian dan perumahan.  Jumlah bilangan automobil juga berlipat ganda.  Semua perkembangan ini telah secara tidak langsung mencemarkan atmosfera di kawasan bandar dan masalah alam sekitar sekarang ini telah menjadi lebih mendesak (Jadual 25.1).

Jadual 25.1:


Sama ada disedari atau tidak, sebahagian besar daripada impak manusia terhadap bumi adalah secara langsung atau tidak mempengaruhi iklim.  Perubahanperubahan ini agak ketara sekali di bandarbandar besar terutama apabila ianya dibandingkan dengan kawasan luar bandar.  Jadual 25.2 menunjukkan perubahanperubahan yang boleh berlaku kepada unsurunsur iklim setelah urbanisasi berlaku.

Urbanisasi boleh meroboh iklim bandar dengan berbagai cara.  (1) urbanisasi dengan tidak secara langsung telah meroboh sifat fizikal permukaan bumi, iaitu dengan membina bangunanbangunan, jalanjalan raya dan medanmedan kereta.  Dengan cara ini, manusia sama ada disedari atau tidak telah menambahkan keupayaan permukaan bandar menyimpan haba, menambahkan kekasarannya yang seterusnya mempengaruhi angin, dan menutup sebahagian besar daripada permukaannya menyebabkan ia tidak telapair.  (2) manusia dan kegiatankegiatannya mengeluarkan jumlah haba yang banyak dan boleh mempengaruhi iklim.  (3) bandar juga mengeluarkan partikelpartikel halus yang banyak ke udara (pencemaran udara).  Partikelpartikel ini bukan sahaja boleh mempengaruhi kesihatan tetapi juga beberapa unsur iklim terutama bahang dan  cahaya matahari.  Ketigatiga proses ini akan diperiksa dengan lebih terperinci lagi dalam kuliah ini.

25.1.1  Perubahan Sifat Fizikal Permukaan Bumi

Di kawasankawasan perbandaran, manusia telah menutup kirakira 50% atau lebih daripada permukaan melalui pembinaan bangunanbangunan, jalan raya, medan kereta gelanggang permainan dan lainlain.  Kesemuanya ini telah meninggikan kadar larian air.  Keadaan ini berbeza sekali di kawasan luar bandar.  Di sini, sebahagian besar daripada air yang diterima daripada hujan itu masuk ke dalam tanah;  tumbuhantumbuhan yang selalunya lebih banyak di kawasan luar bandar itu membolehkan sebahagian besar daripada air hujan tersebut meresap masuk ke dalam tanah.

Oleh kerana kadar larian air di bandar itu lebih tinggi berbanding dengan yang terdapat di laur bandar, maka jumlah air yang ada untuk disejat adalah kurang.  Hal ini penting kerana proses sejatan lazimnya memindahkan haba daripada udara sebanyak kirakira 600 kalori bagi tiaptiap gram air yang disejat.  Justeru itu proses sejatan bertindak sebagai "penyejuk" dipermukaan bumi.  Permukaan bandar yang telah tertutup dengan bangunanbangunan dan jalan raya tidak mempunyai cara mengurangkan haba seperti ini.  Haba yang sepatutnya digunakan untuk sejatan sekarang digunakan untuk memanaskan udara bandar.

Permukaan bandar telah juga didapati mempunyai keupayaan menerima dan menyimpan jumlah haba yang lebih banyak berbanding dengan permukaan di luar bandar.

Jadual 25.2:    Perubahan Purata UnsurUnsur Iklim Yang Disebabkan Oleh Urbanisasi
___________________________________________________________________

Unsur Iklim                    Perbandingan Dengan Luar Bandar
___________________________________________________________________

Bahangan:
Jumlah global                15 20% kurang
Cahaya lampauungu, musim dingin        30% kurang
Cahaya lampauungu, musim panas         5% kurang
Lama sinaran matahari             5  15% kurang

Suhu:
Purata tahunan                0.5 1.0oC lebih
Minima musim dingin            1   2oC lebih

Bahan Pencemaran:
Nukleus pelowapan & zarah            10 kali lebih
Campuran gasgas                5   25 kali lebih

Angin:
Purata tahunan                20  30% kurang
Keadaan tenang                5   20% kurang

Kerpasan:
Jumlah kerpasan                5   10% lebih
Jumlah hari hujan ( <5 mm)            10% lebih
Salji                        5% kurang

Litupan Awan:                5   10% lebih
kabus tebal, musim dingin            100% lebih
kabus tebal, musim panas            30% lebih

Kelembapan Bandingan:
musim dingin                2% kurang
musim panas                    8% kurang
__________________________________________________________________
(Sumber:  Landsberg, 1970)


Cuba perhatikan sebuah padang yang ditumbuhi oleh rumput di luar bandar.  Pada siang hari, permukaan bumi tersebut menerima haba sementara pada waktu malam ia menjadi sejuk.  Tetapi tumbuhantumbuhan yang ada dipermukaan padang tadi bertindak sebagai satu selimut penebat (insulator) dengan cara memerangkan udara tenang dan justeru itu hanya membenarkan haba bergerak melaluinya dengan perlahan sahaja.  Ini bermakna bahawa pergerakan haba masuk dan keluar daripada permukaan bumi adalah berkurangan.  Pada waktu siang, penebat yang terdiri daripada tumbuhantumbuhan tadi menyekat haba daripada mengalir ke dalam tanah dengan cepat menyebabkan haba yang boleh disimpannya menjadi kurang.  Ini bermakna bahawa sebahagian besar daripada haba yang cuba masuk ke dalam tanah tadi tinggal di luar untuk memanaskan udara.  Tetapi oleh kerana adanya tumbuhantumbuhan, maka sebahagian besar daripada haba ini digunakan pula untuk sejatpepelohan dan seterusnya mengurangkan suhu.  Pada waktu malam, suhu dibahagian atas rumput yang tumbuh di padang itu mula jatuh oleh kerana bahangan semula ke atmosfera, tetapi selimut penebat menghalang aliran haba yang berlebihan keluar daripada tanah.)

Berlawanan dengan apa yang terdapat di kawasan luar bandar, permukaan simin, jalanjalan raya dan medan kereta di bandar kesemuanya mempunyai keupayaan dan daya pengaliran haba yang tinggi.  Haba mengalir dengan mudah masuk ke dalam batu bata dan permukaan jalan di bandar pada siang hari dan seterusnya disimpan.  Pada waktu malam, apabila permukaan beransur sejuk, haba yang tersimpan sejak siang tadi sekarang ini dibebaskan mengakibatkan atmosfera bandar menjadi agak panas.  Inilah sebabnya mengapa suhu di kawasan bandar pada waktu malam kedapatan 10 15oF lebih tinggi daripada suhu di luar bandar.

Selain daripada perubahanperubahan yang telah dinyatakan di atas, manusia juga telah mengubah kekasaran permukaan bumi di kawasan bandar.  Kekasaran ini telah merubah pergerakan udara di permukaan dan seterusnya struktur angin.  Laju angin permukaan lazimnya adalah lebih rendah berbanding dengan yang dialami di luar bandar.  (Struktur bandar juga, oleh kerana ia menganggu aliran lapis (laminar flow), telah menambahkan jumlah bilangan pusar tempatan (local eddies) dan sterusnya menambahkan gangguan udara.  Penyelidikan berhubung dengan pengaruh struktur bandar terhadap angin adalah agak terhad).  Rekod angin dari beberapa buah bandar telah menunjukkan bahawa laju angin di bandar adalah kirakira 25% kurang daripada yang dialami di luar bandar.


25.1.2    Pengeluaran Haba

Manusia bukan sahaja telah mempengaruhi pertukaran tenaga dan air dengan mengubah sifatsifat permukaan bandar, tetapi ia juga merupakan sumber utama pengeluaran haba dalam sistem bandar.  Terdapat juga pendapat bahawa haba yang dihasilkan oleh manusia telah menyebabkan berlakunya pertukaran yang lebih besar daripada pengaruh yang diakibatkan oleh pembinaan bangunan, jalanjalan raya dan medan kereta di bandar.

Digarislintang pertengahan dan tinggi pada musim dingin, sumber utama haba dikebanyakan bandar ialah bandar itu sendiri dan bukannya haba daripada matahari.  Di Pulau Manhattan, misalnya, satu kajian menunjukkan bahawa pada bulan Januari jumlah haba daripada pembakaran bahanbahan api sahaja ialah 2 1/2 kali lebih besar daripada yang diterima dari matahari.  Pada musim panas unsur ini turun menjadi hanya 1/6 (Bach, 1972).

Manusia sendiri merupakan satu lagi sumber yang menyumbangkan haba di kawasan bandar.  Selerang manusia berupaya mengeluarkan haba sebanyak di antara 100  300 watt bergantung kepada kegiatannya pada masa tersebut.  Seorang manusia yang berihat mengeluarkan 100 watt dan kirakira 300 watt semasa bekerja.  Kerjakerja berat akan mengakibatkan lebih banyak lagi haba.

