Anomali cuaca dan iklim

ANOMALI cuaca - IKLIM DAN DAMPAKNYA PADA TANAMAN Oleh: Joko Wiratmo Laboratorium Meteorologi Terapan Kelompok Keahlian Sains Atmosfer Program studi Meteorologi Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10 Bandung 40132, Jawa Barat, Indonesia Email: wiratmo@geoph.itb.ac.id Abstrak Pada kondisi normal, cuaca dan iklim di Indonesia terutama dipengaruhi oleh monsoon. Pada kondisi dimana terjadi penyimpangan dari kondisi normalnya, fenomena yang menyebabkannya terutama adalah El Nino dan La Nina, Dipole mode positif dan negatif, serta pemanasan global. Parameter cuaca dan iklim yang paling mudah terlihat perubahannya akibat fenomena-fenomena ini adalah curah hujan dan temperatur. Karena kedua parameter tersebut adalah parameter utama yang berpengaruh pada fisiologi tanaman, maka perubahan yang terjadi pada kedua parameter tersebut akan berdampak pada pertumbuhan tanaman. 1. Pendahuluan Anomali cuaca dan iklim adalah penyimpangan cuaca dan iklim dari kondisi normalnya atau rataratanya pada selang waktu yang panjang yang umumnya berdampak tidak baik pada makhluk hidup di bumi. Penyimpangan cuaca dan iklim ini antara lain adalah akibat El Nino dan La Nina, Dipole Mode serta pemanasan global. Peristiwa El Nino berkaitan dengan anomali kemarau yang panjang sedangkan La Nina berhubungan dengan anomali curah hujan tinggi sehingga berakibat banjir dan tanah longsor di sebagian wilayah di tanah air. Dipole mode (+) dan (-) umumnya berhubungan dengan curah hujan yang rendah dan tinggi di Sumatra/ bagian barat wilayah Indonesia. Dan, pemanasan global berakibat pada anomali tinggi atau rendahnya curah hujan di tanah air. El Nino berakibat meningkatnya lahan kekeringan sampai 8-9 kali lipat luasan pertanaman pada kondisi normal sedangkan La Nina menyebabkan meningkatnya luas pertanaman terkena banjir sampai 4-5 kali lipat dari kondisi normal. Selain itu hama dan penyakit tanaman juga meningkat akibat anomali iklim ini. Tujuan dari tulisan ini adalah untuk menyajikan anomali cuaca dan iklim, penyebabnya dan dampaknya pada tanaman. 2. Cuaca dan iklim normal di Indonesia Indonesia terletak di sekitar ekuator yang diapit oleh dua benua (Asia dan Australia) dan dua samudra yakni samudra Hindia dan Pasifik. Ditambah lagi wilayahnya yang berwujud kepulauan (benua maritim) menyebabkan Indonesia merupakan wilayah cuaca dan iklim yang unik. Dua sirkulasi yakni Hadley dalam arah meridional dan Walker dalam arah zonal berpadu dan menyebabkan keragaman cuaca dan iklim yang tidak ada duanya di bumi ini. Posisi matahari yang bergerak semu dari 23.5oLU ke 23.5oLS menyebabkan pengaruh monsoon sangat dominan mempengaruhi cuaca dan iklim di Indonesia. Pengaruh topografi yang kompleks juga memegang peranan penting dalam pembentukan cuaca dan iklim yang khas di suatu daerah. Angin lembah, angin gunung, angin darat dan angin laut merupakan faktor-faktor tersebut. Seperti juga dikemukakan oleh McBride (1992), fenomena meteorology yang berdampak pada cuaca dan iklim di Indonesia selain yang telah disebut adalah osilasi 40-50 hari, osilasi selatan, surge dari laut China selatan dan pantai barat Australia, dan transport debu/ haze. Di antara sekian banyak fenomena meteorologi tersebut, monsoonlah yang paling utama (Wiratmo, 1993). Gambar 1. Kondisi air lautan Pasifik, termoklin dan perawanan saat kondisi normal Dari parameter