Siklus Air: Penjaga Kehidupan di Bumi

Diposting pada

Siklus air atau siklus hidrologi adalah siklus yang menjelaskan pergerakan air secara berkesinambungan di permukaan darat, laut, dan udara.

Massa air di bumi ini bersifat konstan dari waktu ke waktu, yang berubah hanya lokasinya serta kualitas dari air tersebut. Lokasi-lokasi penyimpanan air antara lain adalah air tawar, air asin, atmosfer, dan es.

Seiring dengan bergeraknya air dalam siklus air, bukan hanya lokasi dari air tersebut yang berubah, namun wujudnya juga. Dari cairan menjadi uap lalu menjadi es hingga menjadi cairan lagi.

Siklus air merupakan proses transfer energi, sehingga menciptakan perubahan temperatur.

Ketika air mengalami penguapan, kalor di udara sekitar diserap sehingga udara menjadi dingin. Ketika air mengalami kondensasi, kalor dilepaskan ke udara sekitar, sehingga udara menjadi hangat.

Siklus air memiliki manfaat yang sangat banyak bagi kehidupan di bumi. Mulai dari menyediakan air bersih bagi ekosistem makhluk hidup, sebagai media perpindahan panas global, hingga menjadi katalis proses pelapukan.

Siklus air sangatlah penting bagi keberlanjutan kehidupan di bumi karena setiap makhluk hidup membutuhkan air untuk bertahan.

 

Urutan Proses Siklus Air

Sebelum membahas tiap tahap dari proses siklus air, kita perlu menelaah dulu sebenarnya apa saja sih langkah-langkah yang ada dalam siklus air, serta bagaimana urutannya.

Ilustrasi Siklus Air Secara Keseluruhan

Berdasarkan gambar diatas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa secara garis besar, tahapan proses siklus air adalah sebagai berikut.

  • Evaporasi & Transpirasi
  • Kondensasi
  • Adveksi (Transportasi)
  • Presipitasi & Sublimasi
  • Runoff
  • Infiltrasi
  • Perkolasi
  • Streamflow (aliran sungai)

Secara umum, siklus air terdiri dari 8 proses yang saling berkaitan. Seperti yang sudah disebutkan diatas, proses-proses tersebut antara lain adalah evaporasi dan transpirasi, kondensasi, adveksi, presipitasi dan sublimasi, runoff, infiltrasi, perkolasi, dan streamflow atau aliran sungai.

 

Proses-Proses dalam Siklus Air

Kita sudah membahas tahapan apa saja yang ada dalam siklus air, sekarang kita akan membahas secara lebih mendalam mengenai tiap-tiap tahapan tersebut.

Tidak semua proses disini harus terjadi dalam suatu siklus air, ada beberapa proses yang jarang sekali terjadi seperti sublimasi dan deposisi. Namun, kita tetap akan membahas proses-proses tersebut.

Presipitasi

Presipitasi adalah proses terjadinya hujan

Presipitasi terjadi ketika uap air yang mengalami kondensasi sudah jenuh dan turun ke permukaan bumi. Mayoritas presipitasi berbentuk hujan, namun, ada pula yang berbentuk salju, es, dan kabut.

Presipitasi hanya dapat terjadi ketika awan-awan yang mengandung partikel uap air tersebut sudah jenuh oleh uap air. Artinya, awan tersebut sudah tidak mampu menahan air yang ada didalamnya.

Ketika awan hujan baru terbentuk, awan tersebut akan berwarna putih. Seiring dengan berjalannya waktu, semakin banyak uap air yang terkandung pada awan tersebut akan membuatnya menjadi berwarna gelap. Letika sudah siap untuk mengalami presipitasi, awan tersebut akan menjadi lebih gelap.

Warna gelap ini bukan disebabkan oleh berubahnya warna air, berubahnya struktur kimia awan, atau faktor polusi. Gelap pada awan disebabkan oleh ketidakmampuan cahaya menembus awan.

Setiap tahun, lebih dari 505,000 km3 air jatuh sebagai presipitasi, 398,000 km3 dari presipitasi tersebut jatuh diatas permukaan laut. Dibanding laut, hujan di daratan tidak terlalu signifikan, setiap tahun, hanya 107,000 km3 air jatuh sebagai hujan dan 1000 km3 jatuh sebagai salju.