Sumbangan haba daripada manusia adalah penting dan boleh mempengaruhi imbangan haba kawasan bandar dengan berkesan.  Satu anggaran menunjukkan bahawa pada tahun 2000 megalopolis BostonWashington di Amerika Syarikat akan mempunyai 56 juta penduduk di kawasan seluas kirakira 30,000 kilometer persegi.  Haba dari sumbersumber manusia di kawasan ini telah dianggarkan sebanyak 65 kalori/sm/hari, iaitu kirakira 1/6 daripada jumlah yang diterima daripada matahari.

25.1.3  Pencemaran Udara

Selain daripada pertukaran sifat permukaan dan perbezaan pengeluaran haba, faktor ketiga yang membezakan bandar dari luar bandar ialah sifat atmosfera itu sendiri.  Ukuran jumlah habuk, asap dan lainlain bahan partikel di udara selalunya dikenal sebagai turbiditi.  Boleh dikatakan kesemua bahagian udara melalui proses hakisan angin di kawasankawasan tandus dan juga letupan gunung berapi.  Tetapi manusia sama ada disedarinya ataupun tidak telah memperhebatkan lagi keadaan ini melalui kegiatankegiatan pertanian, pembakaran bahanbahan api, pencemaran dari kilangkilang dan lainlain kegiatan seumpamanya.

Kuminkumin halus di udara mempunyai beberapa pengaruh.  Di antaranya termasuklah gangguan terhadap bahang matahari oleh partikelpartikel ampaian.  Walaupun gangguan ini mempengaruhi keseluruhan spektra bahang tersebut, tetapi ianya sungguh ketara bagi bahang gelombang pendek.  Umumnya kebanyakan bandarbandar besar mengalami pengurangan bahang sebanyak 15% daripada jumlah bahang yang datang kepermukaan secara terus menerus.

Pencemaran udara juga mengakibatkan kadar pengelihatan menjadi rendah.  Kejadian kabus tebal kedapatan lebih banyak di kawasan bandar kerana wap air boleh terpelowap dengan mudah hasil daripada jumlah partikelpartikel halus yang banyak di atmosfera bandar.  Diperhatikan bahawa kejadian kabus tebal adalah 25 kali ganda lebih kerap berbanding dengan yang dialami di kawasan luar bandar.

*****************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM


KULIAH 26

26.1 Suhu Dalam Iklim Bandar dan Fenomena Pulau Haba


Rujukan

1. Bornstein, R.D. (1968) Observations of the Urban Heat Island Effect in New York City, J. Appl. Met., Vol. 7, pp. 575582.

2. Chandler, T.J. (1962) London's Urban Climate, Geog. J., Vol.      127, pp. 279302.

3. Chandler, T.J. (1965) The Climate of London, Hutchinson.

4. Duckworth, F.S. & Sandberg, J.S. (1954) The Effect of Cities Upon Horizontal and Vertical Temperature Gradients, Bull. Amer. Met. Soc., Vol. 35, pp. 198207.

5. Garnett, A. & Bach, W. (1965) an Estimate of the Ratio of      Artificial Heat Generation to Natural Radiation Heat in Sheffield, Monthly Weather Review, Vol. 93, No. 6.

6. Hutcheon, R.J., Johnson, R.H. ...ETC... (1967) Observations of The Urban Heat Island in a Small City, Bull. Amer. Met. Soc., Vol. 48, pp. 79.

7. Parry, M. (1956) Local Temperature Variations in the Reading Area, Quat. J. Royal Met. Soc., Vol. 82, pp. 4557.

8. Chandler, T.J. (1965) The Climate of London, Hutchinson.

9. OKE, T.R. (1969) Towards a More Rational Understanding on The Urban Heat Island, Climatological Bulletin, No. 5, pp. 120.

10. OKE, T.R. & Hannell, F.G. (1970) The Form of The Urban Heat Island in Hamilton Canada, in W.M.O. Urban Climates, Technical Note No. 108, pp. 113126.

11. PrestonWhyte, R.A. (1970) a Spatial Model of The Urban Heat Island, Journal Applied Meteorology, Vol. 9, pp. 571573.

12. Sham, Sani (1973) The Urban Heat Island:  Its Concept and      Application to Kuala Lumpur, Sains Malaysiana, Vol. 2, No. 1, pp. 5364.

13. Sham, Sani (1975) Iklim Bandar dan Pencemaran Udara      (DBP, Kuala Lumpur).

14. Sham, Sani (1980) Perbandaran, Iklim Bandar dan      Pencemaran Udara (DBP, K.L.).


26.1    Iklim Bandar Pengaruhnya terhadap UnsurUnsur Iklim

Perkembangan bandar yang diingini oleh pembangunan tapaktapak perindustrian dan pertambahan bilangan automobil yang pesat di tahuntahun kebelakangan ini telah menambahkan lagi bahanbahan kekotoran ke dalam atmosfera.  Bahanbahan pencemaran ini akan menyebabkan berlakunya perubahan komposisi dan kelutsinaran udara di kawasan bandarbandar besar dunia.  Selain daripada itu, transformasi permukaan tiruan yang menjadikan kawasan yang dipenuhi bangunan, jalanraya, kilang, dan lainlain permukaan bukan semulajadi telah juga mengubah sebahagian besar daripada aspekaspek:  iklim di kawasan bandar berbanding dengan luar bandar (lihat Rajah 1.1. dan 1.2.).  Di antara unsurunsur (elemenelemen) iklim yang dipengaruhi adalah seperti suhu, komposisi udara dan bahangan, perlindungan awan, penglihatan, kerpasan, kelembapan bandingan dan angin.


26.2    Suhu

Walaupun terdapat kajiankajian dan data yang banyak tentang suhu di kawasan bandar, fenomena ini mulamulanya dikemukakan dengan jelas oleh Howard (1883) dalam buku klasiknya, "The Climate of London" berpendapat bahawa, Suhu purata iklim London ialah kirakira 48.50oF tetapi pada pusatpusat bandar yang padat dengan penduduk, ianya adalah setinggi 50.5oF, dan inilah disebabkan oleh kesan population dan pembakaran.

Kelebihan suhu di bandar itu berubahubah disepanjang tahun, di mana nilainya kurang sekali semasa musim bunga dan paling tinggi sekali semasa musim dingin.  Pada masa malam juga, perbezaan suhu di antara bandar dan luar bandar amat ketara.  Nilai perbezaan selalunya dalam lingkungan 3 7/10oF lebih panas di kawasan pusat bandar daripada kawasan pinggir bandar.

Sundborg (1951), berdasarkan kajian yang dibuatnya di bandar Uppsala, Sweden, misalnya, menegaskan bahawa perbezaan suhu yang terdapat di antara bandar dengan luar bandar adalah hasil perbezaan yang berlaku dalam prosesproses bahangan, penyerapan, penukaran haba pendam, perolakan dan terbulen.  Walaupun begitu pada umumnya, semua proses tersebut dapat dijelaskan sebagai fungsi unsurunsur cuaca yang biasanya dapat diperhatikan dan  diukur dengan mudah.  Beliau, misalnya, merumuskan satu persamaan
yang berbentuk demikian:


    t = a + b1n + b2V + b3T + b4e

di mana,

   =  perbezaan suhu di antara bandar dan luar bandar (oC).

n  =  awan (1/10)

V  =  had laju angin (m/sec.)

T  =  suhu (oC)

e  =  tekanan wap (mm)

a, b1, b2, b3, b4  =  angkatap


Bagi bandar Uppsala, Sundborg merumuskan dua persamaan:  Satu bagi waktu siang dan satu lagi bagi waktu malam

Siang:         t  =  1.4 0.01n 0.09V 0.01T 0.04e

Malam:         t  =  2.8 0.10n 0.38V 0.02T 0.03e


Dari keduadua persamaan di atas, jealslah bahawa pengaruh awan dan angin meningkat pada waktu malam:  pengaruh awan bertambah sebanyak 10 kali ganda sementara pengaruh angin empat kali ganda.  Nilai "a" itu termasuklah semua pengaruh bandar yang dianggap statik seperti abbido, pengaliran haba dan struktur bandar itu sendiri.  Formula ini juga menunjukkan bahawa pengaruh tekanan wap dan suhu adalah kurang penting.  Di waktu siang hanya angin sahaja mempunyai pengaruh yang agak berkesan selain dari "faktor bandar", a, itu sendiri.  Di waktu malam, angin dan awan mempunyai pengaruh yang melebihi pengaruh faktorfaktor lain.  Oleh itu, formula bagi waktu malam itu bolehlah diringkaskan menjadi


   t  =  a bn
            V

      =  4.6 0.28n
                V

Formulaformula yang serupa juga boleh dirumuskan bagi bandarbandar lain dan ini telahpun dibuat di Christchurch, New Zealand (Sham, 1968) dan di London (Chandler, 1965).  Bagi Christchurch, keadaannya agak berlainan sedikit daripada keadaan di Uppsala.  Telah didapati bahawa perbezaan suhu di antara pusat bandar dengan luar bandar yang berhampiran dengan laut dan perbezaan di antara pusat bandar dengan luar bandar yang agak jauh di pendalaman adalah berbeza (lihat Rajah 1.3.).  Oleh itu keduadua kumpulan data ini telah diasingkan dan dilakukan penganalisaan bagi tiaptiap satunya.  Dua formula (satu bagi perbezaan suhu di antara pusat bandar dengan kawasan berhampiran dengan laut, dan satu bagi perbezaan suhu di antara pusat bandar dengan kawasan luar bandar jauh ke pendalaman) telah diperolehi bagi waktu malam:


