PERHITUNGAN EVAPOTRANSPIRASI

Sumber : https://ilmudasar.id/pengertian-dan-proses-evapotranspirasi/

Penguapan air dapat dibedakan kedalam penguapan internal dan penguapan eksternal. Penguapan eksternal terjadi pada permukaan tanah (evaporasi) dan terjadi pada tanaman (transpirasi), sedangkan penguapan internal terjadi dalam pori-pori tanah. (Hakim dkk, 1986:54)

Evapotranspirasi adalah perpaduan dua proses yakni evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah proses penguapan atau hilangnya air dari tanah dan badan-badan air (abiotik),  sedangkan transpirasi adalah proses keluarnya dari tanaman (boitik) akibat proses respirasi dan fotosintesis. Kombinasi dua proses yang saling terpisah di mana kehilangan air dan permukaan tanah melalui proses evaporasi dan kehilangan air dari tanaman melalui proses transpirasi disebut  sebagai evapotranspirasi (ET). (Todd, 1983: 77)

Evaporasi terjadi pada berbagai jenis permukaan seperti danau, sungai lahan pertanian, tanah, maupun dari vegetasi yang basah. Transpirasi adalah vaporisasi di dalam jaringan tanaman dan selanjutnya uap air tersebut dipindahkan dari permukaan tanaman ke atmosfer (vapor removal). Pada transpirasi, vaporisasi terjadi terutama di ruang antar sel daun dan selanjutnya melalui stomata uap air akan lepas ke atmosfer. Hampir semua air yang diambil tanaman dari media tanam (tanah) akan ditranspirasikan, dan hanya sebagian kecil yang dimanfaatkan tanaman (Allen et al. 1998).

Evapotranspirasi terbagi atas beberapa jenis, yaitu Evapotranspirasi Potensial, Evapotranspirasi standar, Evapotranspirasi Tanaman, Evapotranspirasi actual. Biasanya untuk menganalisa debit andalan untuk mengetahui ketersediaan air, dipengaruhi oleh evapotranspirasi potensial. Adapun metode yang digunakan untuk mencari nilai evapotranspirasi potensial adalah metode Penman Monteith dan metode Blaney Cridle.

·       Penman Monteith

Metode Penman-Monteith FAO-56 PM (1998) model standar yang telah ditetapkan FAO. Beberapa studi menunjukkan bahwa model ini memberikan pendugaan yang paling akurat. FAO merekomendasikan penggunaannya untuk menduga laju evapotranspirasi standar untuk menduga kebutuhan air bagi tanaman (Manik et al., 2012).Tetapi model ini kompleks karena memerlukan data pengamatan meteorologi yang banyak. Metode FAO 56 memerlukan data suhu udara maksimum (Tmax), suhu udara minimum (Tmin), kelembaban udara nisbi (RH) maksimum dan minimum, kecepatan angin pada ketinggian 2 m, serta data radiasi matahari untuk akuratnya estimasi ETo (Nikam et al., 2014). Penghitungan evapotranspirasi tanaman acuan dengan metode Penman-Monteith (Monteith, 1965) adalah :

Cara perhitungan :

Langkah-langkah penghitungan evapotranspirasi tanaman acuan metode Penman-Monteith :

1.   Kumpulkan data cuaca yang tersedia di lokasi stasiun beserta data elevasi dan letak lintang stasiun

2.   Hitung  besarnya  nilai  tekanan  uap  jenuh  berdasarkan  data  suhu  udara 

3.   Hitung  besarnya  tekanan uap  aktual  berdasarkan  data  kelembapan  udara  dengan persamaan.

ea = es x RH

4.   Kurangkan nilai tekanan uap jenuh dengan nilai tekanan uap aktual atau hasil langkah 2) dengan langkah 3)

es - ea = …

5.   Tentukan nilai perkalian antara konstanta 4098 dengan hasil langkah 2) (tekanan uap jenuh)

4098(es) = …

6.   Hitung perkalian antara konstanta 0,00163 dan data tekanan udara di lokasi stasiun;

0,00163(U) = ...