cuaca dan iklim yang ada, curah hujan merupakan elemen iklim paling penting. Berdasarkan pola hujannya, wilayah Indonesia dapat dibagi menjadi tiga wilayah yakni wilayah dengan pola monsoonal, ekuatorial dan lokal. Pola monsoon dicirikan oleh distribusi curah hujan bulanan berbentuk V dengan jumlah curah hujan musiman rendah pada bulan Juni, Juli atau Agustus (ditunjukkan warna putih pada gambar 2 di bawah). Saat monsoon barat, curah hujannya berlimpah (musim hujan) sedangkan pada saat monsoon timur jumlah curah hujannya sangat sedikit (musim kemarau). Pola ekuatorial dicirikan oleh distribusi curah hujan bulanan dua kali maksimum (berbentuk huruf M; ditunjukkan warna biru pada gambar 2). Jumlah curah hujan maksimum terjadi setelah ekuinoks. Tempat di daerah ekuator seperti Padang dan Pontianak mempunyai pola ini. Pengaruh monsoon di daerah ini kurang tegas dibanding dengan pengaruh insolasi pada waktu ekuinoks. Jenis ketiga yakni pola curah hujan local (ditunjukkan warna merah pada gambar 2), distribusi curah hujan bulanannya kebalikan dari jenis monsoon. Daerah Ambon adalah contoh daerah yang mempunyai jenis pola ini. Gambar 2. Tiga pola curah hujan di Indonesia yakni pola monsoonal, ekuatorial, dan lokal 3. Anomali cuaca dan iklim Untuk wilayah Indonesia, anomali cuaca dan iklim banyak disebabkan oleh pengaruh fenomena di samudra HIndia dan Pasifik serta pemanasan global. Anomali yang disebabkan pengaruh lokal tampaknya tidak sangat dominan (?). Lebih baik kalau kita nyatakan bahwa anomali cuaca dan iklim ini adalah akibat interaksi yang sangat kompleks antara fenomena global dan lokal. Pengaruh fenomena di samudra Pasifik yang dimaksud adalah pengaruh El Nino dan La Nina, dan fenomena di samudra Hindia adalah Dipole mode positif dan negatif. 3.1 El Nino dan La Nina Gambar 3. Kondisi air laut dan perawanan pada saat El Nino Fluktuasi slope permukaan laut di Pasifik tropis dicirikan oleh kuat lemahnya angin pasat. Pada kondisi normal tiupan kuat dari angin pasat tenggara dalam rentang waktu yang panjang menyebabkan akumulasi massa air panas di Pasifik barat. Tingginya temperatur permukaan laut mengefektifkan aktivitas konveksi di daerah ini dan skitarnya sehingga banyak terjadi hujan. Pada tahun-tahun tertentu dimana tiupan angin pasat tenggara ini melemah, massa air panas yang terakumulasi di Pasifik yang panas akan bergerak ke timur. Dalam perjalanannya arus balik ekuator ini bertemu dengan arus panas yang berasal dari EKuador dan mengalami percampuran di daerah pantai Peru. Anomali temperatur permukaan laut di perairan Peru akibat percampuran massa air panas ini menyebabkan konveksi di daerah ini kuat dan curah hujan meningkat tajam. Kembalinya massa air panas dalam jumlah besar dalam waktu singkat secara tidak langsung dapat menjelaskan tidak adanya massa air dingin di sepanjang perairan Peru dan temperatur permukaan laut perairan daerah pantai menjadi sangat tinggi. Penelitian membuktikan bahwa variasi temperatur permukaan laut di perairan Peru berhubungan dengan variasi global temperatur permukaan laut Pasifik tropis yang mengakibatkan pergeseran daerah konveksi kuat di atas wilayah maritim kontinen Indonesia ke arah Pasifik tengah. Hal ini sangat mengganggu sirkulasi atmosfer khususnya sirkulasi Walker sehingga iklim global menjadi tidak normal. Jadi dapat dipahami bahwa siraman hujan lebat di Peru pada saat