D(laut) =  0.55K + 0.50Z2 0.19Y0.5 0.18L2+ 0.16X + 0.16E3

D(daratan) =  0.51K0.5 + 0.28Z2 0.25L2 + 0.23E2

di mana K  =  had laju angin (batu/jam)

       Z  =  suhu di pusat bandar (oF)

       Y  =  had laju angin pada jam 0900 (batu/jam)

       L  =  awan

       X  =  had laju angin pada jam 1500 (batu/jam)

       E  =  kelembapan bandingan

Setakat ini perlu diingat bahawa formulaformula yang dibincangkan di atas adalah sematamata formula empirik dan ia tidak menyatakan sebarang apa pun mengenai sama ada angkubahangkubah tersebut menyebabkan terjadinya keamatan tertentu berhubung dengan perbezaan di antara kawasan bandar dan luar bandar ataupun tidak.  Satu lagi perkara yang perlu diingat ialah persamaanpersamaan tersebut diperolehi dengan berdasarkan anggapan bahawa perhubungan di antara nilai keamatan perbezaan di antara bandar dan luar bandar dengan angkubahangkubah yang terlibat dalam formula itu adalah lurus.  Anggapan ini tidak begitu tepat terutama dalam keadaan angin kencang atau angin perlahan.  Inilah sebabnya mengapa persamaanpersamaan tersebut tidak boleh digunakan sebagai alat ramalan ataupun dianggap sebagai mencerminkan dengan tepatnya keadaan melampau.

Berbeza dengan keadaan harian, perbezaan min suhu tahunan di antara pusat bandar dan luar bandar adalah kecil dan magnitudnya berbeza dari bandar ke bandar.  Di Paris, (Lihat Jadual 23, dan Fig. 119) misalnya, perbezaan minima berlaku dalam bulan Jun (1.2oF) dan perbezaan maksima dalam bulan September (2.2oF).  Di Tulsa, Oklahoma, perbezaan maksima terdapat di muzim luruh (1.3oF) sementara perbezaan minima pula dalam musim bunga (0.7oF).

Perbezaan harian di antara suhu di bandar dan luar bandar adalah besar.  Perbezaan sebanyak 20.0oF di antara pusat bandar dan luar bandar, misalnya, pernah direkodkan di San Francisco (Duckworth & Sandberg, 1954);  dan perbezaan sebanyak 13.0oF telah direkodkan di Christchurch, New Zealand pada malam hari dalam musim dingin (Sham, 1968).  Hasil kajian yang dibuat di Christchurch ini ditunjukkan dalam rajahrajah 26.4 dan 26.5.

Dalam kajiankajian yang telah disentuh dan beberapa lagi kajian yang serupa, timbul satu masalah:  iaitu sama ada perbezaan suhu yang diperolehi di antara pusat bandar dan kawasan luar bandar itu benarbenar disebabkan oleh struktur bandar.  Landsberg (1956) berpendapat bahawa perbezaan suhu di antara pusat bandar dengan kawasan luar bandar itu mungkin akan berlaku kalau tidak ada bandar di situ sekalipun.  Perbezaan boleh wujud disebabkan oleh iklim mikro topografi dan kedudukan sesuatu tempat itu.  Perbezaan yang sedia ada ini mungkin akan diperhebatkan lagi menurut kadar masingmasing bergantung kepada perkembangan bandar itu sendiri.  Adalah satu perkara yang sukar menentukan kadar pengaruh bandar itu sahaja tanpa faktorfaktor lain.

Berhubung dengan taburan suhu di kawasan bandar, satu perkara lagi telah ditimbulkan oleh beberapa kajian terutama kajiankajian yang dibuat di garislintang pertengahan dan tinggi:  iaitu berkaitan dengan perbezaan suhu di antara bandar dan luar bandar pada harihari biasa dan hari kelepasan am (khasnya hari Ahad).  Mitchell (1953) dalam kajiannya di New Havens, Connecticut mendapati bahawa pengaruh bandar lazimnya kurang pada harihari Ahad berbanding dengan harihari biasa.  Bagi musim dingin, beliau mendapati bahawa perbezaan min suhu di antara bandar dan luar bandar ialah 1.0oF.  Angka yang serupa bagi harihari biasa ialah 1.1oF tetapi bagi hari Ahad perbezaan ini hanya sebanyak 0.5oF sahaja.  Kajian yang dibuat oleh Nieuwolt (1966) di Singapura pula tidak dapat menjelaskan perkara ini dengan tegas.  Menurut Nieuwolt, walau sekalipun ada perbezaan di antara harihari biasa dan hari Ahad, mungkin ianya dilindungi sama sekali oleh perubahanperubahan suhu harian yang terdapat di bandar tersebut.

Berdasarkan kepada kajian tadi dan lainlain yang telah dijalankan jelas bahawa kawasan bandar selalunya mempunyai suhu yang lebih tinggi daripada yang dialami di kawasan luar bandar, iaitu satu fenomena yang dikenal sebagai Pulau Haba.  Intensiti pulau haba ini berbeza dari satu bandar dengan satu bandar yang lain dan dari satu masa ke satu masa bergantung kepada keadaan cuaca mikro yang terdapat pada masa tersebut.  Di Kondon ianya 12oC (Rajah 26.6 dan Rajah 26.7).  Di bawah keadaan cuaca tenang dan tanpa awan, intensiti pulau haba ini boleh meningkat hingga ke 20oF (Duckworth & Sandberg, 1954).  Pada lazimnya terdapat beberapa sel sejuk dan panas di dalam pulau haba itu sendiri menggambarkan pengaruhpengaruh seperti medan kereta, kawasan tumbuhtumbuhan, kawasan lapang tanpa tumbuhantumbuhan dan sebagainya.  Diperhatikan juga bahawa garisan sesuhu menjadi rapat di sempadan kawasan bandar/luar bandar seolaholah seperti perenggan sejuk.

Pulau haba yang dialami di bandar ini mempunyai beberapa pengaruh lain.  Satu daripadanya ialah pengaruhnya terhadap kelembapan bandingan.  Telah diperhatikan bahawa nilai kelembapan bandingan diaras 2 meter di bandar adalah lebih rendah daripada yang terdapat di kawasan luar bandar.  Keseluruhannya, pengurangan kelembapan bandingan sebanyak 2  6% di bandar adalah perkara biasa.  Keadaan ini mungkin tidak benar bagi aras yang lebih tinggi di mana proses pembakaran yang terdapat di bandar dan menara penyejuk (cooling towers) akan mengeluarkan jumlah wap air yang banyak ke udara.

Bagi kawasan bandar digarislintang pertengahan dan tinggi, pulau haba ini juga telah dapat mengurangkan ulangan dan tempoh masa kejadian salji.  Lindgvist (1968) melaporkan bahawa di Lund, Sweden dalam salji berkurangan dari 8 sm di luar bandar kepada 3 sm sahaja di pusat bandar.

PenyelidikPenyelidik Yang Berkaitan Dengan Pulau Haba
Penyelidik                  

Tempat Penyelidikan Dijalakan
*Bornstein (1968)           New York, N.Y.                           
Lawrence(1968) New York, N.Y.                
Lindqvist (1968)            Lund, Sweden
Tamiya (1968)         Tokyo, Japan
*Clarke (1969)                 Cincinnati, Ohio
Goldreich (1969)               Johannesburg, S.A.
Munn et al (1969)           Toronto, Ont.
*Yap et al (1969)               Montreal, P.O.
*Davis & Pearson (1970)         Ft. Wayne, Indiana
Kopec (1970)              Chapel Hill, N.C.
O' Sullivan (1970)          New Castle, U.K.
*Roberts et al(1970)        Chicago, Ill.
*Bach (1971)                  Cincinnati, Ohio
Conrads & Van der Hage(1971) Utrecht, Neth
*Milst & Bowne (1971)         Ft. Wayne, Ind
*Mcklroy (1970)         Columbus, Ohio
*Oke & East (1971)         Montreal, P.Q.
*Bornstein et al (1972)       New York, N.Y.
*Ludwig & Dabberdt (1972)       St. Louis, Mo.
*Raman & Kelkar (1972)         Bombay, India
*Tyson et al                Johannesburg, S.A.
Sharon & Koplowitz (1972)    Ashdod, Israel
Clarke & Peterson (1973)   
Peschier (1973)
St. Louis, Mo
Austin, Texas
Sham (1973)  
Chan (1998)             
Kuala Lumpur, Malaysia
Georgetown, Malaysia



* Termasuk struktur suhu tegak

*****************************************************************************
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM

KULIAH 27

27.1    Komposisi Udara Atmosfera

27.2    Sifat Angin Di Bandar

27.3    Kabus dan Penglihatan Di Bandar

Rujukan

1. Kewson, E.W. (1951), "Atmospheric Pollution" in Compendium of Meteorology (Ed. Malone, T.F.), MS. 1139 57.

2. Landsberg, H.E. (1956), "The Climate of Towns", in Man's Role in Changing the Face of the Earth, (Ed., Thomas, W.L.) m.s. 584603.

