SIKLUS AIR
Daur / siklus hidrologi, siklus air, atau siklus H2O adalah sirkulasi yang tidak pernah berhenti dari air di bumi dimana air dapat berpindah dari darat ke udara kemudian ke darat lagi bahkan tersimpan di bawah permukaan dalam tiga fasenya yaitu cair (air), padat (es), dan gas (uap air). Daur hidrologi merupakan salah satu dari daur biogeokimia. Siklus hidrologi memainkan peran penting dalam cuaca, iklim, dan ilmu meteorologi. Keberadaan siklus hidrologi sangat significant dalam kehidupan. kita tidak akan lama-lama di bagian pembukaan, ayo kita segera meluncur ke detail-detail dari proses siklus hidrologi.
Meskipun keseimbangan air di bumi tetap konstan dari waktu ke waktu, molekul air bisa datang dan pergi, dan keluar dari atmosfer. Air bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain, seperti dari sungai ke laut, atau dari laut ke atmosfer, oleh proses fisik penguapan, kondensasi, presipitasi, infiltrasi, limpasan, dan aliran bawah permukaan. Dengan demikian, air berjalan melalui fase yang berbeda: cair, padat, dan gas.
Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang menyebabkan perubahan suhu. Misalnya, dalam proses penguapan, air mengambil energi dari sekitarnya dan mendinginkan lingkungan. Sebaliknya, dalam proses kondensasi, air melepaskan energi dengan lingkungannya, pemanasan lingkungan. Siklus air secara signifikan berperan dalam pemeliharaan kehidupan dan ekosistem di Bumi. Bahkan saat air dalam reservoir masing-masing memainkan peran penting, siklus air membawa signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan air di planet kita. Dengan mentransfer air dari satu reservoir ke yang lain, siklus air memurnikan air, mengisi ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut mineral ke berbagai bagian dunia. Hal ini juga terlibat dalam membentuk kembali fitur geologi bumi, melalui proses seperti erosi dan sedimentasi. Selain itu, sebagai siklus air juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh pada kondisi iklim di bumi.
Sebelum kita menginjak pada proses siklus hidrologi, mari kita pelajari istilah-istilah berikut ini :
Presipitasi
Uap air yang jatuh ke permukaan bumi. Sebagian besar presipitasi terjadi sebagai hujan, tetapi di samping itu, presipitasi juga menjadi salju, hujan es (hail), kabut menetes (fog drip), graupel, dan hujan es (sleet). Sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mil) air jatuh sebagai presipitasi setiap tahunnya, 398.000 km3 (95.000 cu mi) dari terjadi di atas lautan.
Canopy intersepsi
Pengendapan yang dicegat oleh dedaunan tanaman dan akhirnya menguap kembali ke atmosfer daripada jatuh ke tanah.
Pencairan salju
Limpasan yang dihasilkan oleh salju mencair.
Limpasan (runoff)
Berbagai cara dengan mana air bergerak di seluruh negeri. Ini mencakup baik limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan saluran (channel runoff). Karena mengalir, air dapat merembes ke dalam tanah, menguap ke udara, menjadi disimpan di danau atau waduk, atau diekstraksi untuk keperluan manusia pertanian atau lainnya.
Infiltrasi
Aliran air dari permukaan tanah ke dalam tanah. Setelah disusupi, air menjadi kelembaban tanah (soil moisture) atau air tanah (groundwater).
Arus Bawah Permukaan
Aliran air bawah tanah, di zona Vadose dan akuifer. Air bawah permukaan dapat kembali ke permukaan (misalnya sebagai pegas atau dipompa) atau akhirnya meresap ke dalam lautan. Air kembali ke permukaan tanah pada elevasi lebih rendah dari tempat itu disusupi, di bawah tekanan gaya gravitasi atau gravitasi diinduksi. Tanah cenderung bergerak lambat, dan diisi kembali perlahan-lahan, sehingga dapat tetap dalam akuifer selama ribuan tahun.
