Siklus Air

Apa itu siklus air? Bagaimana proses perputaran air di bumi ini terjadi?

Bumi merupakan bagian dari tata surya yang terdiri dari daratan maupun perairan. Apabila bumi dilihat dari luar angkasa maka terlihat bahwa perairan di bumi lebih besar daripada daratan. Oleh karena itu, bumi kaya akan sumber air. Sumber air di bumi bermacam-macam bukan hanya samudera, melainkan ekosistem sungai, rawa, danau, mata air, dan lain sebagainya.

Air merupakan sumber daya alam yang vital di bumi, bukan hanya bagi manusia namun bagi seluruh makhluk hidup di bumi. Tanpa ada air makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup lebih lama karena makhluk hidup sangat membutuhkan air. Fungsi air bagi makhluk hidup bukan hanya memenuhi cairan tubuh saja melainkan untuk berbagai kepentingan lain.

Untungnya air termasuk sumber daya alam yang dapat diperbarui sehingga untuk mendapatkan kembali air yang baru kita tidak perlu bertahun-tahun menunggu. Namun, air sebagai sumber daya alam yang dapat diperbarui ini mengalami siklus. Siklus air dapat dikenal juga dengan sebutan siklus hidrologi.

1. Pengertian Siklus Air atau Siklus Hidrologi

Hidrologi berasal dari Bahasa Yunani yang berarti hydros yang berarti air dan logos yang berarti ilmu. Secara umum hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang air. Hidrologi merupakan cabang ilmu teknik sipil yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air.

Singh (1992) menyatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang membahas karakteristik menurut waktu dan ruang tentang kuantitas dan kualitas air bumi, termasuk di dalamnya kejadian, pergerakan, penyebaran, sirkulasi tampungan, eksplorasi, pengembangan, dan manajemen.

Dapat dikemukakan bahwa hidrologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang air, baik di atmosfer maupun di bumi serta di dalam bumi, meliputi tentang perputaran, kejadian, distribusi serta pengaruhnya terhadap kehidupan yang ada di alam ini.

Berdasarkan konsep tersebut hidrologi memiliki konsep yang luas atau cakupan yang luas. Secara substansial, cakupan bidang ilmu itu meliputi asal mula, terjadinya proses pergerakan, penyebaran air, dan sifat-sifat air keterkaitan air dengan lingkungan dan kehidupan.

Hidrologi merupakan disiplin ilmu yang mengkaji tentang kehadiran dan gerakan air di alam. Studi hidrologi meliputi berbagai bentuk air termasuk menyangkut perubahannya-perubahannya, antara lain dalam keadaan cair, padat, dan gas dalam atmosfer maupun di atas serta di bawah permukaan tanah. Ilmu ini juga mempelajari distribusi, penyebaran, dan gerakan air.

Pembahasan ilmu hidrologi tidak dapat dilepaskan dengan siklus hidrologi. Siklus hdirologi merupakan sirkulasi air yang tidak pernah berhenti di atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi, dan transpirasi.

Dapat disimpulkan bahwa siklus hidrologi atau siklus air merupakan suatu rangkaian proses yang terjadi dengan air dengan cara penguapan, presipitasi, infiltrasi, dan pengaliran keluar (out flow).

Penguapan terdiri atas evaporasi dan transpirasi. Uap yang dihasilkan akan mengalami kondensasi dan dipadatkan membentuk awan kemudian berubah kembali menjadi air dan turun sebagai presipitasi. Sebelum memasuki permukaan bumi, presipitasi tersebut sebagian langsung menguap ke udara, sebagian tertahan oleh tumbuhan- tumbuhan (intersepsi), dan sebagian mencapai tanah.