3. Turner, W.C. (1955), "Atmospheric Pollution", Weather, Vol.  10, m.s. 1109.

4. Bach, W. (1971), "Atmospheric Turbidity in Greater Cincinnati", Geographical Review, Vol. 61, No. 4, m.s. 57394.

5. Bach, W. (1972), Atmospheric Pollution, McGraw Hill, 144 m.s.

6. Chandler, T.J. (1965), "City Growth and Urban Climates", Weather, Vol. 19, m.s. 1701.

7. Cramer, H.E. (1959), "A Brief Survey of the Meteorological Aspects of Atmospheric Pollution", Bulletin American Meteorological Society, Vol. 40, m.s. 16571.

8. Sham Sani (1975), Iklim Bandar dan Pencemaran Udara (DBP, Kuala Lumpur).

9. Sham Sani (1979), Aspects of Air Pollution Climatology      in a Tropical City, University Kebangsaan Press (Bangi).

10. Barry and Chorley (1971), Atmosphere, Weather and Climate (London), m.s. 294301.


27.1 Komposisi Udara Atmosfera

Menurut Landsberg (1956), akibat yang besar sekali terhadap iklim hasil daripada ubahsuai di bandarbandar besar dunia ialah perubahan komposisi udara dalam atmosfera.  Dalam satu perkataan "pencemaran udara" dapat kita menjelaskan fenomena ini.  Fenomena ini bukan baru tetapi sudah dikenali sejak kurun ketujuh belas di mana Evelyn (1661) dalam tulisannya tentang keadaan di London menjelaskan bahawa sementara tempattempat lain mempunyai udara yang bersih dan terang, keadaan atmosfera di London tercemar dengan satu lapisan/satu kumpulan awan sulphur yang menghalang sinaran matahari dari memasukinya.  Mengikut beliau juga, seseorang pengembara akan sudah pasti tahu dia telah sampai ke London kerana bau kotor dan busuk yang dirasai berbatubatu darinya dan bukan dinampaknya bandar itu.

Keadaan di London pada masa itu tidaklah begitu berbeza dengan apa yang terdapat pada masa ini.  Kalau adapun, suasana kekotoran udara telah menjadi bertambah buruk.  Ini dapat disaksikan dari episodepisod tertentu di London dalam tahun 1952.  Kekotoran udara bukan sahaja boleh merosakkan tumbuhtumbuhan tetapi juga kesihatan manusia.  Ia boleh menyebabkan sakit mata, bronchitis dan merbahaya kepada orangorang tua yang mengidap penyakit chronic pulmonary ataupun penyakitpenyakit cardiovascular.

Boleh dikatakan semua unsur iklim termasuklah bahang, awan, kabus dan penglihatan dipengaruhi oleh kekotoran udara.  Dengan cara tidak langsung, suhu, hujan dan kelembapan juga terlibat.  Secara kasar, jumlah kumin habuk yang terdapat di kawasan bandar bolehlah dianggap sebagai satu petunjuk menunjukkan sama ada keadaan kekotoran udara di situ serius atau tidak.  Satu daripada ukuran yang mudah tentang jumlah bahan ampaian yang terdapat di udara ialah berdasarkan jumlah nukleus pelowapan (atau aitken) yang mempunyai ukuran garipusat dari 0.01 hingga 0.10 mikron (u) konsantrasi nuclei begini telah diukur dan berpurata kirakira 9500/cm3 di kawasan desa di Britain tetapi mempunyai nilai kirakira 150,000/cm3 dan boleh meningkat sehingga 4,000,000/cm3 di kawasan bandar.  (lihat Jadual 1.2).  Dengan berdasarkan kumin habuk yang lebih besar yang garispusatnya daari 0.50 hingga 10.00u, yang juga menunjukkan kadar pencemaran udara di situ, Lobner (1935) telah memberikan anggaran kasar bagi bandar Leipzig.  Beliau mendapati angka 2530 kumin/sm.padu bagi pusat bandar dan angka sebanyak 1.0 2.0 kumin/sm.padu bagi kawasan yang berhampiran dengan pinggir bandar.  Kajiankajian lain juga telah dibuat di beberapa buah bandar berhubung dengan ampaian kumin pepejal.  Di Pittsburg, misalnya 610 tan habuk/batu persegi/tahun telah didapati.  Di musim panas, angka ini hanya 1.5 tan/batu persegi/hari, tetapi di musim dingin ia meningkat kelebihan dari 2.25 tan/batu persegi/hari (Ely, 1952).  Di Pittsburg, sebuah bandar pengilang keluli, sebahagian besar daripada kuminkumin habuk itu terdiri daripada:

Ferik oksid (Fe2 O3) 20%

Silika (SiO2)              16% Lainlain oksid logam termasuklah A12O3, PbO, TiO2, G2O3, V2O5, NiO, MnO3, CaO, MgO, ZnO, CnO, MoO3, SnO2 dan As3O3 tetapi jumlah
masingmasing hanyalah dari 0.0 hingga 3.0%.

Topografi satusatu bandar itu juga boleh menyebabkan berlakunya keadaan iklim yang menggalakkan kejadian asap.  Ini akan menjadi lebih dahsyat lagi sekiranya berlaku keadaankeadaan tenang dan olak suhu.  Keadaan seperti ini, misalnya, telah berlaku pada bulan Oktober, 1948 di Donora, Pennsylvania (12,000 orang penduduk).  Berikutan dengan kejadian ini, kesihatan 42.0% daripada penduduk di Donora telah dilapurkan tenganggu, dan 20 orang telah mati disebabkan oleh kejadian tersebut (Anon., 1949).  Angka ini adalah enam kali ganda jumlah kematian normal.  Bahanbahan kekotoran yang dilepaskan ke udara dari sumbersumber tertentu ada ditunjukkan dalam Jadual 1.3.

Di Los Angeles, keadaan olak suhu yang sering kali berlaku itu telah juga didapati memperhebatkan lagi keadaan kekotoran udara di kawasan tersebut, dan di sini, prosesproses pembakaran merupakan sumber penting yang membekalkan kuminkumin ke udara (lihat Jadual 1.4.).  Berdasarkan kerjakerja yang telah dijalankan di Eropah dan Amerika Syarikat, Landsberg (1956) telah menganggarkan secara umum kadar longgokan separuh daripada bahanbahan kekotoran udara yang sering kali ditemui di bandarbandar (lihat Jadual 1.5.).

Satu siri kajiankajian tentang sulfur dioksid oleh Air Hygiene Foundation (19371938) di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa, di 7 buah bandar besar, pusatpusatnya mempunyai konsantrasi SO2 yang lebih daripada kawasan luar bandar yang sejauh 25 batu darinya.  Dalam bandar yang mempunyai kadar pencemaran yang rendah sekali, nisbahnya 3:1 tetapi di dalam bandar yang mempunyai kadar pencemaran yang paling tinggi, nisbahnyaialah 10:1.  Purata nisbahnya ialah 5:1.

Akibat bertambahnya penggunaan bahan api seperti arang batu dan petroleum (minyak) kadar pencemaran udara dianggarkan akan berlipat ganda berpuluhpuluh kali dalam tahuntahun yang akan datang.  Walaupun sudah dianggarkan bahawa sumber arang batu dan minyak mungkin diguna habis oleh manusia pada satu hari kelak, kadar pencemaran tidak akan menjadi kurang.  Ini disebabkan oleh kemungkinan penggunaan bahanbahan api nukliar yang akan mengeluarkan bahanbahan pencemaran seperti gasgas nukliar dan bahanbahan kumin yang berciri nukliar.  Kemungkinan bahanbahan ini mengancam kesihatan manusia juga adalah amat besar.

Pada kesimpulannya semua kajiankajian tadi jelas menunjukkan bahawa berbanding dengan kawasan luar bandar, udara di sekitar kawasan bandar mempunyai komposisi yang agak berlainan hasil daripada proses urbanisasi, Khasnya perindustrian dan penambahan bilangan automobil.  Perubahanperubahan yang telah diperiksa juga mempengaruhi kebanyakan unsurunsur iklim dan cuaca di kawasan bandar yang termasuk bahangan suria, hujan, suhu, kelembapan bandingan, awan angin, sejatan, perpeluhan, pembentukan kabus dan lainlain.


27.2    Sifat Angin Di Bandar

Angin merupakan satu unsur iklim yang penting dalam iklim bandar kerana ianya bukan sahaja menjadi satu ejen penyejukan kepada bandar yang panas tetapi juga sebagai satu ejen pengawal pencemaran udara.