7.   Hitung besarnya nilai panas laten berdasarkan data suhu udara

λ = 2,501 - ( 2,361 x10 -3 )T

8.   Hitung nilai konstanta psikrometrik dengan

Dimana :

ɤ  = adalah konstanta psikrometrik, (kPa/o C).

Cp = adalah nilai panas spesifik udara lembap sebesar 1,013 kJ/kg/o C.

P  = adalah tekanan atmosfer, (kPa).

ε  = adalah nilai perbandingan berat molekul uap air dengan udara kering 0,622.

λ  = adalah panas laten untuk penguapan, (MJ/kg).

9.   Hitung nilai dari (T + 237.3) 2

10.  Hitung nilai kemiringan kurva tekanan uap (Δ) dengan membagikan hasil langkah 5) dengan langkah 9 atau mengunakan persamaan

11.  Tentukan hasil pembagian antara konstanta 900 dengan suhu Kelvin

12.  Tentukan  hasil  perkalian  data  kecepatan  angin,  hasil  langkah  8),  langkah  4)  dan langkah 11)

13.  Hitung besarnya nilai sudut deklinasi (δ) berdasarkan persamaan

Dimana :

J adalah nomor urut hari dalam setahun (hari julian)

Nilai ( 0,0172J -1,39 ) dalam satuan radian

Besarnya nilai J dapat dihitung dengan :

·       Untuk J Bulanan (Gommes, 1983) :

      J = integer (30,42 M - 15,23)

·       Untuk J Harian (Craig, 1984) :

Keterangan :

M adalah bulan (1-12)

D adalah hari dalam bulan (1 - 31)

Jika tahun normal dan M < 3, nilai J ditambah nilai 2

Jika tahun kabisat dan M > 2, J ditambah nilai 1, tahun kabisat adalah tahun yang habis dibagi dengan angka 4

Untuk melakukan penghitungan dengan periode 10 harian, maka nilai J diperoleh dari persamaan J harian dengan D sama dengan 5, 15, dan 25 pada setiap bulannya.

14.  Hitung besarnya jarak relatif matahari dengan bumi (dr) menggunakan persamaan

15.  Berdasarkan data letak lintang stasiun, tentukan nilai sudut saat matahari terbenam (ωs) dengan menggunakan persamaan

ωs = arccos (-tan ϕ. tanδ)

16.  Tentukan nilai radiasi ekstraterestrial (Ra) berdasarkan persamaan

Ra = 37,6dr (ωs sin ϕ sin δ + cos ϕ cos δ sin ωs

17.  Hitung nilai radiasi matahari (Rs) berdasarkan data langkah 16) dengan data lama penyinaran matahari

Rs = (0,25+0,5n/N)Ra

18.  Hitung   faktor   penutupan   awan   berdasarkan   data   lama   penyinaran   matahari mengunakan persamaan

19.  Hitung besarnya radiasi gelombang pendek (Rns) berdasarkan hasil langkah 17) dan nilai albedo dengan menggunakan persamaan

Rns = (1 - α) Rs

Keterangan:

α = adalah  koefisien  pantulan  radiasi  tajuk  =  0,23  (nilai  koefisien ini dipengaruhi  oleh  kondisi tanaman penutup lahannya, pada beberapa literatur menggunakan kisaran nilai (0,23 – 0,25)

Rs = radiasi matahari, (MJ/m2/hari)

20.  Hitung nilai emisivitas atmosfer berdasarkan persamaan

ε' = (εa - εvs ) = (ar + br√ea ) ≈ ( 0,34 - 0,14√ea)

Keterangan:

ε’ = emisivitas atmosfer

ea = tekanan uap air aktual (kPa).

ar  = adalah 0,34 - 0,44.

br =negatif 0,25 - negatif 0,14.