 

Intersepsi

Intersepsi terjadi ketika air yang jatuh sebagai presipitasi ditahan oleh obyek lain sehingga menguap kembali ke udara. Artinya, air tidak sempat mencapai tanah dan mengalami proses infiltrasi ataupun runoff.

Secara umum, terdapat 2 jenis intersepsi, yaitu intersepsi canopy/foliage dan intersepsi lainnya. Intersepsi foliage terjadi ketika air tertahan oleh daun tumbuhan sedangkan intersepsi lainnya terjadi ketika air tertahan oleh benda impermeable seperti atap rumah atau permukaan kolam.

Intersepsi yang banyak pada suatu wilayah akan mempersingkat siklus air pada wilayah tersebut. Hal ini terjadi karena air ketika jatuh langsung menguap lagi sebagai uap air dan siap membentuk hujan baru.

 

Lelehan es

Proses pelelehan es dalam siklus air berperan memberikan air runoff

Ketika es meleleh, air hasil lelehannya tersebut akan menyebabkan runoff. Fenomena ini kerap ditemukan pada negara yang tengah mengalami transisi dari musim dingin menuju musim panas.

Lelehan es juga terjadi di laut, pada kasus ini, bongkah es dan gletser mencair sehingga membuat permukaan laut naik.

Pencairan gletser dan bongkahan es ini disebabkan oleh suhu udara yang meningkat, perubahan iklim, air laut yang menghangat, serta cuaca yang tidak menentu di lapisan troposfer.

Lelehan es ini disinyalir menjadi salah satu fenomena yang paling dipengaruhi dan mempengaruhi proses pemanasan global. Oleh karena itu, fenomena ini harus ditinjau lebih lanjut lagi oleh meteorologist dan geografer lingkungan.

 

Runoff (Aliran Air Permukaan)

Runoff pada dasarnya adalah pergerakan air dari daratan menuju ke laut atau badan air lainnya. Runoff dapat berupa air yang mengalir di permukaan tanah ataupun di sungai.

Selama bergerak di permukaan, air dapat mengalami evaporasi menjadi uap air, terserap kedalam tanah melalui infiltrasi, hingga tersimpan di badan air seperti danau dan bendungan.

Runoff merupakan salah satu penyebab erosi dan sedimentasi material di permukaan bumi. Hal ini terjadi karena runoff dapat mengikis material dan membawanya hingga ke tempat jauh. Salah satu jenis erosi yang disebabkan oleh fenomena ini antara lain adalah erosi air dan abrasi.

 

Infiltrasi

Infiltrasi adalah proses meresapnya air dari permukaan tanah ke dalam tanah. Setelah terjadi infiltrasi, air permukaan tersebut akan berubah menjadi air tanah.

Infiltrasi yang tinggi merupakan salah satu alasan terbentuknya aliran air sub permukaan, zona akifer, dan sungai bawah tanah.

 

Aliran sub-permukaan

Akifer air bawah tanah penting bagi siklus air

Aliran sub permukaan adalah aliran air pada zona air tanah vadose atau zona akifer. Aliran ini umumnya bermuara di laut, namun ada pula aliran sub permukaan yang kembali ke permukaan tanah. Fenomena ini terjadi ketika air tersebut dipompa atau keluar lewat resurgent stream dari sungai bawah tanah.

Umumnya, laju recharge untuk akifer cukup lama sehingga jika tidak ada gaya yang mendorongnya, air akifer yang sudah habis akan sangat sulit untuk mengisi dirinya sendiri. Oleh karena itu, air akifer kerap dianggap sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.

 

Evaporasi

Evaporasi adalah perubahan air dari bentuk cair menjadi bentuk gas karena dipanaskan oleh sumber energi.

Pada tahap ini, air yang awalnya berada di daratan berubah menjadi uap air dan menetap di udara. Uap air yang sudah ada di udara ini nantinya dapat mengalami kondensasi hingga berubah menjadi awan hujan.