Kebanyakan kajian tentang iklim di bandar melaporkan bahawa di kawasan bandar angin adalah kurang laju berbanding dengan yang dialami di kawasan luar bandar.  Ini adalah disebabkan oleh kekasaran permukaan bandar yang menambahkan geseran terhadap angin.  Menurut Landsberg (1956, 1960), purata laju angin permukaan di bandar adalah 2030% kurang jika berbanding dengan luar bandar, anginangin kencang yang melampau (gusts) adalah 1020% kurang tetapi keadaan tenang pula adalah 520% lebih di bandar.  Walaupun demikian, Chandler (1965) melapurkan bahawa datadatanya dalam kajian di bandar London menunjukkan bahawa perbezaanperbezaan laju angin di antara bandar dan luar bandar bergantung kepada masa, musim dan laju angin itu sendiri.  (lihat Jadual 11.5).  Data itu menunjukkan bahawa pada waktu malam dan apabila laju angin sekil meso lemah atau hampirhampir tenang, laju angin di kawasan bandar adalah lebih kuat berbanding dengan yang diterima di kawasan laur bandar.  Sebaliknya pada waktu petang apabila halaju angin kuat, laju angin di kawasan bandar berkurangan berbandingan dengan yang dialami di lapangan terbang (yang terletak di luar bandar) apabila laju angin peringkat meso kuat.  Kejadian yang seperti ini adalah berkait rapat dengan pulau haba dan morfologi bandar itu sendiri.

Pengaruh daya geseran morfologi bandar terhadap tiupan angin telah ditunjukkan oleh Davenport (1965) sebagai berhubung rapat dengan angin kecerunan (gradient wind).  Hubungan ini dapat dinyatakan seperti berikut:

_        {  Z   }
U  =  VG {} ...... (1.2)
        {  ZG  }
        _
di mana  U  min laju angin permukaan
       
       VG  laju angin kecerunan

    Z, ZG  paras tinggi di mana ukuran angin
           permukaan dan angin kecerunan dibuat

           daya geseran

Nilai   dan ZG yang diperolehi oleh Davenport bagi kawasankawasan tertentu ditunjukkan dalam Jadual 5, sementara Rajah 1 menunjukkan purata profail angin yang menggambarkan pengurangan laju angin permukaan di kawasan bandar dan juga tingginya pengaruh geseran bandar terhadap laju angin.

Gambaran purata yang statik sepertimana yang ditunjukkan dalam Rajah 1 itu tidak dapat menunjukkan satu lagi aspek pengerakan udara di kawasan bandar, iaitu struktur gangguan yang sering terdapat di bandar.  Heurtier (dipetik dari Landsberg, 1974) cuba menggambarkan keadaan ini dengan mengemukakan satu profail faktor gustiness bagi bandar Paris.  Berdasarkan kajian ini, Heurtier telah mendapati bahawa nilai faktor ini adalah 3.6 kali lebih besar di pusat bandar berbanding dengan kawasan luar bandar.

Bandar mempengaruhi angin bukan sahaja dari segi mekanikal tetapi juga dari segi thermal. Dari segi mekanikal, pengaruh tersebut tidaklah besar bezanya dengan pengaruh sesuatu penghalang yang besar terhadap tiupan angin.  Selalunya ia menyebabkan halaju angin berkurangan.  Keadaan seperti ini telah dilaporkan oleh Kremser (1909) bagi bandar Berlin. Di Paris, Maurain (1947) pula melaporkan bahawa min had laju angin di pusat bandar ialah 5.1 batu/jam, sementara di kawasan luar bandar, angkanya ialah 10.1 batu/jam.  Di New York, angkanya ditunjukkan dalam Jadual 1.12.

Bagi kebanyakan bandar, ulangan masa tenang juga didapati bertambah (Nilainya berbanding dengan kawasan luar bandar ialah dari 5.0 hingga 20.0%).  Ada juga kajiankajian yang menyatakan bahawa oleh kerana sifatsifatnya yang tertentu, bandar boleh mewujudkan pusingan anginnya sendiri serupa dengan bayu daratbayu tasik.

Sistem angin ini, menurut hipotesis yang pernah dikemukakan bermula dari atas bandar yang "panas" itu menghala ke atas.  Angin sejuk dari kawasan luar bandar pula seterusnya, bertiup menghala ke kawasan bandar itu.  Berg (1947) menganggarkan bahawa perbezaan suhu sebanyak 5.0oF boleh mewujudkan angin selaju 7 batu/jam di sekitar satusatu bandar itu dengan syarat keadaan
angin bagi kawasan tersebut lemah.

Jadual 11.5: Purata kelajuan angin di Lapangan Terban London dan perbezaan-perbezaannya dari yang dialami di Kingsway ( m.s.1))
___________________________________________________________________

            0100 GMT        1300 GMT
___________________________________________________________________
            Mean    Excess    Mean    Excess
            Speed    Speed        Speed    Speed
___________________________________________________________________

DisemberFebruari    2.5    0/4        3.1    0.4

MacMei        2.2    0.1        3.1    1.2

JunOgos        2.0    0.6        2.7    0.7

SeptemberNovember    2.2    0.3        2.9    0.7

Year            2.2    0.3        2.9    0.7

___________________________________________________________________










Jadual 27.1: Seasonal Average Wind Speeds at Central Park Observatory and La Guardia Airport, New York


|                     |              Miles per Hour             |
|      Seasons        |_________________________________________|
|                     |             |              |            |
|                     |  La Guardia | Central Park | Difference |
|||||
|  Spring ..........  |     12.5    |     9.9      |    2.6     |
|                     |             |              |            |
|  Summer ..........  |     10.5    |     8.0      |    2.5     |
|                     |             |              |            |
|  Autumn ..........  |     11.2    |     8.4      |    2.8     |
|                     |             |              |            |
|  Winter ..........  |     14.4    |    11.1      |    3.3     |
|                     |             |              |            |




Jadual 1.12: Purata Halaju Angin Musiman di pusat pemerhatian entral Parak dan Lapangan Terbang La Guardia, New York
____________________________________________________________________________________

                    Batu seJam
____________________________________________________________________________________

 Musim
____________________________________________________________________________________

            La Guardia    Central Park    Perbezaan

 Musim Bunga    12.5        9.9        2.6

 Musim Panas    10.5        8.0        2.5

 Musim Gugur    11.2        8.4        2.8

 Musim Dingin    14.4        11.1        3.3


                     (Landsberg, 1956)
                     


Jadual 1.13: Angka Purata Halaju Angin di Lapangan Terbang London dan Kadar Kelebihannya berbanding dengan Kingsway, 19611962 (batu/jam)
____________________________________________________________________________________

                   0100 GMT          1300 GMT

                Min    Kelebihan    Min    Kelebihan

DisemberFebruari        5.6    0.9        6.9    0.9

MacMei            5.0    0.2        6.9    2.8

JunOgos            4.4    1.3        6.0    1.7

SeptemberNovember        4.6    0.5        5.8    1.5

Tahun                4.9    0.7        6.4    1.7
____________________________________________________________________________________

(Chandler, 1965)


Jadual 5: Parameter profail tegak angin bagi kawasankawasan tertentu
____________________________________________________________________________________

                Ekponen    Paras angin kecerunan

                        ZG (m)
____________________________________________________________________________________

Kawasan luar bandar
yang rata dan terbuka    0.16        270

Kawasan suburban        0.28        390

Kawasan bandar        0.40        420
____________________________________________________________________________________

(Sumber: Davenport, 1965)







III    Kabus dan Penglihatan di Bandar

Fenomena yang paling ketara yang dicatatkan dalam rekodrekod cuaca ialah pengurangan jarak penglihatan di bandarbandar besar akibat daripada pembentukan kabus.  Apabila bandarbandar semakin membesar dan perusahaan semakin bertambah, maka jumlah hari dalam setahun di mana terdapat kabus juga bertambah.  Howard (1883) mulamula memperkenalkan istilah "kabus bandar".  Pemerhatianpemerhatian beliau tentang pembentukan kabus di London adalah seperti berikut Januari 16, 1826 "pada pukul 1 petang semalam, kabus dalam London menjadi sangat tebal dan lampulampu dan lilinlilin terpaksa dinyalakan di semua kedaikedai dan pejabat.  Kenderaankenderaan dalam jalanraya juga terpaksa bergerak dengan perlahanlahan.  Pada masa yang sama, 5 batu dari pusat bandar, atmosfera di sana pula adalah bersih dan terang dengan sinaran matahari.

Kemudian selepas 4 generasi, dalam Disember 5 9, 1952, telah dilaporkan bahawa di pusat bandar London, terdapat kabus selama 114 jam.  Untuk 48 jam, ianya adalah sangat padat dan tebal, di mana jarak penglihatan cuma 30 kaki.  Bahanbahan particulate table diukur dan terdapat 4.5 milligram/cubic meter.  Ini adalah l0 kali lebih daripada nilai yang terdapat pada bulan dulu yang tidak ada kabus.  Sulfur dioksid pula diukur dan nilainya adalah 7 kali lebih daripada biasa.  Kematian meningkat daripada 250 kepada 900 sehari.  Seramai 4000 orang mati disebabkan oleh kabus itu. Bandar besar lain yang terpengaruh oleh kabus buruk ialah Paris dalam tahuntahun 1930 an.  