Air yang sudah memasuki permukaan tanah, sebagian akan mengalami infiltrasi dan sebagian lagi mengisi cekungan di permukaan tanah. Kemudian akan mengalir ke bagian yang lebih rendah (runoff), masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Selama perjalanannya sebagian air akan mengalami penguapan. Air yang memasuki tanah sebagian lagi akan keluar lagi menuju sungai, sebagian akan turun dan masuk ke dalam air tanah yang sedikit demi sedikit akan masuk ke dalam sungai sebagai aliran bawah tanah.

[read more]

2. Jenis-Jenis Siklus Air

Siklus air memiliki banyak jenisnya dan dapat dibagi berdasarkan proses atau tahapannya. Tahapan siklus air ini sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Adapun untuk jenis-jenis siklus air terdiri dari:

2.1 Siklus Air Pendek

Siklus air pendek atau siklus hidrologi kecil merupakan siklus yang paling sederhana dibandingkan siklus yang lain. Hal ini karena siklus ini memiliki proses yang paling sederhana dan hanya melibatkan beberapa tahapan saja. Berikut tahapan untuk siklus air pendek atau hidrologi kecil yaitu:

• Sinar matahari akan menyinari air yang berada di bumi sehingga akan membuat sumber air menjadi menguap.
• Setelah terjadinya penguapan kemudian akan terjadi proses kondensasi dan membentuk awan yang mengandung uap air.
• Awan yang mengandung uap air akan mengalami kejenuhan dan akan turunlah hujan di permukaan air laut.

Siklus air pendek terjadi di atas permukaan laut sehingga tidak ada tahapan pengaliran menuju ke laut lagi. Air hujan yang turun ke laut akan bercampur dan mengalami siklus kembali secara terus- menerus.

2.2 Siklus Air Sedang

Siklus air sedang merupakan proses yang sedikit lebih panjang dibandingkan dengan siklus air pendek. Adapun untuk tahapan dari siklus air sedang adalah sebagai berikut:

• Matahari menyinari permukaan bumi termasuk sumber-sumber air sehingga sumber air akan mengalami penguapan.
• Kemudian terjadilah evaporasi.
• Uap air yang sudah mengalami pembentukan dari hasil penguapan bergerak menuju ke darat karena tertiup oleh angin.
• Terbentuklah awan akibat dari pemanasan sebelumnya.
• Kemudian hujan turun di atas permukaan darat bumi.
• Air yang turun di atas permukaan daratan akan mengalir menuju sungai dan diteruskan ke laut untuk kembali melakukan siklus hidrologi.

2.3 Siklus Air Panjang

Siklus air panjang memiliki tahapan yang cukup kompleks daripada siklus pendek dan siklus sedang. Adapun tahapan untuk proses siklus air panjang adalah sebagai berikut:

• Matahari menyinari sumber air yang terdapat di permukaan bumi sehingga sumber air akan mengalami penguapan.
• Kemudian terjadi evaporasi
• Kemudian uap air mengalami sublimasi
• Uap air yang sudah mengalami sublimasi akan membentuk awan dan terbentuknya kristal- kristal es.
• Kemudian awan akan bergerak menuju daratan karena tiupan angin.
• Kemudian terjadi hujan di permukaan daratan.
• Air yang turun di daratan akan mengalir ke sungai kemudian mengalir kembali ke laut untuk mengalami siklus hidrologi kembali.

3. Tahapan- tahapan Siklus Air

Siklus air memiliki tahapan-tahapan yang satu dengan yang lainnya saling memengaruhi. Air melewati tiga keadaan materi melalui siklus air. Komponen alam seperti matahari, udara, tanah, pohon, sungai, laut, dan pegunungan memiliki peranan penting dalam hal proses siklus air. Adapun tahapan dalam siklus air sebagai berikut:

3.1 Penguapan (Evaporasi)

Pada tahap pertama terjadi penguapan di daratan, samudera, laut, danau, rawa, sungai, bendungan, dan beberapa tempat lain di permukaan bumi. Air akan berubah menjadi uap air yang disebabkan oleh pemanasan oleh matahari. Uap air naik menuju atmosfer dengan bantuan angin.

