Proses Terjadinya Hujan: Pemberi Kehidupan di Muka Bumi

Proses Terjadinya Hujan: Pemberi Kehidupan di Muka Bumi

Hujan adalah air dalam bentuk butir-butir yang sudah cukup berat sehingga dapat jatuh ke bumi. Hujan terbentuk dari kondensasi uap air di atmosfer.

Hujan merupakan salah satu komponen inti dari siklus air. Tanpa adanya hujan, siklus air tidak akan mungkin terjadi. Hujan juga bermanfaat bagi keberlangsungan ekosistem, pertanian, pembangkit listrik bendungan, serta sebagai sumber air minum.

Alasan utama terbentuknya hujan adalah pergerakan massa udara secara 3D (tiga dimensi) yang dikenal sebagai front cuaca, di lapisan troposfer. Ketika terdapat jumlah uap air yang cukup dan suhu yang memungkinkan, uap air tersebut akan mengalami kondensasi dan menyebabkan hujan.

Namun, ternyata hujan tidak hanya disebabkan oleh interaksi front, hujan juga dapat terjadi ketika udara dipaksa naik keatas gunung dan mengalami kondensasi, atau ketika suhu sangat panas sehingga terdapat banyak sekali uap air di udara.

Siklus Air dalam Hujan

Proses terbentuknya hujan mungkin akan lebih mudah dijelaskan dengan melihat visualisasi siklus air dibawah ini.

Siklus air adalah siklus yang menjelaskan mengenai perputaran air dari bentuk cair di lautan dan daratan, menjadi uap air dan berkondensasi di atmosfer, hingga menjadi cairan lagi setelah mengalami presipitasi.

Siklus air
Ilustrasi siklus air (Worldatlas)

Berdasarkan ilustrasi siklus air diatas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa secara umum, terdapat 4 tahapan dalam proses terjadinya hujan yaitu

  • Evaporasi & Transpirasi
  • Transportasi
  • Kondensasi & perawanan
  • Presipitasi

Pada awalnya, panas matahari menyebabkan air di permukaan bumi mengalami evaporasi menjadi uap air. Selain itu, terdapat pula transpirasi dari tumbuhan yang mengeluarkan uap air ke udara.

Uap air yang sudah terkumpul di udara ini kemudian dipindahkan oleh angin menuju tempat yang memiliki tekanan rendah. Setelah sampai tujuan, uap air tersebut pun mengalami kondensasi dan membentuk awan beserta butir-butir air dalam awan.

Suatu awan dapat menjadi awan hujan ketika sudah mengandung banyak butir air. Umumnya, semakin tebal suatu awan semakin banyak pula air yang dikandungnya. Terkadang, awan hujan sangat tebal hingga cahaya matahari tidak dapat menembusnya dan menjadikan mereka berwarna hitam.

Setelah terjadi proses pengumpulan air di dalam awan dalam jumlah yang cukup, presipitasi pun terjadi dalam bentuk hujan. Namun, sebelum butir air dapat jatuh ke permukaan bumi, air tersebut harus memiliki massa yang lebih tinggi dibandingkan dengan arus angin updraft yang berhembus secara vertikal di dalam awan.

Oleh karena itu, terdapat ukuran minimum bagi butir air sebelum dia dapat turun menjadi air hujan.

Pada siklus air ini, kita tidak dapat melihat proses tumbukan dan penggabungan di dalam awan yang menciptakan butir-butir air dalam ukuran yang besar.

 

Evapotranspirasi

Evaporasi pada danau
Penguapan merupakan sumber utama uap air di udara

Sinar matahari menyebabkan penghangatan pada massa air, oleh karena itu, air tersebut menguap. Uap air inilah yang nantinya akan menjadi cikal bakal hujan.

Semakin panas suhu udara dan semakin terik sinar matahari, maka semakin besar pula laju evaporasi. Oleh karena itu, jika pada siang hari dirasakan suhu yang sangat panas, maka besar kemungkinan sore malam atau esok harinya akan terjadi hujan.

Namun, uap air yang ada di atmosfer tidak hanya disuplai oleh evaporasi, ada pula aktivitas yang dikenal sebagai transpirasi. Transpirasi adalah kegiatan respirasi tumbuhan maupun hewan yang salah satu zat buangnya adalah uap air.