Kabus dan Penglihatan

Mengikut Landsberg (1956), akibat daripada penambahan bahanbahan pencemaran yang terdapat di kawasan bandarbandar besar dunia (secara purata bilangan bahanbahan pencemaran adalah 10 kali lebih padat di udara bandar daripada udara luar bandar), maka pembentukan kabus dan seterusnya penglihatan juga dipengaruhi secara tidak langsung.  Secara umum, jarak penglihatan semakin kurang semakin dekat dengan pusat bandar.  Ini disebabkan oleh kabus yang banyak berlaku.  Dalam kajian Landsberg tadi, yang berdasarkan datadata dari Lapangan Terbang Detroit (A.S.), beliau menunjukkan bahawa berbanding dengan kawasan bandar Detroit yang mempunyai penglihatan kurang daripada l batu sebanyak 149 jam setahun, lapangan terbang hanya mempunyai penglihatan <1 batu sebanyak 89 jam saja.  Landsberg (1960) juga menyatakan bahawa kawasankawasan metropolitan mempunyai 100% lebih banyak kejadian kabus dalam musim dingin dan 30% lebih banyak kejadian kabus di dalam musim panas.  Smith (1961) juga mengkaji perkara ini dan hasil keputusan beliau dapat ditunjukkan dalam Rajah 11.4.  Beliau menunjukkan bahawa kawasankawasan perindustrian melaporkan jarak penglihatan yang pendek dalam 2  3 kali lebih banyak hari dalam setahun daripada kawasankawasan desa.

Walaupun kejadian kabus adalah lebih banyak di bandar berbanding dengan kawasan luar bandar, kejadian kabus yang tebal dan padat adalah kurang.  Chandler (1965) melaporkan bahawa kejadian kabus yang banyak di bandar adalah disebabkan oleh pencemaran udara dan angin yang kurang laju, tetapi serapan dan simpanan haba yang berlebihan di pusat bandar menghalang pembentukan kabus yang tebal seperti yang terdapat di luar bandar.  Chandler juga menggunakan data dari Shellard (1959) untuk menunjukkan perkara ini.
            
****************************************************************************UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
Pusat Pengajian Ilmu Kemanusiaan

HGF 223 CUACA DAN IKLIM

KULIAH 28

28.1    Bahangan Suria Di Bandar

28.2    Kelembapan Di Bandar

28.3    Kerpasan Di Bandar


Rujukan

1. Lowry, W.P. (1967), "The Climate of Cities", Scientific American, Jilid 217, No. 2, m.s. 1523.

2. Landsberg, H.E. (1970), "ManMade Climatic Changes", Science, Jilid 170, m.s. 126574.

3. Sham, S. (1975), Iklim Bandar dan Pencemaran Udara (DBP) Kuala Lumpur.

4. Sham Sani (1979), Aspects of Air Pollution Climatology in a Tropical City, UKM Press (Bangi).

5. Sham sani (1983), Pengantar Cuaca dan Iklim (DBP) Kuala Lumpur.


28.1    Bahangan Suria Di Bandar
     
Dalam kursus AD 231 tahun lepas, kita telah perhatikan bagaimana sebahagian daripada bahang solar diserap oleh awan, Co2, Wap air dan lainlain kumin di atmosfera dan juga bagaimana sebahagian daripada bahang pula dibalikkan oleh awan, Co2, wap air dan khasnya oleh bahanbahan pencemaran seperti particalate, habuk, sulphur dioxida, dan lainlain.  Bahang yang dibalikkan itu sebahagian besarnya terus menuju ke angkasa lepas dan terus dihilang.  Jadi, jumlah bahang yang sampai ke permukaan bumi bergantung kepada komposisi udara di satusatu tempat.  Oleh sebab udara bandar mempunyai lebih banyak bahanbahan p., maka sudah tentu kawasan bandar mempunyai bahang solar yang kurang daripada yang diterima di desa.

Menurut Barry & Chorley (1970), kesan yang amat langsung akibat daripada pencemaran udara ialah pengurangan bahang solar yang masuk ke permukaan bumi.  Secara am, pencemaran udara dan seterusnya pembentukan kabuskabus telah menyebabkan kebanyakan bandarbandar di Britain hilang sebanyak 2555% daripada bahang solar yang masuk ke atmosfera bandarbandar itu dalam bulan NovemberMac.  Dalam 1945, telah dianggarkan bahawa Leicester menghilang sebanyak 30% daripada bahang solar yang masuk pada musim dingin dan sebanyak 6% musim panas.  Kehilangan bahangan yang banyak sekali berlaku apabila pancaran matahari mengenai bahanbahan pencemaran dan/atau kabus pada sudutsudut yang rendah.  Berbanding dengan bahang yang diterima di luar bandar, bandar Vienna kehilangan 1521% bahangan apabila sudut matahari ialah 30%, tetapi pengurangan bahangan ke 2936% apabila K (m) ialah 10o.  Jadi, secara umum, jumlah bahangan yang dibalikkan bergantung kepada sudut matahari di mana K yang kecil (rendah) membolehkan bahanbahan pencemaran yang terapung di udara membalikkan lebih banyak bahangan daripada K yang besar (tinggi).  Jadi, kawasankawasan yang terletak di garislintang yang tinggi sentiasa mengalami lebih banyak kehilangan bahangan sekiranya berbanding dengan kawasankawasan yang terletak di garislintang yang rendah.

De Boer (1966) Rotterdam Pusat Bandar 36% kurang daripada pinggir bandar dan 1317 kurang daripada luar bandar.  Bagi bandar London, nilai kehilangan bahangan adalah sebanyak 3.5% semasa sudut pancaran matahari 30o, dan 12.8% semasa sudut pancaran (m) hanya 14.3% (Chandler, 1965).  Angkaangka bagi bulanbulan Februari dan Mac (M. Dingin di mana K (m) ialah rendah) ialah 9.7 dan 16.0% sementara bagi bulanbulan Jun & Julai [M. Panas di mana K (m) lebih besar] terdapat angkaangka 6.2 dan 8.2%.

Chandler (1965) juga melaporkan bahawa kadar pengaruh bandar London terhadap bahangan bergantung kepada taburan dan ketumpatan kabus dan juga bentuk mukabumi.  Kadar kekurangan ini paling tinggi di kawasan rendah, di bahagian tengah dan timur laut bandaraya London, sementara di tempattempat tinggi seperti Hampstead Heath, Horrow Hill dan Black Heath kadar kekurangannya  agak rendah kerana udaranya tidak begitu kotor dan kejadian kabus juga tidak begitu kerap.

Kadar kurangnya pancaran matahari di pusat bandar London berbanding dengan kawasan sekitarnya adalah lebih jelas dan ini dapat diperhatikan dari Jadual 1.6 dan Rajah 7.5.

Berhubung dengan taburan spektra bahang itu pula, beberapa pendapat telah dikemukakan.  Buttner (1929), misalnya, mendapati bahawa di Berlin dan Potsdam, Negeri Jerman, semua jarak gelombang menjadi lemah berkadar dengan jumlah kurangnya keamatan bahang yang tiba.  Maurain (1947) pula mendapati bahawa taburan spektra bagi bandar Paris adalah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 28.1.


Jadual 28.1: Taburan Spektra Bahang Solar di Paris, Negeri Perancis
(peratus daripada jumlah intensiti)
__________________________________________________________________

        Lampau    Ungu     Ungu                Pancaran Pra-Merah                        Cahaya yang boleh dilihat         
||
|                                                               |
|  Pusat Bandar        0.3      2.5       43              54    |
|                                                               |
|  Pinggir Bandar      3.0      5.0       40              52    |
|                                                               |

                                         (Maurain, 1947)


28.2    Kelembapan Di Bandar

Walaupun terdapat kajiankajian yang terhad tentang soal kelembapan di kawasan bandar, adalah disetujui oleh kebanyakan ahliahli kajiklim bandar bahawa nilai purata kelembapan bandingan di bandar adalah beberapa peratus lebih rendah daripada terdapat di kawasan luar bandar.  Sebab yang utama ujudnya di antara perbezaan bandar dan luar bandar ialah kadar sejatan dalam bandar adalah lebih rendah daripada yang terdapat di luar bandar akibat daripada perbezaan dari segi sifat permukaan.  Kawasan luar bandar adalah terdiri daripada tumbuhtumbuhan yang menyimpan air hujan di tanah sementara permukaan batu, concrete, aspalt dan lainlain bahan yang tidak telapair menyebabkan kadar larian air permukaan yang tinggi.  Akibatnya jumlah air yang dapat disejat ke udara adalah terhad di bandar.  Walaupun telah didapati bahawa wap air yang dihasilkan oleh prosesproses pembakaran boleh meninggikan kadar kelembapan bandingan di bandar, ini jarangjarangnya berlaku kerana wap itu cepat meresap ke atmosfera atas dan tidak dapat menambahkan kadar kelembapan di lapisanlapisan udara dekat dengan permukaan, kecuali semasa oleh suhu.  Pada keseluruhannya, bandar adalah lebih kering berbanding dengan luar bandar.  Ini benar bagi K.B. ataupun K. Mutlak.

