KULIH 13 - KITARAN HIDROLOGI

Kitaran  Hidrologi   [ 4 masa ]

Objektif P&P.

a)      Menghuraikan konsep kitaran hidrologi.

b)      Menghuraikan proses mendatar kitaran hidrologi

c)      Menjelaskan proses menegak kitaran hidrologi

d)      Menghuraikan proses keberkesanan kerpasan dan faktor yang mempengaruhinya

1.        Konsep kitaran hidrologi.

Kitaran air yang melibatkan fasa perubahan air yang berterusan samada dalam bentuk cecair – gas - pepejal. Kitaran hidrologi merujuk kepada kewujudan, pergerakan, dan pertukaran air yang berterusan dalam pelbagai bentuk seperti cecair, pepejal dan wap dalam pelbagai ruang sama ada ruang hidrosfera, biosfera, atmosfera, litosfera, dan termasuk di bawah permukaan bumi.

2.        Proses Kitaran Hidrologi

Gambarajah:  Proses-proses Kitaran Hidrologi  [ Mendatar dan Menegak ]

i.      Proses Mendatar

-   Larian Air Permukaan – Baki air hujan yang mengalir dipermukaan bumi setelah ditolak dengan yang mengalami sejatan, pintasan, susupan dan digunakan oleh tumbuhan.

-    Aliran Air Bawah Tanah – Resapan air hujan secara menegak ke dalam tanah. Air hujan menyusup menerusi liang-liang pori tanih. Edaran air tanah merujuk kepada kepada semua bentuk pergerakan air yang menggunakan tanah sebagai mediumnya seperti aliran sub-permukaan, susupan dan pergerakan air secara mendatar dalam sistem akuifer.

-    Alir Lintang Atmosfera – Merujuk proses penyejukan alir lintang, proses ini berlaku apabila udara yang bersempadanan dengan permukaan bumi mengalir dari kawasan yang panas ke kawasan yang sejuk. Sekiranya udara itu disejukan sehingga ke takat suhu embun maka akan membentuk kabus alir lintang dan awan jenis stratus yang rendah.

ii.    Proses Menegak

-  Sejatan – Proses penukaran air daripada bentuk cecair kepada wap air. Apabilan tekanan wap pada permukaan air lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam atmosfera yang belum mencapai tahap beku.

-    Sejatpeluhan – Perpeluhan melibatkan pembebasan wap-wap air ke atmosfera tetapi berlaku menerusi liang-liang stoma daun kerana tekanan wap pada sel-sel permukaan daun lebih tinggi berbanding dengan tekanan udara dalam atmosfera.

-    Kerpasan- Hujan, salji dan embun. Bila bintik-bintik air atau ais di udara turun ke bumi.

-   Aliran batang -  Aliran batang merujuk kepada kehilangan air yang berlaku pada tumbuhan. Air hujan  yang jatuh pada tumbuhan sebahagiannya akan hilang melalui serapan oleh batang-batang pokok.

-  Resapan – Susupan air hujan secara menegak ke dalam tanah. Air hujan akan menyusup menerusi liang-liang pori tanah.

3.             Kerpasan

Konsep kerpasan

Kerpasan merujuk kepada lembapan yang telah terpeluwap dan kemudianya jatuh

ke permukaan bumi dalam bentuk cecair atau pepejal.

TEORI PEMBENTUKAN KERPASAN

a.  Teori Bergeron- Findeisen

-    Berdasarkan andaian bahawa di udara kelembapan bandingan permukaaan ais  

    adalah lebih tinggi daripada permukaan air.

-   Oleh itu,  apabila suhu jatuh ke bawah takat beku ( 0 ºC ), maka tekanan wap 

    atmosfera  berkurangan lebih cepat di atas permukaan ais berbanding permukaan  air.

-    Akibatnya tekanan wap tepu pada permukaan air menjadi lebih tinggi daripada 

     tekanan wap tepu pada permukaan ais.

-    Disebabkan terdapatnya perbezaan tekanan wap tepu antara permukaan air 

    dan permukaan ais maka akan wujud satu cerun tekanan dari arah air ke ais. 

-    Sekiranya terdapat titisan air dan hablur ais berdekatan antara satu sama lain 

    dalam awan, maka titisan air tersebut akan tersejat dan melekat pada hablur ais.

-    Hablur ais yang menyerap titisan air tadi akan menjadi semakin besar 

    atau mengembang.

-    Hablur ais yang besar ( akibat penyerapan titisan air ),menjadi semakin berat 

    dan tidak lagi berupaya untuk diapung-apungkan oleh udara menegak yang terdapat 

    di dasar awan tersebut. Tarikan graviti bumi akan menyebabkan hablur ais yang besar

    itu jatuh melalui  awan ke permukaan bumi.

-    Hablur ais tersebut kemudiaannya pecah semasa jatuh melalui awan tersebut 

    dan sepihan hablur air yang kecil dan ringan akan ditolak semula ke atas oleh 

    udara menegak di dasar awan lalu membentuk hablur ais baru yang 

    seterusnya memesatkan lagi proses kerpasan. 

-    Hablur ais yang berjaya jatuh kepermukaan bumi akan mengalami perubahan 

    suhu menyebabkan ianya berubah kepada bentuk cecair dan tiba ke permukaan  

    bumi dalam bentuk hujan.