Pada daerah hutan hujan dan hutan lebat lainnya, transpirasi merupakan sumber uap air udara yang sangat dominan. Buktinya ada pada hutan hujan yang kerap memiliki siklus hujan beserta iklimnya tersendiri.

 

Transportasi

Transportasi pada kasus ini adalah perpindahan uap air yang sudah berada di udara oleh angin. Angin akan bergerak ke daerah dengan tekanan yang lebih rendah, sehingga daerah dengan tekanan rendah umumnya akan memiliki curah hujan yang lebih tinggi.

Hal ini terjadi karena angin membawa uap air dan awan-awan yang sudah terbentuk di troposfer. Oleh karena itu, daerah yang dituju angin pasti akan memiliki perawanan yang lebih tebal pula.

Berlaku pula sebaliknya, daerah yang menjadi sumber berhembusnya angin (daerah tekanan tinggi) akan cenderung memiliki cuaca yang cerah dan bebas awan. Hal ini terjadi karena awan dan uap air yang ada pada daerah tersebut semuanya dipindahkan ke daerah lain.

Tahap transportasi memiliki posisi yang dapat ditukar dengan tahap kondensasi (interchangable) dalam urutan proses hujan. Bisa saja uap air mengalami kondensasi dulu menjadi awan baru dipindahkan, atau dipindahkan dulu baru mengalami kondensasi di tempat tersebut.

 

Kondensasi

Awan merupakan hasil kondensasi
Awan merupakan hasil kondensasi uap air di atmosfer

Setelah uap air dipindahkan oleh angin pada tahap transportasi, uap air tersebut akan mengalami kondensasi. Kondensasi adalah perubahan wujud dari gas menjadi butiran air berukuran kecil. Butiran ini nantinya akan menjadi awan.

Awan terbentuk ketika terdapat banyak uap air yang berkondensasi dalam suatu lokasi. Oleh karena itu, daerah tujuan angin berhembus (tekanan rendah) umumnya memiliki perawanan yang lebih tinggi.

Semakin banyak uap air yang ada, semakin besar dan tebal awan yang terbentuk. Awan berwarna hitam terbentuk ketika awan sudah sangat tebal sehingga cahaya kesulitan menembus awan.

Awan dapat dianggap jenuh ketika ukuran dan massa butiran air yang ada dalam awan tersebut sudah melebihi standar tertentu. Ketika hal ini terjadi, butiran air tersebut akan mampu melawan gaya gesek udara dan updraft sehingga jatuh ke permukaan bumi.

Gaya updraft adalah pergerakan massa udara secara vertikal yang terjadi dalam awan hujan seperti awan cumulonimbus. Gaya ini menghambat proses jatuhnya butiran air hujan yang masih terlalu kecil.

 

Proses Tumbukan dalam Awan (Coalescing)

Ukuran butir air hujan
Ilustrasi ukuran butir hujan dan

Setelah mengalami kondensasi pada tahap sebelumnya, butiran air hujan yang sudah membentuk awan masih belum dapat jatuh ke permukaan bumi sebagai air hujan. Hal ini dikarenakan ukurannya yang terlampau kecil.

Ukurannya yang kecil membuat butir air hujan tidak dapat melawan gaya gesek udara serta updraft, sehingga butir air tersebut tetap berada didalam awan.

Ketika terjadi turbulensi, butir air yang ada saling bertabrakan satu dengan yang lainnya, sehingga tercipta butir air yang lebih besar. Seiring dengan bertambahnya ukuran butir air, massanya pun bertambah, hingga akhirnya dapat mengalahkan gaya gesek udara.

Umumnya, butir air hujan dapat turun menjadi hujan ketika diameternya sudah mencapai sekitar 5 mm.

Jika diameter butir air hujan dibawah 5 mm, maka air tersebut akan kesulitan untuk mengalahkan gaya gesek udara.

Namun, jika diameternya lebih besar dari 5 mm, butir air tersebut akan mengalami fragmentasi karena gaya gesek udara dan updraft yang menekannya lebih kuat dari daya rekat antar partikel air.

 

Hujan (Presipitasi)

Hujan
Hujan merupakan salah satu bentuk presipitasi

Presipitasi, pada kasus ini adalah hujan, merupakan hasil akhir dari proses panjang diatas. Ketika awan sudah jenuh dan butiran air sudah cukup besar, butir tersebut akan jatuh dalam bentuk air hujan.

Pola dan curah hujan suatu daerah sangat dipengaruhi oleh karakteristik iklim pada wilayah tersebut dan juga faktor-faktor lokal.

Daerah dengan iklim tropis akan cenderung mengalami hujan yang banyak karena mengalami banyak evaporasi, daerah dengan iklim tundra akan cenderung mengalami hujan sedikit karena evaporasi juga sedikit.

Daerah yang dipengaruhi pola muson seperti India, Bangladesh, dan Indonesia juga akan memiliki pola hujan yang lebih teratur dibandingkan dengan daerah seperti Siberia atau Canada.

 

Awan Dingin dan Awan Panas

Sebenarnya, dalam proses terbentuknya hujan, terdapat pula perbedaan antara kondisi awan pembentuk hujan. Sejauh ini, telah diidentifikasi dua jenis awan, yaitu awan panas dan awan dingin.

Awan dingin dan awan panas
Ilustrasi perbedaan awan dingin dan awan panas (Apollo)

Awan Panas

Awan panas adalah awan yang memiliki suhu dalam awan dan suhu udara sekitar lebih dari 0’C. Pada awan ini, uap air berkondensasi menjadi udara dan umumnya tidak ada es pada awan.

Pada awan panas, proses terbentuknya hujan sama persis dengan yang sudah dijelaskan pada tahap tumbukan (coalescing) dalam proses umum pembentukan hujan diatas.

 

Awan Dingin

Awan dingin adalah awan yang memiliki suhu dalam awan dan suhu udara sekitar dibawah 0’C. Pada awan ini, uap air mengalami sublimasi menjadi kristal es atau berkondensasi menjadi air super dingin (supercooled water).

Air dapat mengalami sublimasi menjadi kristal es ketika suhu udara awan lebih dingin dari -40’C. Pada suhu ini, uap air langsung berubah menjadi es tanpa harus terkena partikulat terlebih dahulu.

Air mengalami kondensasi menjadi air super dingin ketika suhu udara awan lebih dingin dari 0’C namun lebih panas dari -40’C. Pada suhu ini, air berubah menjadi supercooled water terlebih dahulu sebelum akhirnya berubah menjadi es ketika terkena partikulat.

Proses pada awan dingin sedikit berbeda dengan proses tumbukan (coalescing) yang sudah dijelaskan diatas. Pada awan dingin, berlaku proses Bergeron-Findeisen.

Proses ini akan menyebabkan terbentuknya hujan es dan hujan salju. Proses Bergeron-Findeisen mengubah uap air dan butiran-butiran kecilnya menjadi kristal salju dan terkadang butir es.

 

Jenis Hujan

Setelah mempelajari mengenai proses terjadinya hujan, idealnya kita juga mengetahui jenis-jenis hujan yang terjadi. Secara umum, terdapat 4 jenis hujan yaitu

  • Hujan Orografis
  • Hujan Zenith
  • Hujan Frontal
  • Hujan Muson

Hujan orografis disebabkan oleh pergerakan angin fohn menaiki suatu pegunungan. Perubahan ketinggian ini akan menyebabkan kondensasi dan akhirnya presipitasi.

Hujan zenith terjadi ketika sinar matahari yang sangat panas mengubah air di permukaan bumi dalam jumlah besar menjadi uap air. Semakin tinggi uap air ini naik di atmosfer, semakin dingin pula suhunya. Pada akhirnya uap air ini akan berkondensasi dan menyebabkan presipitasi.

Hujan Frontal adalah istilah untuk presipitasi yang disebabkan oleh aktivitias front udara, baik itu hangat maupun dingin. Jika kedua front udara ini bertemu, maka akan terjadi presipitasi pada garis perbatasan antara kedua front tersebut.

Hujan Muson terjadi ketika angin muson melewati badan air dan membawa uap air yang banyak kepada suatu tempat. Fenomena hujan muson sangat dipengaruhi oleh gerak semu matahari yang pada dasarnya merupakan pengontrol pergerakan angin muson.

Tinggalkan komentar