Variasi/perubahanperubahan dalam nilai K.B. di kawasan bandar juga disebabkan oleh perubahanperubahan suhu.  Jadi, akibat daripada kesan pulau haba bandar, maka nilai K.B. di bandar adalah lebih rendah daripada yang terdapat di kawasan luar bandar.  Perbezaan maksima berlaku semasa waktu malam di mana intensiti pulau haba bandar adalah amat besar sekali.  [Chandler (1967)].

Sebenarnya data tentang kelembapan ini agak terhad dan ini telahpun diulas oleh Kratzer (1937).  Walau bagaimanapun, bolehlah dianggap bahawa kawasan bandar pada keseluruhannya adalah kirakira 6.0% lebih kering daripada kawasan luar bandar (Landsberg, 1956).  Bagi satusatu tahun, perbezaan minima terdapat di musim dingin (2.0% lebih rendah di bandar) dan perbezaan maksima terdapat di musim panas (8.0% lebih rendah di bandar).  Ini bukanlah sematamata disebabkan oleh hakikat bahawa kawasan bandar mempunyai suhu yang lebih tinggi daripada kawasan luar bandar tetapi juga disebabkan oleh kadar larian air yang cepat di bandar dan tumbuhtumbuhan yang sungguh kurang di bandar menyebabkan proses sejatan pepeluhan berlainan sekali dengan apa yang dialami di kawasan luar bandar Sasakura (1965) Tokyo 5% lebih rendah daripada suburb Chandler (1965) London juga 5% less.

Perbezaan di antara bandar dan kawasan luar bandar dari segi kelembapan bandingan ini dapat dilihat dari perbezaan yang terdapat di antara West Malling dan Kensington Palace dalam Jadual 1.11.  Di antara lain, ia menunjukkan bahawa walaupun terdapat perbezaan di antara West Malling dan Kensington Palace, tetapi kadar perbezaan tersebut adalah kecil.  Perbezaan maksima terdapat dalam bulanbulan Mac, April, Mei dan Ogos sementara perbezaan minima pula terdapat dalam bulanbulan Jun, Julai, September, Oktober, Januari dan Februari.

Berbeza dengan purata perbezaan kelembapan bandingan bagi satusatu tahun, kadar perbezaan kelembapan bandingan harian adalah lebih besar (lihat Rajah 1.6) dan di setengahsetengah tempat perbezaan ini boleh meningkat lebih daripada 20.0%.


28.3    Kerpasan Di Bandar

28.3.1 Hujan

Sesebuah bandar juga mempengaruhi kejadian dan jumlah hujan disekitarnya.  Secara am, frequensi dan jumlah hujan akan bertambah banyak di pusat bandar berbanding dengan kawasan luar bandar.  Ini adalah disebabkan oleh beberapa faktor;

(i)   Sumbersumber pembakaran menambahkan kepada udara bandar lebih banyak wapwap air terutamanya industri yang menggunakan kuasa wap atau "steam".  Pertukaran dari segi kelembapan udara akan berlaku, iaitu K. bandingan menjadi lebih tinggi dan ini akan seterusnya menambahkan keupayaan atmosfera di bandar untuk menghasilkan hujan.

(ii)  Suhu kawasan bandar yang lebih tinggi menggalakkan perolakan thermal.  Ini bermakna lebih banyak selsel udara panas yang mengandungi wapwap air akan naik ke atmosfera atas dan seterusnya dipelowapkan untuk menjadi hujan nanti.  Tanpa udara yang naik ke atas, kejadian hujan hanya bergantung kepada lembapan yang ditiupkan angin dari kawasan lain, umpamanya hujan bukit/perenggan.

(iii) Sifat permukaan bandar yang begitu kasar akibat daripada bangunanbangunan yang beraneka bentuk dan berlainan dari segi ketinggian, akan menambahkan turbulen mekanika apabila dilalui angin.  Bangunanbangunan tinggi menjadi halangan kepada angin dan menambahkan gangguan mekanika yang memaksa udara naik ke atas.  Kenaikan udara secara gangguan mekanika ini juga akan membentuk hujan nanti.

(iv) Akhir sekali, soal berhubungan dengan pengaruh bandar       terhadap hujan adalah dikatakan berkait rapat dengan kekotoran udara.  Sebagaimana yang kita telah lihat dalam kuliah tentang komposisi udara, jumlah nukleus pelowapan, khasnya jenis nukleus Aitken yang mempunyai sifat cintair adalah 10 hingga 15 kali lebih banyak di kawasan bandar berbanding dengan kawasan luar bandar.  (Jadual 1.2).  Ini bermaksud bahawa proses pembentukan hujan dipercepatkan akibat dengan wujudnya nukleusnukleus pelowpan ini.  Nukleus ais juga didapati beberapa kali ganda lebih banyak di udara bandar.  Kesemua ini bukan saja akan meninggikan jumlah hujan di bandar tetapi juga kelowapan/frequensi berlaku hujan.


Jadual 28.2: Jumlah nukleus aitken/sm. padu
___________________________________________________________________

                Bilangan    Purata        Jumlah

Bandar (>100,000 orang)    28        147,000    4,000,000

Pekan  (<100,000 orang)    15        34,300    400,000

Luar Bandar            25        9,500        330,000
___________________________________________________________________
(Landsberg 1937)


28.3.2 ContohContoh Kesan Bandar Terhadap Hujan

Schmauss (1927), dalam kajiannya di bandar Munich, adalah salah seorang ahli sains yang mulamulanya mendapat tahu bahawa jumlah hujan dan kekerapan berlakunya hujan adalah lebih tinggi di bandar.  Dalam kajiannya beliau mendapat tahu bahawa bilangan hari secara purata yang mempunyai hujan di antara 0.0040.2 inci adalah 144 di bandar Munich dan cuma 130 hari di luar bandar.  Ini merupa perbezaan 11%.  Jumlah hujan juga bertambah banyak di pusat bandar, di mana kawasan timur bandar lebih dipengaruhi daripada kawasan barat bandar itu.  Frequensi hujan batu (hail) dan hujan ributpetir (thunderstorn) juga lebih tinggi.

Bogolepow (1928) dalam kajiannya di Moscow, melaporkan bahawa nilai hujan purata tahunan di antara bandar dan luar bandar ialah 23.95 inci dan 21.25 inci, satu perbezaan kirakira 10%.  Kemudian Ashworth (1929) telah mengkaji bandar perindustrian Rochdale di England.  Dalam tiga tempuh, tiaptiap mempunyai sepuluh tahun, beliau mendapati jumlah hujan (lihat Table 19).  Di kawasan bukan perindustrian yang berdekatan dengan Rochdale, tidak ada perubahan jumlah hujan.  Jadual ini menunjukkan penambahan sebanyak 5.84 inci, iaitu 13%.  Beliau juga memerhatikan bahawa terdapat perbezaan besar di antara purata hujan dalam harihari bekerja dengan hari Ahad (hari cuti).  Pada harihari Ahad & Cuti, terdapat purata 0.37 inci kurang hujan.  Ini mungkin disebabkan oleh kekurangan nukleusnukleus pelowapan + wap air yang dikeluarkan oleh industriindustri.  


Jadual 28.3: Purata Hujan di Rochdale, England
___________________________________________________________________

Dekad                Nilai Purata tahunan (inci)
__________________________________________________________________

18981907                42.81

190817                45.83

191827                48.65
___________________________________________________________________
(Sumber: Ashworth, 1929)


Kratzer (1937) dalam kajian di bandar Nurnberg (Germany) terdapat 32.3 hari setahun di bandar mempunyai hujan ributpetir tetapi cuma 27.8 hari setahun di lapangan terbang bandar itu (luar bandar).

Wiegel (1938) telah mengkaji kesan aktiviti perindustrian Kawasan Ruhr (Germany) terhadap hujan. Datadata beliau adalah dari 18911925.  Dalam kawasankawasan semulajadi (berhutan) purata hujan tahunan ialah 30 inci, dalam zonzon perindustrian, jumlahnya ialah 1.5 inci lebih tinggi, iaitu satu kelebihan sebanyak 5%.  Jumlah hari berhujan di kawasankawasan perindustrian ialah 2030 hari lebih daripada nilai 170 hari berhujan di kawasan yang tidak dicemarkan, iaitu satu penambahan 12.18%.

Landsberg (1956) dalam kajiannya di Tulsa, Oklahoma, A. Syarikat, sebuah bandar yang telah berkembang dengan begitu pesat sejak 1890.  (lihat Table 20).  Bandar itu telah berubah dari sebuah bandar perdagangan Indian kepada sebuah bandar perindustrian.  Dalam Table 21 nilainilai jangkaan telah diperolehi dengan pengiraan yang mengecualikan kesan bandar, iaitu seolaholahnya tidak ada bandar.  Mulamulanya (18911900) perbezaan adalah minima tetapi berubah menjadi besar sejak tempoh 191120.

