EVAPORASI DAN EVAPOTRANSPIRASI

I.    EVAPORASI

Evaporasi atau penguapan adalah proses pertukaran (transfer) air dari permukaan bebas (free water surface) dari muka tanah, atau dari air yang tertahan di atas permukaan bagunan atau tanaman menjadi molekul uap air di atmosfer.

Proses ini sebenarnya terdiri dari dua kejadian yang saling berkelanjutan yaitu :

a.Interface Evaporation : yaitu proses pertukaran air di permukaan menjadi uap air di permukaan (interface) yang besarnya tergantung dari energi dalam yang tersimpan (stored energy)

b.Vertical Vapor Transfer : yaitu perpindahan lapisan udara yang jenuh uap air dari interface ke lapisan di atasnya, dan hal ini bila memungkinkan proses penguapan akan berjalan terus. Transfer ini dipengaruhi oleh kecepatan angin, topografi dan iklim lokal. Disamping itu penguapan juga dipengaruhi oleh kelembaban udara, tekanan  udara, kedalaman air dan kualitas air.

Soil Evaporasi adalah penguapan yang terjadi dari permukaan tanah tanpa ada tanaman di atasnya (bare soil).

Menghitung Evaporasi

Didalam analisa mendapatkan besarnya evaporasi dibedakan menjadi dua yaitu evaporasi dari permukaan air bebas dan evaporasi dari permukaan tanah.

a. Evaporasi dari permukaan air bebas

Pada dasarnya evaporasi terjadi karena perbedaan tekanan uap dari udara pada permukaan air dan dari udara di atasnya.

Perumusan dasarnya (Dalton) adalah sebagai berikut :

E=C(e_w-e_a)f(u)

dimana :

E = evaporasi dari permukaan air (open water)

C = koefisien tergantung dari tekanan barometer

u = kecepatan angin

ew = tekanan uap jenuh muka air danau

ea = tekanan uap udara di atasnya

Kedalaman air juga mempengaruhi evaporasi, karena untuk menaikkan temperatur air yang mempunyai lapisan tebal (dalam) lebih banyak diperlukan panas dari pada yang mempunyai lapisan tipis (dangkal). Untuk penyinaran matahari yang sama maka akan lebih banyak menaikkan temperatur air yang dangkal dari pada yang dalam, hingga evaporasi pada air yang dangkal lebih banyak.

2. Neraca Air (water Budget)

Perhitungan evaporasi dengan cara ini disebut juga dengan storage equation approach, yaitu dengan menarik suatu keseimbangan yang tetap pada semua air yang masuk dan meninggalkan daerah aliran (catchmen, drainage basin).

Bila hujan jatuh di daerah aliran dan dapat diukur, kemudian aliran yang terjadi akibat hujan tersebut pada suatu titik pengamatan (check point/out let) juga dapat diukur, maka yang menyebabkan tidak sama antara besarnya hujan yang jatuh dengan besarnya aliran yang terjadi ada tiga, yaitu :

• Perubahan storage dalam daerah aliran, salah satunya adalah danau atau air tanah (aquifer).

• Perbadaan dalam aliran air tanah yang masuk dan keluar dari daerah aliran.

•Karena evaporasi dan transpirasi.

• Perubahan storage dalam daerah aliran, salah satunya adalah danau atau air tanah (aquifer).

• Perbadaan dalam aliran air tanah yang masuk dan keluar dari daerah aliran.

•Karena evaporasi dan transpirasi.

Persamaan storage secara umum adalah sebagai berikut :

E=P+S_i±W_o+S_o+∆S

dimana :

E = evaporasi

P = total persipitasi

Si = surface inflow (kalau ada)

GWo = ground water out flow

So = surface out flow

ΔS = perubahan storage dipermukaan dan dibawah permukaan (sub surface)

Semua besaran dinyatakan dalam mm. Yang sulit dari cara ini adalah pengukuran keluar masuknya air tanah hingga ketelitiannya jauh pengukuran keluar masuknya air tanah hingga ketelitiannya jauh berbeda dengan pengukuran lainnya.