Dalam setahun, air di permukaan bumi mengalami evaporasi sebesar 505,000 km3, yang mana 434,000 km3 dari jumlah tersebut berasal dari penguapan air laut.

 

Sublimasi

Sublimasi terjadi ketika air dalam bentuk padat seperti kristal salju atau balok es berubah langsung menjadi uap air, tanpa melewati bentuk cair. Proses ini merupakan salah satu proses yang jarang terjadi di alam karena membutuhkan energi yang banyak.

 

Deposisi

Deposisi terjadi ketika air dalam bentuk uap air berubah langsung menjadi air padat seperti kristal salju dan balok es, tanpa melewati bentuk cair. Seperti sublimasi, proses ini juga jarang terjadi di kehidupan sehari-hari karena membutuhkan suhu yang sangat dingin.

 

Adveksi

Pergerakan awan oleh proses adveksi sangat penting bagi siklus air

Adveksi adalah pergerakan uap air, baik yang sudah berkondensasi maupun yang belum, melewati atmosfer. Umumnya, adveksi ini digunakan untuk menjelaskan awan-awan yang bergerak di lapisan troposfer.

Gerakan adveksi ini umumnya didukung oleh angin sebagai pendorongnya. Tanpa adveksi, tidak mungkin uap air yang menguap diatas lautan dapat menjadi hujan di daratan.

Oleh karena itu, adveksi merupakan salah satu komponen siklus air yang sangat penting. Tanpa adveksi, sangat sulit bagi hujan untuk terjadi di daerah daratan.

 

Kondensasi

Kondensasi adalah perubahan air dari bentuk gas (uap) menjadi bentuk cair (butiran air). Kondensasi terjadi ketika uap air mengalami pendinginan sehingga kehilangan energi dan berubah bentuk.

Contoh utama peristiwa kondensasi adalah pada pembentukan awan di atmosfer, atau pada saat pembentukan embun di pagi hari. Kedua peristiwa tersebut memerlukan suhu yang dingin dan uap air dalam jumlah banyak.

 

Transpirasi

Transpirasi sangat penting bagi siklus air pendek

Transpirasi adalah keluarnya air dalam bentuk uap oleh proses respirasi makhluk hidup. Proses ini umumnya diasosiasikan dengan uap air yang dikeluarkan oleh pohon dan tumbuhan lainnya dari proses respirasi serta fotosintesis.

Transpirasi merupakan salah satu alasan mengapa hutan hujan Amazon di Amerika Selatan memiliki iklimnya sendiri serta cuaca yang berbeda dengan wilayah sekitarnya.

 

Perkolasi

Perkolasi adalah gerakan air dalam lapisan-lapisan tanah. Jika infiltrasi adalah gerakan air meresap memasuki lapisan tanah, maka perkolasi adalah gerakan air di dalam lapisan tanah.

Proses perkolasi memungkinkan terbentuknya aliran air sub permukaan serta air tanah akifer. Air bisa masuk kedalam akifer karena telah melalui proses perkolasi antar lapisan batuan.

Sedangkan, air sub permukaan bisa terjadi karena ada air-air yang meresap masuk ke dalam tanah dan bergerak di dalamnya.

Jika masih bingung, coba bayangkan setetes air yang jatuh ke permukaan bumi ketika terjadi hujan. Saat air tersebut jatuh ke tanah dan menyerap masuk ke dalam tanah, itu adalah fenomena infiltrasi. Sedangkan, ketika air yang meresap tersebut masuk lebih jauh ke dalam lapisan-lapisan tanah, maka itu adalah proses perkolasi.

 

Tektonik Lempeng

Tektonik lempeng berperan besar dalam siklus air

Tektonik lempeng juga berperan dalam mempengaruhi siklus air, meski tidak sebesar proses-proses diatas. Proses-proses yang mempengaruhi siklus air pada tektonik lempeng antara lain adalah subduksi, terutama yang terjadi pada kerak benua dan kerak samudera.

Ketika sebuah lempeng mengalami subduksi, terutama pada daerah lautan, maka lempeng tersebut akan menghujam kebawah ke dalam mantel bumi. Nah, dalam proses subduksi, yang menghujam kebawah ini adalah kerak samudera.