seharusnya musim kering diimbangi oleh kekeringan di wilayah lain seperti Indonesia yang seharusnya musim penghujan. Salah satu indikasi yang menyebabkan tidak terjadi musim penghujan di Indonesia adalah terbentuknya daerah divergen sehingga sulit terjadi hujan. Daerah divergen ini akibat dari adanya anomali positif angin zonal di samudra Pasifik bagian barat yang menyebabkan menguatnya angin baratan di daerah tersebut, sementara di daerah samudra Hindia timur terjadi penguatan angin timuran akibat adanya anomali negatif. Dengan berlangsungnya dua anomali tersebut mengakibatkan Indonesia merupakan daerah divergen. Gambar 4. Kondisi air laut dan perawanan selama La Nina di samudra Pasifik Berdasarkan pengamatan perilaku atmosfer ekuator berskala besar, Walker pada tahun 1904 menemukan adanya suatu bentuk osilasi gelombang tekanan berperiode panjang yang terjadi di atas India, Australia dan Amerika selatan. Karena osilasi gelombang tekanan ini terjadi di belahan bumi selatan maka Walker menyebutnya sebagai osilasi selatan. Pada dasarnya osilasi selatan ini merupakan sirkulasi atmosfer berskala luas yang terjadi akibat adanya pertukaran massa udara antara daerah tropis dan sub tropis dalam bentuk fluktuasi tekanan udara di atas lautan Pasifik dan Hindia. Sirkulasi BBU sangat bervariasi secara musiman sedangkan di BBS sirkulasi yang terjadi sangat bervariasi secara tahunan. Karena osilasi selatan berhubungan dengan dua daerah berbeda tadi maka gejala ini dapat digunakan untuk pengamatan variabilitas atmosfer berskala global. Pengamatan osilasi selatan dilakukan dengan mengukur suatu indeks yang disebut dengan indeks osilasi selatan dengan mengamati selisih tekanan udara antara Tahiti yang mewakili Amerika Selatan dan Darwin yang mewakili wilayah Hindia-Australia. Bila tekanan udara di Darwin lebih besar daripada di Tahiti maka indeks osilasi selatan bernilai negatif dan mengindikasikan adanya El Nino. Oleh karena kaitan yang erat antara osilasi selatan dan el nino ini maka kemuadian para ahli menggabungkan keduanya dalam istilah ENSO (El Nino and Southern Oscillation). Fenomena La Nina adalah kebalikan dari fenomena El Nino di atas. Menurut Tjasyono (1997) , pengaruh El Nino kuat terjadi di daerah yang dipengaruhi oleh sistem monsoon, lemah di wilayah yang mempunyai sistem ekuatorial, dan tidak jelas di wilayah dengan sistem lokal. Selain itu, pengaruh El Nino dan La Nina lebih kuat dirasakan pada hujan di musim kemarau daripada hujan di musim hujan. Secara rata-rata penurunan hujan dari normal akibat terjadinya El Nino dapat mencapai 80 mm per bulan sedangkan peningkatan hujan dari normal akibat terjadinya La Nina tidak lebih dari 40 mm. 3.2 Dipole mode samudra Hindia (IOD, Indian Ocean Dipole) Istilah di atas pertamakali diperkenalkan oleh Yamagata dan Saji serta para peneliti di program riset variasi iklim Frontier Research Centre for Global Change yang didirikan oleh NASDA (National Space Development Agency) dan JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Centre) Jepang. IOD ditemukan setelah ada upaya penelitian tentang penyebab musim panas yang panasnya tidak biasa (anomali panas) yang terjadi tahun 1994 di Jepang. Mereka menggunakan data atmosfer (yakni angin dan presipitasi) dan data laut (yakni SST) selama 40 tahun (1958-1997). Hasilnya menunjukkan bahwwa angin timuran meningkatkan temperatur di bagian barat