21.  Tentukan nilai hasil perkalian antara konstanta Stefan-Boltzman dan pangkat empat suhu Kelvin

22.  Tentukan nilai radiasi gelombang panjang (Rn1) berdasarkan hasil perkalian langkah 18), langkah 20), dan langkah 21) atau menggunakan persamaan

R_nl = - R_ld+ R_lu  = f (εa - εvs ) σ Tk⁴

Keterangan :

R_nl               = radiasi gelombang panjang, (MJ /m2 /hari)

R_ld        = radiasi gelombang panjang termal yang dipancarkan dari atmosfer dan awan masuk ke permukaan bumi, (MJ/m2/hari).

R_lu        = adalah radiasi termal yang dipancarkan oleh tanaman dan tanah ke atmosfer, (MJ/m2 /hari).

εa           = emisivitas efektif atmosfer

εvs         = nilai emisivitas oleh vegetasi dan tanah » 0,98 (Jensen dkk., 1990)

σ            = nilai konstanta Stefan-Boltzman = 4,90 x 10-9 MJ/m2 /K4 /hari

Tk          = suhu udara rata-rata, (K)

23.  Hitung besarnya nilai radiasi netto dengan mengurangkan hasil langkah 19) dengan langkah 22)

Rn = Rns – Rnl

Keterangan :

Rns = radiasi gelombang pendek, (MJ/m2 /hari)

Rnl         = radiasi gelombang panjang, (MJ /m2 /hari).

24.  Tentukan perkalian antara konstanta 0,408, hasil langkah 10), dan langkah 23)

25.  Jumlahkan hasil langkah 12) dan langkah 24)

26.  Berdasarkan data kecepatan angin, hasil langkah 10), langkah 8), hitung nilai dari (Δ + ɤ (1 + 0,34 U2))

27.  Hitung besarnya nilai ETo dengan membagi hasil langkah 25) dengan hasil langkah 26)

Nilai Faktor Penimbang (w) Untuk Efek Radiasi

Tekanan Uap Jenuh (ea) Menurut Temperature Udara Rata-rata

Pengaruh Temperature Udara f(T) pada Radiasi Gelombang

Extra Terrestial Radiation (Ra)

Adjusment Faktor (c) bulanan

·        Blaney Criddle  

Metode ini digunakan untuk menentukan besarnya evapotranspirasi dari tumbuhan yang pengembangannya didasarkan pada kenyataan bahwa evapotranspirasi bervariasi sesuai dengan keadaan temperatur, lamanya penyinaran matahari, dan kebutuhan tanaman.

Blaney Criddle (1950), menghitung ETo dengan rumus :

ETo = c . ETo*

ETo* = p.(0,475t+8,13)

Dimana :

p = prosentase rata-rata jam siang harian, yang besarnya tergantung letak lintang (LL)

t = suhu udara

Perhitungan ETo* umumnya menggunakan periode waktu rata-rata keadaan iklim pada suatu bulan tertentu.

Prosedur perhitungan ETo untuk suatu bulan tertentu adalah sebagai berikut:

1.              Mencari data letak lintang daerah yang ditinjau

2.              Mencari nilai (p) dari data BC.1, berdasarkan letak lintang

3.              Mencari data suhu rata-rata bulanan (t)

4.              Menghitung besar ETo* = p(0,475t+8,13)

5.              Mencari angka koreksi dari tabel BC.3, sesuai dengan bulan yang ditinjau

6.              Menghitung ETo =c. ETo*

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standar Nasional, 2012. Tata cara penghitungan evapotranspirasi tanaman acuan dengan metode Penman-Monteith. SNI No. 7745:2012. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.

Ma’rifatullah Melalui Cuaca dan Iklim, 2019. MENENTUKAN EVAPOTRANSPIRASI DENGAN METODE EMPIRIS. https://ustadzklimat.blogspot.com/2019/04/menentukan-evapotranspirasi-dengan.html. Diakses pada 28 April 2020.

Teknik Sipil Dopp, 2019. Metode Perhitungan Evapotranspirasi. https://tekniksipildopp.blogspot.com/2019/01/metode-perhitungan-evapotranspirasi.html. Diakses pada 28 April 2020.