3.2 Transpirasi

Proses ini sama halnya dengan penguapan, hanya saja penguapan yang berasal dari makhluk hidup. Penguapan ini berasal dari makhluk hidup baik hewan maupun tumbuhan. Secara teknis pun sama dengan evaporasi dengan membawa hasil penguapan menuju atmosfer.

3.3 Evapotranspirasi

Proses ini merupakan penguapan gabungan antara evaporasi dan transpirasi. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa proses ini merupakan proses penguapan total yang berasal dari permukaan bumi dan makhluk hidup. Tahap ini sangat memengaruhi jumlah uap air yang terangkat menuju atmosfer melalui siklus hidrologi.

3.4 Intersepsi

Intersepsi merupakan proses penguapan yang terjadi pada air yang tertahan oleh tajuk tumbuhan atau serasah. Komponen siklus hidrologi intersepsi ini penting dikaji terutama pada ilmu hidrologi hutan. Intersepsi ini banyak terjadi pada tipe penggunaan lahan berupa hutan atau perkebunan.

3.5 Sublimasi

Tahap ini merupakan proses berubahnya es di kutub atau pada puncak gunung menjadi uap air tanpa melalui proses mencair terlebih dahulu. Namun, jumlah uap air yang dihasilkan jumlahnya lebih sedikit daripada tahap sebelumnya. Proses pada tahap ini jauh lebih lambat sehingga dapat dikatakan bahwa proses ini merupakan tahap paling panjang.

3.6 Kondensasi

Tahap ini merupakan proses uap air berubah menjadi partikel es. Ketika uap air pada tahap sebelum-sebelumnya sudah mencapai ketinggian tertentu maka uap air akan berubah menjadi partikel es dengan ukuran yang sangat kecil. Perubahan wujud ini disebabkan oleh pengaruh suhu udara yang sangat rendah pada ketinggian ini. Pertikel es akan saling mendekati satu sama lain sehingga terbentuklah sebuah awan. Apabila jumlah partikel es banyak maka akan semakin tebal dan hitam awan yang terbentuk.

3.7 Adveksi

Tahap ini merupakan proses perpindahan awan dari satu titik ke titik lain, tetapi masih dalam posisi bergerak horizontal. Awan yang hitam dan gelap yang terbentuk dari partikel es dapat berpindah dari satu titik ke titik yang lain secara horizontal. Proses ini terjadi karena adanya angin maupun perbedaan tekanan udara sehingga awan akan berpindah.

Proses adveksi memungkinkan berpindahnya awan dari atmosfer yang berada di lautan menuju atmosfer yang berada di daratan. Namun, tahap adveksi tidak selalu terjadi dalam siklus hidrologi, tetapi sering terjadi dalam proses siklus hidrologi pendek.

3.8 Presipitasi

Tahap ini merupakan proses mencairnya awan hitam yang disebabkan oleh adanya pengaruh suhu udara yang tinggi. Pada tahap ini terjadinya hujan karena awan hitam yang terdiri dari partikel es mencair dan air akan jatuh menuju bumi dalam bentuk hujan.

Namun tidak semua presipitasi dapat menghasilkan air. Apabila daerah terjadinya presipitasi memiliki suhu rendah misal kurang dari 0⁰C maka tidak akan turun air melainkan salju. Hal ini sering ditemui di daerah yang memiliki iklim sub tropis di mana daerah tersebut memiliki suhu yang tidak terlalu panas seperti layaknya iklim tropis.

Presipitasi dapat terjadi dalam beberapa bentuk misalnya:

• Hujan
• Gerimis
• Salju
• Kabut

3.9 Run Off (Aliran Permukaan)

Tahapan ini terjadi di permukaan bumi. Ketika air sudah mengalami proses presipitasi, maka air akan mengalami proses run off. Run off atau limpasan merupakan proses pergerakan air dari tempat tinggi menuju ke tempat yang rendah dan terjadi di permukaan bumi. Pergerakan air ini melalui saluran air seperti, saluran selokan, danau, sungai, dan laut.