3. Pemakaian alat dilapangan

Besarnya evaporasi dapat diukur dilapangan dengan memasang alat pengukur evaporasi yaitu atmometer atau pan evaporasi. Atmometer adalah alat pengukuran evaporasi yang kecil yang biasa dipakai dalam stasiun meteorologi. Hasilnya bukan data evaluasi absolut, akan tetapi memberikan perbandingan.

Ada tiga type atmometer yaitu type Piche, type Livingston dan type Bellani. Pengukuran evaporasi dengan pan banyak dilakukan dengan di lapangan (dalam stasiun meteorologi).Banyak jenis pan yang dipakai diantaranya class A Pan Evaporation, Sunken Pan dengan type Colorado, Young dan BPI, serta Floating Pan.

a. Class a Pan evaporation

Merupakan pan yang terbuat dari logam diletakkan di atas permukaan tanah pada susunan kayu setinggi 6 in. Tinggi pan 10 in dengan diameter 4 feet yang di dalamnya diisi air dengan ketinggian sesuai dengan standard ukur di dalamnya (Gambar 4.1) yang mempunyai ketinggian 7 in – 8 in. Besarnya evaporasi adalah dengan melihat perubahan tinggi muka air terhadap tinggi standard ukurnya. Besarnya evaporasi di pan bukan merupakan besarnya evaporasi yang sebenarnya (actual evaporation) tetapi masih harus dikalikan dengan koefisien pan yang harganya lebih kecil dari satu. Hal ini disebabkan karena kemampuan menyimpan panas berbeda antara pan dan danau, juga terjadi pertukaran panas antara pan dengan tanah, air dan udara disekitarnya. Untuk class A evaporation besarnya koefisien pan adalah 0,6 – 0,8.

b. Sunken Pan

Sejenis pan yang sebagian ditanam masuk ke dalam tanah dengan maksud memasukkan faktor pengaruh tanah terhadap penguapan. Ada tiga jenis Sunken Pan yaitu, Colorado Sunken Pan yang mempunyai penampang 3 feet persegi dan tinggi 18 in dengan koefisien pan 0,79 – 0,98.

Jenis yang kedua adalah Young Screened Pan yaitu pan yang mempunyai diameter 2 feet dan tinggi 3 feet dengan koefisien pan 0,91 – 0,99 (mendekati satu). Jenis yang ketiga adalah BPI pan (Bureau of Plant Industry) yang mempunyai diameter 6 feet dan tinggi 2 feet dengan koefisien pan 0,91 – 0,99 (mendekati satu).

c. Floating Pan

Untuk memasukkan faktor pengaruh massa air terhadap penguapan dipakai jenis pan yang lain yaitu Floating Pan yang pada dasarnya adalah sama dengan pan yang lain tetapi diapungkan di atas permukaan air (danau). Pan jenis ini mempunyai koefisien 0,8.  

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

•Bila muka air turun dari standar ukur dan pada hari itu tidak terjadi hujan, maka besar evaporasi yang terjadi di pan adalah sama dengan besarnya tinggi air yang ditambahkan dalam pan supaya muka air mencapai tinggi standar.

•Bila muka air turun dari standard ukur dan pada hari itu terjadi hujan, maka besar evaporasi yang terjadi di pan adalah sama dengan besarnya tinggi air yang ditambahkan dalam pan supaya mika air mencapai tinggi sudut standar ditambah tinggi hujan pada hari itu.

•Bila muka air naik dari standard ukur dan pada hari itu terjadi hujan, maka besarnya evaporasi yang terjadi di pan adalah sama dengan tinggi hujan yang terjadi hari itu dikurangi dengan tinggi air yang dibuang dari pan supaya muka air mencapai tinggi standar.

II.          EVAPOTRANSPIRASI

Evapotranspirasi merupakan proses total dari perpindahan air ke atmosfir dari permukaan tanah yang bervegetasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi diantaranya adalah:

·         Ketersediaan air

·         Faktor-faktor tanaman

·         Kondisi meteorologis

Selama ketersediaan air cukup, evapotranspirasi akan berlangsung pada laju yang maksimum tergantung hanya pada energi yang tersedia dan pengontrolan oleh vegetasi.

1.      Ketersediaan air

Evaporasi tanah : air dievaporasikan pada permukaan tanah pada laju yang sama dengan permukaan air bebas selama tanah basah dan tidak dinaungi tanaman

Air tanah utk tanaman: kontribusi evaporasi tanah terhadap total evapotranspirasi menurun sejalan dengan meningkatnya penutupan tanaman

2.      Faktor tanaman

Tahanan dalam tanaman : diatur oleh tahanan stomata dan tahanan stomata dipengaruhi oleh suhu daun, cahaya,potensi air dan perbedaan tekanan uap

Pengaruh penutupan tanaman:

- tanaman yang ditanam dalam barisan biasanya tidak menutupi permukaan tanah sepenuhnya

- Sebelum tanaman menutup permukaan tanah sepenuhnya,arah barisan tanaman dapat mempengaruhi evapotranspirasi

- Banyaknya bagian permukaan tanah yang tertutup tanaman menentukan perbandingan antara evaporasi langsung dari tanah dan transpirasi dari tanaman

Pengaruh tinggi tanaman: makin tinggi tanaman makin kuat pengaruh angin yang memberikan energi bagi tarikan air

Pengaruh morfologi tanaman:

·         Jenis daun : daun lebar lebih banyak mentranspirasikan air daripada daun jarum

·         Ukuran daun: daun yang lebih lebar lebih banyak mentranspirasikan air daripada daun  berukuran sempit

·         Daun dapat juga dilapisi dengan lilin, bulu halus, duri

·         Daun memiliki berbagai warna

3.       Kondisi meteorologis

Kondisi cuaca sangat menentukan laju evapotranspirasi dan sebaliknya evapotranspirasi mempengaruhi iklim. Jumlah terbesar dari energi yang digunakan pada evapotranspirasi disediakan hamper seluruhnya dari dua sumber: energi radiasi dan energi dari udara yang lebih panas daripada permukaan tanaman

Radiasi neto adalah sumber energi utama untuk evapotranspirasi, karena itu radiasi netto berbanding lurus dengan laju evapotranspirasi. Adveksi panas terasa adalah perpindahan energy dalam arah horizontal. Waktu tanah basah hamper semua energi dari radiasi neto digunakan untuk panas laten, jika tanah menjadi kering hanya sedikit radiasi netto untuk panas laten, mulailah terbentuk panas terasa. Jika panas terasa ini bertiup diatas permukaan basah maka akan terjadi evapotranspirasi.

Angin memindahkan uap air ke udara yang lebih kering sehingga laju penguapan menjadi cepat. Angin juga menjadi alat memindahkan panas terasa dari daerah kering ke daerah lembab/basah. Kelembaban udara. Kalau udara jenuh (penuhuap) evaporasi tidak akan terjadi. Laju evaporasi akan meningkat jika ada perbedaan kelembaban yang besar antara permukaan tanaman dan udara

Suhu udara. Makin tinggi suhu (baik udaramaupun permukaan tanaman) makin tinggi juga laju evaporasi.

Pendugaan

Evaporasi/Evapotranspirasi

a.       Metode Hidrologi/neraca air

PI + ?SW ± Ro –D – ET = 0

PI = presipitasi/irigasi

Ro = runoff

D = drainase/perkolasi

SW= storage water/air yang tersedia dalam tanah

b.      Metode Klimatologi

                                  i.            Rumus-rumus berdasarkan suhu udara

* Metode Thornthwaite

* Metode Blanney Criddle

                                ii.            Rumus-rumus berdasarkan radiasi surya

* Metode Regresi

* Metode Penman

* Metode Penmann yang dimodifikasi oleh Monteith