Kerak samudera umumnya mengandung air dalam jumlah yang cukup banyak. Sehingga, ketika dia terbenam ke arah mantel bumi, kerak samudera akan membawa air kedalam kerak dan mantel bumi.

Air yang ada didalam bumi tersebut tentu saja tidak akan terjebak selamanya di perut bumi. Seiring dengan waktu, air tersebut akan dikeluarkan melalui magma yang keluar dari bumi dalam proses vulkanisme serta geyser.

Sering kan kalian melihat letusan gunung api atau vulkanisme di suatu tempat yang justru banyak mengeluarkan uap air. Nah, itu adalah salah satu cara untuk mengeluarkan air-air yang terjebak di dalam kerak dan mantel bumi.

 

Jenis-Jenis Siklus Air

Secara umum, kita mengenal 3 jenis siklus air, yaitu, siklus air pendek, sedang, dan panjang.

Yang membedakan ketiga siklus air ini hanyalah jarak dan tahapan yang ditempuh oleh air. Semakin panjang siklus air tersebut, semakin banyak pula tahapan yang harus dilalui dan jarak yang harus ditempuh oleh air.

Berikut ini adalah penjelasan lebih mendalam mengenai 3 jenis siklus air tersebut.

Siklus Air Pendek

Siklus air pendek
Ilustrasi Siklus Air Pendek (Gerbangilmu)

Siklus air pendek adalah istilah yang kerap digunakan untuk merujuk kepada siklus air yang terjadi pada lokasi yang sama. Pada siklus ini, uap air yang ada di udara tidak mengalami adveksi sehingga tetap berada pada lokasi yang sama.

Berdasarkan ilustrasi diatas, kita dapat mengambil kesimpulan bahwa setidaknya terdapat 3 tahap dalam siklus air pendek, yaitu

  • Evaporasi
  • Kondensasi
  • Presipitasi

Secara umum, air yang mengalami pemanasan akan menguap ke atmosfer. Setelah itu, uap air ini akan mendingin dan membentuk awan-awan yang pada akhirnya akan turun menjadi hujan.

 

Siklus Air Sedang

Siklus air sedang
Ilustrasi Siklus Air Sedang (Gerbangilmu)

Siklus air sedang adalah istilah yang kerap digunakan untuk merujuk kepada siklus air yang terjadi pada lokasi yang berbeda.

Pada siklus air sedang, uap air yang sudah terkondensasi di udara mengalami proses adveksi, yaitu transportasi oleh angin sehingga mengalami presipitasi di tempat lain.

Berdasarkan gambar diatas, kita dapat mengambil kesimpulan bahwa setidaknya terdapat 5 tahap dalam siklus air sedang, yaitu

  • Evaporasi
  • Kondensasi
  • Adveksi
  • Presipitasi
  • Runoff

Secara umum, terdapat 5 proses yang terjadi dalam siklus air sedang, yang pertama adalah air yang menguap dikarenakan pemanasan oleh sinar matahari.

Air yang menguap ini kemudian akan berkondensasi di atmosfer lalu mengalami adveksi karena didorong oleh angin. Pada akhirnya, awan-awan yang ada akan jenuh dengan air sehingga menghasilkan hujan.

Disini, karena presipitasi yang terjadi umumnya di daratan, terjadi pula runoff atau air limpasan hujan. Air ini akan berkumpul di sungai-sungai lalu bermuara di lautan.

 

Siklus Air Panjang

Siklus Air Panjang
Ilustrasi Siklus Air Panjang (Gerbangilmu)

Siklus air panjang sebenarnya sangat mirip dengan siklus hidrologi sedang, hanya saja, cakupannya lebih luas. Pada siklus air panjang, uap air yang sudah berada di udara mengalami adveksi atau transportasi oleh angin ke tempat-tempat yang jauh.

Jika terdapat pegunungan, air akan turun sebagai salju atau kristal es dan tertahan di puncak gunung sebagai lapisan salju. Selain itu, karena jaraknya yang sangat jauh, sangat mungkin bagi runoff untuk mengalami evaporasi ulang atau diambil tumbuhan dan dikeluarkan lewat transpirasi.