Penguapan
Transformasi air dari cair ke fase gas ketika bergerak dari tanah atau badan air ke atmosfer atasnya. Sumber energi untuk penguapan terutama radiasi matahari. Penguapan banyak yang implisit meliputi transpirasi dari tanaman, meskipun bersama-sama mereka secara khusus disebut sebagai evapotranspirasi. Jumlah evapotranspirasi tahunan total sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mi) volume air, 434.000 km3 (104.000 cu mi) yang menguap dari lautan.
Sublimasi
Perubahan wujud secara langsung dari air padat (salju atau es) untuk uap air.
Adveksi
Gerakan air - dalam wujud padat, cair, atau uap - melalui atmosfer. Tanpa adveksi, air yang menguap dari lautan tidak bisa jatuh sebagai presipitasi di atas tanah.
Kondensasi
Transformasi uap air untuk tetesan air cair di udara, awan dan kabut adalah wujudnya.
Transpirasi
Pelepasan uap air dari tanaman dan tanah ke udara. Uap air adalah gas yang tidak dapat dilihat.
PROSES SIKLUS HIDROLOGI
Sama seperti proses fotosintesis pada siklus karbon, matahari juga berperan penting dalam siklus hidrologi. Matahari merupakan sumber energi yang mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudra dan laut. Akibat pemanasan ini, air menguap sebagai uap air ke udara. 90 % air yang menguap berasal dari lautan. Es dan salju juga dapat menyublim dan langsung menjadi uap air. Selain itu semua, juga terjadi evapotranspirasi air terjadi dari tanaman dan menguap dari tanah yang menambah jumlah air yang memasuki atmosfer.
Setelah air tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap air agar bergerak naik sampai ke atmosfir. Semakin tinggi suatu tempat, suhu udaranya akan semakin rendah. Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air mengembun menjadi awan. Untuk kasus tertentu, uap air berkondensasi di permukaan bumi dan membentuk kabut.
Arus udara (angin) membawa uap air bergerak di seluruh dunia. Banyak proses meteorologi terjadi pada bagian ini. Partikel awan bertabrakan, tumbuh, dan air jatuh dari langit sebagai presipitasi. Beberapa presipitasi jatuh sebagai salju atau hail, sleet, dan dapat terakumulasi sebagai es dan gletser, yang dapat menyimpan air beku untuk ribuan tahun. Snowpack (salju padat) dapat mencair dan meleleh, dan air mencair mengalir di atas tanah sebagai snowmelt (salju yang mencair). Sebagian besar air jatuh ke permukaan dan kembali ke laut atau ke tanah sebagai hujan, dimana air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan.
Sebagian dari limpasan masuk sungai, got, kali, lembah, dan lain-lain. Semua aliran itu bergerak menuju lautan. sebagian limpasan menjadi air tanah disimpan sebagai air tawar di danau. Tidak semua limpasan mengalir ke sungai, banyak yang meresap ke dalam tanah sebagai infiltrasi. Infiltrat air jauh ke dalam tanah dan mengisi ulang akuifer, yang merupakan toko air tawar untuk jangka waktu yang lama. Sebagian infiltrasi tetap dekat dengan permukaan tanah dan bisa merembes kembali ke permukaan badan air (dan laut) sebagai debit air tanah. Beberapa tanah menemukan bukaan di permukaan tanah dan keluar sebagai mata air air tawar. Seiring waktu, air kembali ke laut, di mana siklus hidrologi kita mulai.
SIKLUS KARBON
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi. Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial ,lautan dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahunan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam.
Karbon dapat dijumpai di dalam atmosfer sebagai CO2, dalam jaringan semua mahluk hidup dan terbesar dijumpai dalam batuan endapan serta bahan bakar fosil yang terdapat di dalam perut bumi. Tumbuhan hijau dan hewan serta organisme yang lain berperan aktif dalam kelangsungan siklus karbon. Dengan bantuan energi cahaya maka CO2 merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO2 dan H2O oleh tumbuhan hijau akan diubah menjadi senyawa organik berupa glukosa (C6H12O6) dan Oksigen ( O2) melalui reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :
6 C O2 + 6 H2 O -----> C6 H12 O6 + 6 O2
Oksigen dihasilkan dalam fotosintesis tersebut akan dimanfaatkan oleh hewan dan organisme lain untuk respirasi. Dari proses respirasi tersebut akan dihasilkan CO2 ; H2O dan energi melalui persamaan reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :
C6H12O6 + 6O2 ------> 6CO2 + 6H2O + Energi
CO2 yang dihasilkan dalam respirasi tersebut akan dilepas kembali ke lingkungan, kemudian akan digunakan untuk fotosintesis tumbuhan hijau dan begitu seterusnya. Dari kedua kegiatan tersebut tampak bahwa fotosintesis dan respirasi saling bekerja sama untuk kelangsungan siklus karbon dan oksigen. Sejumlah karbon untuk sementara berada dalam jaringan tumbuhan atau hewan, tetapi karbon tersebut akan kembali ke siklus setelah tumbuhan atau hewan tersebut mati kemudian diuraikan oleh makhluk pengurai. Jika sisa-sisa bahan organik dari pembusukan hewan dan tumbuhan tertimbun dalam lapisan tanah lebih dari 600 juta tahun maka karbon yang dikandung akan keluar dari siklus karbon yang utama, tetapi oleh panas dan tekanan dalam lapisan kerak bumi, zat tersebut akan diubah menjadi bahan bakar fosil misalnya batubara, minyak bumi dan gas bumi. Jika bahan bakar fosil tersebut digunakan sebagai bahan bakar dalam berbagai industri, maka karbon yang dikandung akan dilepas kembali ke lingkungan dalam bentuk CO2 sebagai hasil proses pembakaran. Selanjutnya CO2 tersebut akan digunakan kembali oleh tumbuhan hijau untuk fotosintesis dan begitu seterusnya.(Sasmita.D.W.1994)
Daur karbon merupakan bagian dari daur energi. Melalui proses fotosintesis, tumbuhan hijau berperan dalam siklus karbon. Sumber utama karbon untuk makhluk hidup berada dalam udara, dalam bentuk karbon dioksida jumlahnya kira-kira 0,03% dari volume. Karbon dioksida diudara akan difiksasi ke dalam jaringan hidup melalui fotoototrof tanaman dan ganggang, kemudian ototrof tersebut akan dikonsumsi oleh heterotrof, yang akan menggunakan karbon tersebut untuk energi dan pertumbuhannya.
Aspek penting lain dari karbon adalah reaksi nonbiologi yaitu pertukaran antara karbon dioksida, karbonat dan bikarbonat yang umum terjadi dalam perairan Karbondioksida juga akan terlarut dalam air dan tanah dan dapat membentuk ion bikarbonat. Karbon dapat diperoleh juga dari pembakaran kayu dan fosil yang akan menghasilkan karbon dioksida ke atmosfer, pada keadaan kekurangan oksigen karbon dioksida dapat diubah menjadi karbon monoksida, species tertentu mikroorganisme gas toksik tersebut dan akan mengubah menjadi karbon dioksiba dan energi.
Karbon tersimpan dalam bentuk molekul karbondioksida (C2) dan oksigen dalam betuk molekul oksigen yaitu O2. Bahan organik hasil fotosintesa berpindah ke herbivore dan pemangsa dan kembali ke cadangan melalui respirasi dan kegiatan bakteri. Sisa bahan organik yang tidak dilapuk melalui proses-proses geologicklainnya akan membentuk gambut, batu bara dan minyak bumi. Gambut dan batu bara mengandung karbon terikat, besarnya kandungan tergantung pada tingkat pelapukannya. Bahan tambang ini akan menghasilkan karbon ke udara bebas setelah dibakar.(Jumin.H.B.1989)