     

b. Teori Perlanggaran

-     Berasaskan andaian berlakunya perlanggaran titik-titik air dan hablur ais semasa 

     ia jatuh daripada awan.

-     Titik-titik hujan dan hablur ais yang pelbagai saiz dan bentuk apabila jatuh daripada

     awan ianya mempunyai kelajuan yang berbeza-beza menyebabkan berlakunya

     perlanggaran antara satu sama lain.

-     Semasa berlakunya perlanggaran ini, titik-titik air dan hablur ais ini bercantum  

     antara satu sama lain.

-     Melalui pencantuman inilah dikatakan awan berkembang menjadi bertambah besar

     dan seterusnya akan membentuk titisan hujan yang kemudiannya jatuh ke permukaan

     bumi. 

         i.     Hujan

-   Merujuk kepada kerpasan dalam bentuk cecair.

-   Diakibatkan oleh proses pemeluwapan dan pembentukan titik-titik air dalam awan

    yang diikuti dengan pertumbuhan titik-titik air ini ke satu saiz yang tertentu dan 

    dapat mengatasi pengaruh daya pengapungan udara  di dasar awan.

-    Secara umumnya hujan yang lebat mengambil tempoh yang singkat 

    manakala hujan gerimis memakan masa yang lama.

        ii.    Salji

                -   Salji merujuk kepada hablur-hablur ais yang pelbagai bentuk yang terjadi

                    apabila paras beku terlalu hampir dengan permukaan bum menyebabkan

                    hablur-hablur ais tidak sempat mencair sebelum sampai ke permukaan bumi.

        iii.    Gerimis

-     Merujuk kepada titik-titik air yang kecil iaitu kurang daripada 20 mikron yang

     tidak tidak akan bercantum malah ditolak ke tepi oleh titik-titik air yang besar.

-     Apabila  diameter titik-titik air mencapai 7 mm, ia akan berpecah kepada 

     titik-titik yang lebih kecil.

-     Proses perlanggaran dan pemecahan akan berlaku secara berulang kali.

-     Titik-titik air yang kurang daripada 0.5 mm akan turun ke permukaan 

     bumi sebagai gerimis.

             iv.    Hujan batu  ( hail )

-     Hujan batu merupakan sejenis kerpasan berbentuk pepejal yang besar 

     dan berat.

-     Hujan batu terhasil apabila terjadinya ribut yang mengakibatkan 

     berlakunya  pergerakan udara menegak yang kuat di dalam awan.

-     Pergerakan udara menegak yang kuat ini akan menolak titik-titik hujan 

     ke atas sehingga ke satu paras di bawah paras beku.

-     Titik-titik hujan ini akan membeku dan menjadi bertambah besar 

     apabila berlakunya penimbunan salji dan air pada paras-paras yang berbeza.

-    Apabila arus perolakan ( pergerakan udara menegak ) menjadi perlahan 

    maka titik-titik air beku ini akan jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk 

    hujan batu.

           V.   Hujan beku ( sleet )

                  -    Merupakan hujan yang bercampur dengan salji.

                  -    terbentuk apabila suhu di dalam awan hampir beku manakala suhu

                       di bawah awan suhu beku.

                  -     titik-titik air yang jatuh dari awan akan merentasi lapisan suhu beku

     di bawah awan maka titik air ini akan membeku menjadi bintik-bintik ais

     yang kecildan jernih.

          Vi.  Embun

                 -   Embun biasanya terbentuk apabila berlakunya pemeluwapan di permukaan

                     objek-objek yang bersuhu di atas takat beku ( 0 º ).

                 -   Udara yang lembap apabila tersentuh dengan objek-objek yang sejuk ( suhu

                     pada takat embun ), wap-wap air yang melekat pada objek tersebut akan

                     ditukarkan kepada cecair ( embun ).

4.  KEBERKESANAN KERPASAN

Keberkesanan sesuatu kerpasan amat bergantung kepada ciri-ciri kerpasan seperti keamatan, kekerapan, jangka masa dan litupan kawasan.

Ciri keamatan

-  merujuk kepada saiz kerpasan atau lebat atau tidak sesuatu kerpasan.

Ciri kekerapan

-  merujuk kepada jarak antara satu kerpasan dengan kerpasan seterusnya ( jumlah

   kerpasan ) yang turun kepermukaan bumi dalam dalam tempoh 24 jam.

Jangka masa

-  merujuk kepada tempoh masa sesuatu kerpasan berlaku.

Litupan kawasan

-  Merujuk kepada luas kawasan yang terlibat apabila sesuatu kerpasan berlaku. 

5.     Pengaruh Sejatan dan sejatpeluhan terhadap kandungan air di atmosfera (kelembapan)

-       Kadar sejatan paling tinggi  berlaku dipermukaan yang terdedah seperti laut, sungai, 

       tasik, kolam dan paya.

-       Permukaan air yang terdedah mengalami pertukaran molekul air daripada permukaan 

       air ke udara secara langsung.

-       Molekul-molekul air yang meninggalkan permukaan air itu akan meningkatkan 

       kelembapan udara di atasnya.