Berdasarkan gambar diatas, dapat disimpulkan bahwa siklus air panjang setidaknya terdiri dari 7 tahap yaitu

  • Evaporasi
  • Kondensasi
  • Adveksi
  • Presipitasi (Mungkin juga presipitasi es/salju)
  • Lelehan es (Hanya jika presipitasi dalam bentuk salju/es)
  • Runoff
  • Transpirasi

Secara umum, air yang ada di lautan (atau daratan) mengalami pemanasan oleh sinar matahari sehingga menguap dan berkondensasi di atmosfer menjadi awan. Setelah itu, awan-awan ini didorong oleh angin ke daratan, namun, kebetulan mereka melewati daerah pegunungan.

Karena suhu yang lebih dingin di daerah pegunungan, maka presipitasi yang terbentuk umumnya berupa salju atau es. Hal ini dapat menjebak air di dalam kriosfer atau cryosphere yaitu lapisan-lapisan es di pegunungan dan gletser.

Air tersebut akan senantiasa terjebak di lapisan es hingga mereka dapat mencair, umumnya di musim panas. Setelah mencair, baru air tersebut bisa kembali beredar di siklus air.

 

Waktu Tinggal Air (Residence time)

Waktu tinggal air adalah durasi air tinggal di suatu lokasi. Hal ini mempengaruhi siklus air

Residence time atau waktu tinggal adalah istilah untuk menunjukkan rata-rata lama air berada dalam suatu tempat. Indikator ini dihitung dengan cara menghitung umur rata-rata air di suatu lokasi.

Waktu tinggal air sangat penting dan memiliki pengaruh yang besar terhadap siklus air. Semakin lama air terjebak dalam suatu lapisan atau lokasi, maka jumlah air yang dapat beredar di siklus air pun berkurang.

Air tanah dalam dapat menghabiskan lebih dari 10,000 tahun di dalam lapisan tanah sebelum akhirnya keluar ke permukaan atau mengalir ke laut.

Air permukaan seperti kelembaban tanah hanya menghabiskan waktu yang sedikit di tanah sebelum akhirnya mengalami evaporasi dan menjadi uap air di udara.

Antarctica dan Greenland yang merupakan ice sheet atau wilayah es terbesar di dunia dapat menyimpan air dengan durasi yang sangat lama. Umur air tertua yang ditemukan dalam es di Antarctica adalah sekitar 800,000 tahun.

Berikut ini adalah tabel yang menjelaskan rata-rata residence time air di reservoir atau tempat penyimpanan air yang berbeda beda.

ReservoirRata-rata Waktu Tinggal
Antarctica20.000 tahun
Lautan3.200 tahun
Gletser20-100 tahun
Tutupan salju musiman2-6 bulan
Kelembaban tanah1-2 bulan
Air tanah atas100-200 tahun
Air tanah dalam10.000 tahun
Danau50-100 tahun
Sungai2-6 bulan
Atmosfer9 hari

Dapat kita tarik kesimpulan dari tabel diatas bahwa waktu tinggal air paling lama adalah di kutub selatan. Jika sebuah air mengalami presipitasi di kutub dan membeku menjadi es, maka dibutuhkan waktu hingga 20.000 tahun hingga air tersebut kembali beredar lagi pada siklus air.

 

Dampak siklus air pada iklim dan cuaca

Siklus air memiliki peran yang sangat besar dalam mempengaruhi iklim dan cuaca suatu wilayah, karena seperti yang kita ketahui, air merupakan unsur cuaca yang sangat krusial.

Tanpa adanya siklus air yang mendinginkan bumi lewat proses evaporasi, mungkin manusia sudah tidak bisa hidup.

Penggunaan air tanah yang berlebihan oleh manusia turut berkontribusi meningkatkan jumlah air permukaan di bumi. Hal ini menyebabkan evaporasi meningkat sehingga lebih sering terjadi hujan.

Perubahan iklim yang tengah terjadi pun menyebabkan es di kutub mencair sehingga meningkatkan tinggi permukaan laut, menyebabkan daerah-daerah pesisir tenggelam.

 

Referensi

Water Cycle – National Oceanic and Atmospheric Agency (NOAA)

The Fundamentals of Water Cycle – USGS

Iqbal Hakim

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *