1. Energi Pancaran
2. Karakteristik
3. Penerimaan Energi Pancaran
4. Neraca Energi

Radiasi Surya

3.1 Energi Pancaran Surya

• Sumber energi utama proses fisika Atmosfer > unsur fisik alam > cuaca
• Gel. Elektromagnetik < reaksi fusi H → He
• T permukaan Matahari ~ 6000 K → 73.5 Mwatt/m2
• Jarak Matahari – Bumi rata2 ~ 150 jt km → 1360 W/m2 di puncak Atmosfer Bumi
• Tertahan atmosfer ~ 50%

3.2 Karakteristik energi pancaran

​

Hk Wien

λ_m = 2897/ T

T ↑ → λ_m ↓

T permukaan bumi > gel. panjang (4-120 µm)

T permukaan matahari > gel. pendek (0.3-4 µm)

Hk Stefan-Boltzman F=εσT4

ε benda alam 0.9 – 1

σ = 5.67 10-8 W/m2

T ↑ → E ↑

• Energi pancaran datang berupa gelombang maupun partikel

​

​

Model Gelombang

​

Partikel lazim disebut quanta / foton

Energi per foton lebih besar sw >lw

Model Partikel

Spektrum Energi Pancaran Surya

​

​

​

​

​

3.3 Penerimaan energi di permukaan

• Bervariasi > tempat & waktu

​

​

Rotasi bumi --- > skala diurnal .

Revolusi bumi dan sudut rotasi -🡪 variasi sesonal

• Skala mikro
• Keragaman penutupan awan
• Keragaman topografi / lereng
• Variasi harian (diurnal)

​

• Pada suatu tempat Q_sw diterima siang hari dan Q_lw dilepaskan pada malam hari

​

​

​

​

• Kesetimbangan antara Q_sw dan Q_lw menentukan variasi temperature harian (diurnal) maupun musiman (seasonal)

​

• Skala makro
• Jarak Matahari-Bumi

• Lintasan revolusi berbentuk elips
• 2 hari terdekat dan 2 hari terjauh dlm 1 tahun

Autumnal/Vernal Equinox Winter/Summer Soltice

Panjang hari dan Sudut datang

• Variasi letak lintang > perbedaan kerapatan , perbedaan periode penerimaan

• Sudut datang (z)
• cos z= sin Φ sin δ + cos Φ cos δ cos h
• Φ lintang, h sudut waktu (24 jam=360^o)
• Sudut deklinasi δ > f (Julian date, Φ)
• δ= -23.4 cos (360 (julian date +10)/365)
• Periode penerimaan/panjang hari
• Posisi matahari di horison z=90^o > sudut waktu h setara dg ½ panjang hari shg:

cos h=-(sin Φ sin δ)/(cos δ cos Φ)= - tg Φ tg δ

N (panjang hari)= 2h(24/360)jam

• Penerimaan energi di puncak atmosfer
• 1367 W/m2(Q_so) saat Sudut jatuh tegak (z=0^o)
• Q_a=Q_so cos z
• Penerimaan energi di permukaan bumi
• Q_s = ד Q_a ד=koef. Optik atmsfr. 0.6 – 0.9

Pengaruh atmosfer

• Energi pancaran menuju permukaan
• dipantulkan
• diserap
• Diteruskan > radiasi langsung dan baur disebut energi pancaran global

• Keawanan sangat berpengaruh
• Lama matahari bersinar cerah>lama penyinaran
• Alat ukur > campbell stokes
• Pendugaan (bulanan)> Q_s= (a+b n/N) Q_a

n=lama penyinaran

• Satuan energi pancaran
• Intensitas > Watt/m²
• Total/kumulatif > integrasi dalam periode tertentu > MJ/m²/waktu

​

3.4 Neraca energi permukaan

• Q_netto = Q_sw↓ + Q_lw↓ - Q_sw↑- Q_lw↑
• Albedo > nisbah Q_sw↓ : Q_sw↑

---> α (albedo)

• Pendugaan energi pancaran permukaan bumi

​

• Q_lw↑= σT4(0.56-0.079 e_a^1/2)(0.1+0.9 n/N)
• Brunt (1932) > turunan Hk. Sefan Boltzman

​

• Q_netto = Q_sw↓ (1- α) - Q_lw↑

Partisi Energi

Qnetto = H + LE + G +P tdk ada adveksi

• 2%-3% masukan energi untuk fotosintesa
• 97%-98% untuk evaporasi,simpanan,transfer bahang

​

• Cahaya ≠ PAR (photosyntetically active radiation)

• Cahaya (light) adalah energi pancaran yang kasat mata
• energi cahaya ~ 50% dari energi Q_sw

• proses fotosintesa memanfaatkan foton yg biasa disebut sbg photosyntetic photon flux density (PPFD) atau photosyntetically active radiation (PAR)
• Satuan µmol quanta/m²/dtk atau µmol/m²/dtk

• Q_netto ~ perhitungan2 proses fisik atmsfer
• Cahaya,PAR,Q_sw ~ fotosintesa,prod.berat kering,produktivitas