dan kekeringan di bagian timur samudra Hindia sekitar Indonesia dan banjir di India sampai Afrika timur. Hubungan antara monsoon Hindia dan El Nino pada saat tersebut belumlah jelas sehingga penemuan fenomena ini (IOD) dapat menambah pemahaman kita tentang hubungan yang kompleks antara kedua fenomena tersebut. Kejadian IOD dipercaya merupakan kunci untuk menjelaskan mekanisme perubahan iklim yang terjadi dari samudra Hindia sampai samudra Pasifik. IOD merupakan fenomena kopel laut-atmosfer yang terjadi di samudra Hindia. Normalnya dicirikan oleh anomali pendinginan SST di samudra Hindia bagian tenggara dan anomali pemanasan SST di samudra Hindia ekuator bagian barat. Berkaitan dengan perubahan ini maka konveksi normal yang terdapat di kolam panas samudra Hindia bagian timur bergeser ke barat dan membawa hujan lebat di Afrika timur dan kekeringan di Indonesia. Menurut Yamagata, fenomena ini dinamakan IOD karena untuk menyatakan struktur dipole zonal dari berbagai parameter kopel laut-atmosfer seperti anomali SST, OLR dan tinggi permukaan laut. IOD sendiri dapat dilacak melalui rekaman koral sampai periode pertengahan Holocene (kurang lebih sampai dengan 11000 tahun silam). IOD mengalami dua fase yakni positif dan negatif. Perhatikan dua gambar berikut ini. Pada fase positif, SST turun di bagian tenggara samudra Hindia seperti di perairan utara Australia, pantai timur Jepang dan seluruh wilayah Indonesia. SST naik di ekuatorial bagian barat samudra Hindia yakni di lepas pantai timur Afrika (dari separuh Madagaskar bagian utara sampai sisi utara Somalia). Pola konvektif meningkat di bagian utara Afrika, India dan lepas pantai timur Afrika. Pada fase negatif, peristiwanya berbalikan dengan pada kondisi IOD positif dimana terjadi peningkatan aktivitas konvektif di Australia, Indonesia dan Jepang. Intensitas IOD dinyatakan dengan anomali gradien SST antara samudra Hindia ekuator bagian barat (50oE-70oE dan 10oN-10oS) dan bagian tenggara (90oE110oE dan 10oS-0oN) atau yang disebut sebagai Indeks Dipole Mode. IOD positif dinyatakan oleh IDM yang positif sedangkan IOD negatif dinyatakan dengan IDM negatif. Gambar 5. Dipole mode positif Gambar 6. Dipole mode negatif Pada kedua gambar di atas, warna merah menunjukkan anomali pemanasan SST dan warna biru menunjukkan anomali pendinginan. Warna putih menunjukkan aktivitas konvektif di wilayah tersebut meningkat dan arah angin ditunjukkan oleh arah anak panah. Beberapa peneliti menyatakan bahwa IOD dapat berkembang tanpa paksaan El Nino sedangkan beberapa peneliti yang lain bependapat bahwa dalam beberapa hal ENSO dapat memaksa timbulnya IOD. Oleh karenanya maka diperlukan penelitian lebih lanjut tentang hubungan keduanya. Beberapa pengaruh yang signifikan dari IOD ini contohnya adalah pada curah hujan monsoon Hindia, temperatur udara di Jepang pada saat musim panas, curah hujan di Australia, dan SOI. Karena IOD merupakan kopel laut atmosfer maka dia dapat juga dinyatakan dengan parameter atmosfer yang lain seperti tekanan dan OLR atau dengan parameter laut seperti ketinggian permukaan laut. Secara umum dapat diketahui bahwa fenomena IOD berpengaruh kuat terhadap curah hujan di Sumatra barat (Gusmira, 2004). Pada saat IOD positif terjadi penurunan curah hujan sedangkan pada IOD negatif terjadi peningkatan curah hujan dari normalnya di Sumatra barat. Pengaruh IOD terlihat sangat jelas pada periode Juni-Agustus dan September-Oktober-November yang mengidentifikasikan bahwa peristiwa Dipole mode negatif menyebabkan hujan datang lebih cepat dan dipole mode positif merupakan gangguan yang memperparah serta memperpanjang musim kemarau di Sumatra barat sehingga mengakibatkan keterlambatan musim hujan. Kondisi kering di Sumatra barat berkorelasi kuat dengan dipole mode positif pada saat musim kemarau ketika SST di wilayah Indonesia mengalami penginginan. Korelasi dipole mode terhadap angin zonal di Sumatra barat hanya terlibat pada angin permukaan. Pada saat dipole mode positif angin bergerak timuran dengan kecepatan 3 m/s. Sebaliknya pada saat dipole mode negatif bergerak angin baratan dengan kecepatan maksimum 1 m/s. Hal ini tidak nampak terlihat pada angin atas (200 mb). Banu (2003) menganalisis beberapa variabel monsoon seperti curah hujan, SST, tekanan udara di atas permukaan laut dan angin permukaan. Dia menunjukkan bahwa fenomena ENSO dan dipole mode berpengaruh pada penyimpangan pola monsoon di benua maritim Indonesia. Pada saat El Nino dan DM positif terjadi penguatan monsoon tenggara sedangkan pada saat La Nina dan DM negatif terjadi penguatan monsoon barat. Dengan demikian maka El Nino dan DM positif merupakan gangguan yang bersifat memperpanjang musim kemarau sehingga menyebabkan keterlambatan musim hujan di Indonesia, sedangkan La Nina dan DM negatif mengakibatkan terjadinya percepatan musim hujan. Kondisi kering (curah hujan di bawah normal) di beberapa daerah di Indonesia berkorelasi kuat dengan El Nino dan DM positif pada musim kemarau ketika SST di Indonesia mengalami pendinginan. Korelasi yang temah terjadi pada saat musim hujan. Terdapat indikasi yang kuat adanya interaksi antara El Nino dan DM positif walaupun tidak selalu terjadi bersamaan. Di samping itu, fenomena El Nino (La Nina) dan DM negatif (positif) juga memperlihatkan adanya kemungkinan terjadi bersamaan. Selain itu ditemukan bahwa TBO (Tropospheric Biennial Oscillation) pada curah hujan di Indonesia, ENSO dan DM memiliki korelasi yang cukup kuat sehingga memiliki peranan penting dalam variabilitas iklim di benua maritim Indonesia. 3.3 Pemanasan global Pemanasan global sudah terjadi sejak ribuan tahun yang diselingi oleh pendinginan global. Pemanasan global yang sekarang ini kita ributkan biasanya adalah fenomena pemanasan global yang ditunjukkan tren-nya sejak era revolusi industri di Inggris seperti terlihat pada gambar 7. Telah banyak publikasi tentang pemanasan global, bahkan telah ada badan atau institusi yang menanganinya. Di beberapa negara masalah pemanasan global ini mendapat perhatian yang sangat serius sehingga perlu didirikan kementrian khusus yang menangani perubahan iklim khususnya akibat pemanasan global. Beberapa kali IPCC bersidang dan menelurkan banyak keputusan yang diharapkan mengikat setiap negara di dunia ini untuk mereduksi pemanasan global akibat dampaknya yang sangat mengkhawatirkan, tidak terkecuali pada tanaman pangan. Pemanasan global akan meningkatkan temperatur, mencairkan es di kutub, mempercepat proses siklus hidrologi, meningkatkan bencana alam di banyak tempat (siklon tropis, tornado, badai guruh, banjir, kekeringan, longsor dsb), meningkatkan hama penyakit tanaman, puso dsb. Gambar 7. Tren peningkatan temperatur udara rata-rata global di dekat permukaan bumi 4. Dampak pada tanaman Telah diketahui bahwa cuaca dan iklim merupakan faktor yang menentukan pertumbuhan dan produktivitas tanaman. Tanaman sangat peka terhadap perubahan cuaca dan iklim yang drastis sifatnya. El Nino, La Nina, DM (+) dan DM(-) berdampak pada kondisi peningkatan atau penurunan curah hujan di tanah air. Peningkatan dan penurunan curah hujan secara drastis sangat berpengaruh pada fisiologi tanaman. Menurut Gardner dkk (1991), air bagi tanaman mempunyai 6 fungsi, yakni (i) pelarut dan medium untuk reaksi kimia, (ii) medium untuk transport zat terlarut organic dan anorganik, (iii) medium untuk memberikan turgor pada sel tanaman, (iv) hidrasi dan netralisasi muatan pada molekul-molekul koloid, (v) bahan baku untuk fotosintesis, proses hidrolisis, dan reaksi-reaksi kimia lainnya, (vi) evaporasi air (transpirasi) untuk mendinginkan permukaan tanaman. Dengan demikian jika terjadi perubahan drastis pada jumlah air yang dibutuhkan tanaman maka keenam fungsi tersebut tidak berjalan dengan baik, akibatnya tanaman bisa mati. Sedangkan pemanasan global diperkirakan akan berkisar antara 1.5 sampai 4.5 oC jika CO2 meningkat dua kali lipat dimana pemanasan terbesar terjadi di kutub sedangkan di ekuator lebih rendah. Ia mempengaruhi variabel yang berpengaruh pada produktivitas tanaman, misal suhu akan sangat penting untuk pertumbuhan dan intensitas masa tanam. Pada CO2 yang tinggi, pola hujan dan suhu lebih menguntungkan produksi tanaman pangan beririgasi (Munawar, 2004). Kimbal dkk pada tahun 1983, 1985 dan 1996 mengumpulkan 770 penelitian mengenai hasil tanaman dalam rumah kaca dengan pengayaan CO2 dan terbukti hasil tanaman tersebut meningkat 32%. Sedangkan hasil riset Komisi tanaman terlindung pada International Society for Holticultural Science membuktikan bahwa pengayaan CO2 menambah hasil 12-13% dibanding pada kadar atmosfer biasa sebesar 335 ppm. Pengaruh yang paling menonjol dari pengayaan tersebut adalah efisiensi fotosintesis dan penggunaan air yang lebih efisien. 5. Kesimpulan  Anomali cuaca dan iklim adalah penyimpangan cuaca dan iklim dari kondisi normalnya atau rata-ratanya pada selang waktu yang panjang yang umumnya berdampak tidak baik pada makhluk hidup di bumi.    Anomali cuaca dan iklim ini pada skala besar terutara diakibatkan oleh El Nino, La Nina, Dipole Mode (+) dan (-), dan pemanasan global. Anomali cuaca dan iklim ini mempengaruhi fisiologi tanaman yang biasanya peka akibat perubahan cuaca dan iklim yang berubah drastis . Unsur iklim yang paling banyak dipengaruhi oleh kondisi anomali cuaca dan iklim di atas adalah curah hujan dan temperatur. Pustaka 1. Banu. 2003. Analsisis interaksi monsoon, ENSO dan DM serta kaitannya dengan variabilitas curah hujan dan angin permukaan di benua maritim Indonesia. Tesis. Prodi OSA-ITB. Bandung 2. Gardner dkk. 1991. Fisiologi tanaman budidaya. Terjemahan oleh Herawati Susilo. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta 3. Gusmira., Eva .2004. Pengaruh dipole mode terhadap angin zonal dan curah hujan di Sumatra Barat. Tesis. Prodi OSA-ITB. Bandung 4. McBride, JL. 1992. The meteorology of Indonesia and the maritime continent. Paper in the 4th international symposium on equatorial atmosphere observations over Indonesia. Jakarta 5. Wiratmo, Joko. 1993. Prediksi curah hujan di beberapa stasiun di pulau Jawa dengan menggunakan ARIMA. Tugas akhir. Jurusan Geofisika dan Meteorologi ITB. Bandung