Jadual 28.4: Populasi Dekad dari Banci di Tulsa, Oklahoma, Amerika Syarikat
___________________________________________________________________

Tahun            Jumlah Penduduk
___________________________________________________________________

1890                    -
                                   
1900                    1,390

1910                    18,182

1920                    72,075

1930                    141,258

1940                    142,157

1950                    182,740

1990                    .........
___________________________________________________________________


Jadual 28.5: Purata Kerpasan Tahunan di Tulsa berbanding dengan Pengaruh Bandar yang dianggarkan
____________________________________________________________

                        Dekad

        18911900    19011910    19111920    19211930    19311940    19411950
__________________________________________________________________________________________

Kerpasan sebenar
  (inci)        34.93        36.75        37.91        42.10        38.15        42.91

Kerpasan dianggar
  (inci)        35        36        34        39        36        40

Peratusan lebihan
  kerpasan    0        2        10.5        7.2        4.8        6.8

_________________________________________________________________________________________

Untuk tempoh 19391952, iaitu 14 tahun, Landsberg juga telah membuat perbandingan hujan di antara bandar Tulsa dengan luar bandar  (Table 22).



Jadual 28.6: Perbandingan Kerpasan di Tulsa: Bandar dengan Lapangan Terband (Luar bandar)
____________________________________________________________________________________

            AprilSep    OkkoberMac    Tahun
___________________________________________________________________

Purata kerpasan di bandar
  (inci)            27.73        13.95        41.68

Perbezaan di antara bandar
 dan lapangan terbang
  (inci)            1.27        1.57        3.20

Peratusan lebihan di
 bandar        4.7        11.5        7.7

Bil. bulan bandar mengalami
 kerpasan lebih    55 (66)*    61 (73)*    116 (69)

Bil. bulan lapangan terbang
 mengalami kerpasan
 lebih            29 (34)    23 (27)    52 (31)
___________________________________________________________________

* Angka dalam kurungan ialah peratusan



28.3.4 Pola Hujan Di Sekitar Kuala Lumpur

Min hujan tahunan, berdasarkan pengiraan bagi jangkamasa 19541964, bagi bandar Kuala Lumpur dan kawasan sekitarnya ditunjukkan dalam Rajah 2.3.  Dari rajah ini, jelas bahawa ada dua kawasan yang menerima hujan maksima:  kawasan di sekitar Ladang Bangsar dan satu lagi di sekitar kawasan Kerja Air Ampang di sebelah timur.  Keduadua kawasan ini terletak di kawasan tanah tinggi, tetapi sungguhpun begitu sifat perhubungan di antara mukabumi dan pola hujan di kawasan Kuala Lumpur ini tidaklah boleh dianggap sebagai mudah kerana ada juga kawasan tanah tinggi yang lain seperti di arah utara di mana tidak terdapat hujan maksima.  Dari Ladang Bangsar dan kawasan Kerja Air Ampang, jumlah hujan berkurangan ke arah utara dan selatan, meningkat ke had minima sebanyak 77.9 inci di Petempatan Orang Asli di Gombak.  (Soal sama ada bandar mengubah jumlah ataupun jenis hujan masih lagi tidak jelas.  Satu daripada kerumitan besar di sini ialah kesukaran untuk mengasingkan pengaruh bandar daripada pengaruh iklim sinoptik dan topografi).

28.3.5 Hujan Asid

Satu perkara yang barubaru ini telah menarik perhatian penduduk di Malaysia, terutamanya di kawasankawasan perindustrian ialah kejadian hujan asid.  Ini telah dilaporkan dibeberapa surat khabar tempatan.  Hujan asid boleh didefinasikan sebagai hujan yang mempunyai nilai PH kurang daripada 5.65.  Nilai PH yang rendah ini adalah disebabkan oleh larutan kandungan Co2 di atmosfera dalam air hujan.   Dalam keadaan semulajadi, kandungan Co2 di atmosfera adalah rendah dan nilai PH mungkin berada di dalam lingkungan 6.0 ke 6.5.  Akan tetapi, sumbersumber pembakaran daripada kilangkilang industriindustri besar telah menambhkan Co2 ke dalam atmosfera dengan banyaknya.  Hujan asid juga dianggap berlaku di kawasankawasan industri akibat dariapda larutan air hujan dengan oxidaoxida nitrogen dan Sulfur daripada atmosfera.  Clark, H.C. dan rakanrakannya (1980) telah kaji tentang hujan asid di Venezuela dan keputusan daripada 23 hujan ribut memberi nilai PH purata serendah 4.65.  Di kawasan lain yang dikaji, seperti di Mnaus, Brazil, nilai yang rendah 3.6 telah diperolehi.  Kesankesan hujan asid adalah seperti:

(i)    merosakkan warnawarna bunga dan juga baju/kain.
(ii)    menyebabkan kejatuhan rambut manusia.
(iii)    menyebabkan kerosakan zatzat makanan tumbuhan di tanah.
(iv)    membunuh bakteriabakteria yang menjalankan proses pereputan.
(v)    Memutuskan kitarankitaran nutrient dalam tanah.
(vi)    membocorkan bumbungbumbung zinc.

28.3.6 Salji

Kerpasan yang turun sebagai salji patut diberi timbangan yang sesuai kerana ia merupakan satu petunjuk yang agak sensitif berhubung dengan perbezaanperbezaan iklim yang terdapat di antara kawasn bandar dengan luar bandar.  Ulangan salji bergantung kepada suhu udara, dan sepertimana yang akan kita lihat nanti suhu udara adalah lebih tinggi di kawasan bandar daripada di kawasan luar bandar.  Ini bermakna bahawa jumlah hujan yang turun dalam bentuk salji adalah kurang bagi kawasan bandar berbanding dengan kawasan luar bandar.  Kassner (1917), misalnya melaporkan keadaan ini di Berlin.

Beliau mendapati bahawa apabila salji dialami di luar bandar, kawasan bandar mengalami salji hanya 72.0% sahaja daripada masamasa tersebut.  Bagi 14.0% daripada masamasa itu pula, salji di bandar didapati bercampur dengan hujan;  7.0% daripada kawasan bandar hanya menerima hujan sahaja tanpa salji.  Bagi 7.0% yang selebihnya itu, kawasan bandar m tidak menerima apaapa jenis hujan pun.

Maurain (1947) juga mendapati keadaan yang sama bagi Paris.  Pada keseluruhannya, telah didapati bahawa kawasan bandar mengalami salji sebanyak 10 hari/tahun, sementara kawasan luar bandar 14 hari/tahun.


28.4 Awan Di Bandar

Dengan bertambahnya jumlah hujan di kawasan bandarbandar besar, maka boleh juga dianggap bahawa kawasan bandar mempunyai perlindungan awan yang lebih daripada kawasan desa.  Ini adalah berkait rapat dengan kandungan nukleusnukleus pelowapan yang tinggi di udara bandar yang cepat menarik wapwap air.  Ini akan seterusnya membentuk titiktitik awan yang terapungrapung sebagai kumpulan awan.

Rekodrekod iklim juga menunjukkan bahawa bagi kebanyakan bandar, kadar awannya adalah lebih besar berbanding dengan kawasn luar bandar.  Pengaruh ini selalunya jelas bagi kawasan metropolis yang luas, Landsberg (1962) 510% lebih awan di kawasan bandar.  Walaupun begitu, purata perbezaannya dianggarkan kurang daripada 1/10.  Bagi setengahsetengah tempat pengaruh perbandaran terhadap awan agak lebih jelas di m musim dingin daripada di musim panas, sementara bagi setengahsetengahnya pula pengaruh ini lebih jelas dalam musim panas daripada dalam musim dingin.  Munich, misalnya mempunyai kadar tambahan sebanyak 8.0% dalam musim panas, sementara dalam musim dingin angkanya hanya 3.0% sahaja (Kratzer, 1937).

Bagi Bandaraya London, berdasarkan rekod 19481960, kadar kelebihan awan di antara Kew dan lapangan terbang London ialah 0.1 okta pada jam 0900, 0.2 okta pada jam 1500 dan 0.1 okta pada jam 2100 G.M.T.  Kadar perbezaan dilaporkan terbesar dalam musim panas dan paling kurang dalam musim dingin.  Dalam masa 13 tahun ini, hari cerah di Kew dilaporkan telah berkurangan sebanyak 6.2% sementara hari berawannya pula bertambah sebanyak 5.9% berbanding dengan apa yang dialami di lapangan terbang London.  Ini menunjukkan bahawa awan bertambah di London terutama di musim panas dan satu daripada sebabnya ialah terdapatnya kejadian terbulen (mekanikal dan thermal) di atas bandar tersebut.

Pada satusatu hari, kadar tambahan awan di kawasan bandar dapat di perhatikan dengan jelas terutama di waktu awal pagi.  Ini disebabakan oleh bilangan kejadian kabus yang tinggi di kawasan bandar.  Di waktu tengah hari, terdapat satu lagi kadar tambahan terutama awan kumulus, di sebabkan oleh perolakan.  Di waktu petang, perbezaan di antara bandar dan kawasan luar bandar adalah kecil.

*****************************************************************************