3.10 Infiltrasi

Tahap yang penting dari siklus air atau hidrologi yaitu tahap infiltrasi. Infiltrasi ini menjaga keseimbangan air di daratan dengan menahan air selama mungkin di dalam tanah agar air bisa dimanfaatkan oleh manusia. Air yang ada di bumi tidak semua mengalir ke permukaan bumi atau mengalami run off. Sebagian dari itu akan bergerak ke bawah tanah melalui pori-pori tanah, proses inilah yang disebut tahap infiltrasi.

3.11 Perkolasi

Perkolasi merupakan aliran air yang berada di dalam tanah. Perkolasi ini dapat berupa aliran horizontal maupun vertikal ke bawah tanah. Tahapan perkolasi merupakan tahap lanjutan dari infiltrasi yang telah dibahas sebelumnya. Air perkolasi ini dapat kembali keluar ke badan sungai sehingga air dapat kembali ke laut.

3.12 Underflow

Underflow merupakan pergerakan air yang berada di dalam tanah (aquifer tidak tertekan) menuju ke lapisan aquifer tertekan melewati lapisan geologi yang kedap air. Tahapan siklus air ini penting dianalisis bagi industri-industri yang memanfaatkan air tanah dalam pada kegiatan produksinya.

4. Istilah dalam Siklus Hidrologi atau Siklus Air

Siklus hidrologi dalam prosesnya memiliki istilah-istilah yang dipakai. Adapun untuk istilah dalam siklus hidrologi adalah sebagai berikut:

4.1 Evaporasi

Evaporasi merupakan berubahnya air menjadi uap di udara. Penguapan ini terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara permukaan tanah menjadi jenuh dengan uap air. Proses evaporasi terdiri dari dua peristiwa penting yang berlangsung yaitu:

• Interface evaporation: Proses perubahan air menjadi uap air di permukaan tanah, jumlahnya bergantung dari tenaga yang tersimpan.
• Vertical vapour transfer: Perpindahan lapisan kenyang dengan uap air dari interface ke uap (atmosfer bebas).

4.2 Infiltrasi

Istilah infiltrasi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah itu sendiri. Di dalam tanah, air mengalir (perkolasi) ke arah pinggir, sebagai aliran perantara menuju mata air, danau, dan sungai atau secara vertikal merupakan proses penyaringan menuju air tanah.

4.3 Evapotranspirasi

Evapotranspirasi adalah gabungan dari evaporasi dan transpirasi tumbuhan yang hidup di permukaan bumi. Air yang diuapkan dilepaskan menuju atmosfer. Evaporasi merupakan proses penguapan dari berbagai sumber seperti tanah, atap, dan badan air. Transpirasi merupakan proses pergerakan air di dalam tumbuhan yang hilang melalui stomata akibat penguapan yang terjadi di dalam daun. Proses evapotranspirasi merupakan bagian siklus yang penting dalam siklus air.

4.4 Transpirasi

Transpirasi merupakan proses pertukaran uap air yang berasal dari jaringan tumbuhan. Penguapan ini berasal dari makhluk hidup terutama tumbuhan. Proses ini merupakan hilangnya uap air dari permukaan tumbuhan melalui proses fisiologi tumbuhan.

4.5 Presipitasi

Presipitasi merupakan proses turunnya  hujan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi maupun laut. Tipe presipitasi yang berbeda terjadi pada iklim tropis dan iklim subtropis. Proses ini merupakan peristiwa klimatik yang bersifat alamiah yaitu perubahan bentuk dari uap air di atmosfer menjadi curah hujan sebagai akibat dari proses kondensasi.

4.6 Gletser

Gletser merupakan salah satu bentuk benda yang ada di permukaan bumi. Gletser merupakan bongkahan es. Adapun gletser yaitu sebuah bongkahan es yang memiliki ukuran besar terbentuk di atas daratan melalui proses pengkristalan salju atau endapan salju dalam kurun waktu yang lama. Gletser merupakan suatu benda yang berasal dari salju. Pembentukan gletser tidak terbentuk dalam kurun waktu yang singkat melainkan melalui beberapa proses.

4.7 Hujan

Hujan merupakan proses kondensasi uap air di atmosfer menjadi butir-butir air yang cukup berat untuk jatuh dan biasanya tiba di permukaan. Hujan biasanya terjadi karena pendinginan suhu udara atau penambahan uap air ke udara. Turunnya hujan tidak terlepas dari kelembaban udara yang mempengaruhi jumlah titik-titik air yang terdapat pada udara.

Lebih lengkap mengenai hujan dapat dilihat pada artikel berikut “Curah Hujan“.

4.8 Aliran Permukaan (Run off)

Proses ini merupakan bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah yang menuju ke sungai, danau, dan lautan. Sebagian air tidak sempat meresap ke dalam tanah kemudian mengalir menuju ke daerah yang lebih rendah. Air yang masuk ke dalam tanah kemudian keluar lagi karena tanah telah jenuh terhadap air dan mengalir ke tempat lebih rendah.

4.9 Penguapan

Proses penguapan sama halnya dengan proses evaporasi. Proses perubahan molekul di dalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas. Proses penguapan berkebalikan dengan kondensasi. Proses penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur saat gas terpapar dengan volume yang signifikan.

5. Pentingnya Memahami Siklus Air

Memahami siklus air sangat penting bagi kehidupan. Curah hujan dapat dihitung dengan cara pengukuran hujan di stasiun-stasiun hujan. Kita juga dapat melakukan analisis hujan yang mengalir dalam suatu DAS tertentu sehingga dapat diperkirakan akan terjadi atau tidak bencana banjir.

Evaporasi merupakan faktor penting dalam studi pengembangan air karena evaporasi sangat mempengaruhi debit sungai, besarnya kapasitas waduk, besarnya kapasitas pompa untuk irigasi, penggunaan konsumtif untuk tanaman, analisis ketersediaan air, dan lain sebagainya.

Menurut  Soemarto (1987), air akan menguap dari tanah, baik tanah gundul atau yang tertutup oleh tanaman dan pepohonan, permukaan tidak tembus air seperti atap dan jalan raya dan air bebas dari air yang mengalir. Laju evaporasi atau penguapan akan berubah-ubah menurut warna dan sifat pemantulan permukaan dan hal ini juga akan berbeda untuk permukaan yang langsung tersinari oleh matahari dan yang terlindung dari sinar matahari.

Proses transformasi untuk mengetahui perubahan air hujan menjadi aliran membutuhkan suatu aturan (ketetapan) yang mencerminkan aliran DAS dalam proses pengalihragaman hujan-aliran. Hal tersebut dapat kita ketahui dengan memahami siklus air.

 

Referensi:

Ilmu Geografi. 2016. Gletser: Pengertian, Proses, Tipe. Available at https://ilmugeografi.com/ [internet] diakses pada tanggal 23 Oktober 2018.

Munif, A. 2012. Pentingnya Siklus Hidrologi Bagi Lingkungan. Available at https://environmentalsanitation.wordpress.com/ [internet] diakses pada tanggal 23 Oktober 2018.

Novianti, Y. Hidrogeologi. Available at https://ppsunsri.academia.edu/ [internet] diakses pada tanggal 23 Oktober 2018.

Wikipedia Ensiklopedia Bebas. Evavotranspirasi. Available at https://id.wikipedia.org/wiki/ [internet] diakses pada tanggal 23 Oktober 2018.

 

Editor: Mega Dinda Larasati

[/read]