SIKLUS HIDROLOGI

Siklus Hidrologi

Adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.

Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

Evaporasi / transpirasi  

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.

Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah  

Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

Air Permukaan 

Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

Kondensasi

Ketika uap air mengembang, mendingin dan kemudian berkondensasi, biasanya pada partikel-partikel debu kecil di udara. Ketika kondensasi terjadi dapat berubah menjadi cair kembali atau langsung berubah menjadi padat (es, salju, hujan batu (hail)). Partikel-partikel air ini kemudian berkumpul dan membentuk awan.

Presipitasi

Presipitasi pada pembentukan hujan, salju dan hujan batu (hail) yang berasal dari kumpulan awan. Awan-awan tersebut bergerak mengelilingi dunia, yang diatur oleh arus udara. Sebagai contoh, ketika awan-awan tersebut bergerak menuju pegunungan, awan-awan tersebut menjadi dingin, dan kemudian segera menjadi jenuh air yang kemudian air tersebut jatuh sebagai hujan, salju, dan hujan batu (hail), tergantung pada suhu udara sekitarnya.

Evaporasi

Ketika air dipanaskan oleh sinar matahari, permukaan molekul-molekul air memiliki cukup energi untuk melepaskan ikatan molekul air tersebut dan kemudian terlepas dan mengembang sebagai uap air yang tidak terlihat di atmosfir.

Sekitar 95.000 mil kubik air menguap ke angkasa setiap tahunnya. Hampir 80.000 mil kubik menguapnya dari lautan. Hanya 15.000 mil kubik berasal dari daratan, danau, sungai, dan lahan yang basah, dan yang paling penting juga berasal dari tranpirasi oleh daun tanaman yang hidup. Proses semuanya itu disebut Evapotranspirasi.

Transpirasi

Uap air juga dikeluarkan dari daun-daun tanaman melalui sebuah proses yang dinamakan transpirasi. Setiap hari tanaman yang tumbuh secara aktif melepaskan uap air 5 sampai 10 kali sebanyak air yang dapat ditahan.

Air di Udara

Secara meteorologis, air merupakan unsur pokok paling penting dalam atmofer bumi. Air terdapat sampai pada ketinggian 12.000 hingga 14.000 meter, dalam jumlah yang kisarannya mulai dari nol di atas beberapa gunung serta gurun sampai empat persen di atas samudera dan laut. Bila seluruh uap air berkondensasi (atau mengembun) menjadi cairan, maka seluruh permukaan bumi akan tertutup dengan curah hujan kira-kira sebanyak 2,5 cm.

Air terdapat di atmosfer dalam tiga bentuk: dalam bentuk uap yang tak kasat mata, dalam bentuk butir cairan dan hablur es. Kedua bentuk yang terakhir merupakan curahan yang kelihatan, yakni hujan, hujan es, dan salju.

Atmofer membungkus bumi dengan lapisan-lapisan yang jelas batas-batasnya. Lapisan yang pertama dan yang paling bawah adalah troposfer. Tebal troposfer berkisar dari delapan kilometer di kutub sampai 16 km di khatulistiwa. Udara troposfer merupakah ketel pemasak cuaca bumi. Di dalam troposfer udara lembab yang dipanasi oleh tanah di bawahnya menggelembung ke atas di khatulistiwa, dan menciptakan aliran besar udara ke atas di daerah tropik. Jauh di sebelah utara, massa udara dingin dan kering turun ke bumi. Angin horisontal menderu melintasi padang salju dengan kecepatan tinggi. Suhu permukaan yang berkisar dari 38 derajat celcius di atas samudera dan gurun pasir sampai minus 73 derajat celcius di kutub menciptakan adukan dalam atmosfer dan menentukan cuaca beserta polanya di seluruh dunia. Di dalam troposfer suhu turun dengan bertambahnya ketinggian dari muka bumi atau dengan bertambahnya jarak dari sumber panas atmosfer, yakni bumi yang dipanasi matahari. Rata-rata suhu turun sebanyak dua derajat setiap kenaikan 305 meter.

Selain matahari, geometri bumi dan atmosfer, msih ada faktor terakhir yang mempengaruhi cuaca. Faktor ini adalah bentuk-bentuk geofisik permukaan bumi, seperti misalnya pegunungan, samudera, benua, lembah atau danau. Bagaimana cuaca di suatu daerah pada hari ini atau pada bulan yang akan datang itu sangat bergantung kepada bentuk permukaan daerah tersebut.

Daratan, misalnya lebih cepat mengumpulkan panas dan juga lebih cepat kehilangan panas dibandingkan dengan perairan. Karena air menahan panas lebih lama daripada tanah, orang yang berdiam dekat pantai atau dekat danau besar di pedalaman mengalami musim panas yang lebih sejuk dan musim dingin yang relatif lebih ringan bila dibandingkan dengan mereka yang bertempat tinggal juh dari danau atau lautan. Akibat lainnya ialah angin laut sejuk yang bertiup dari perairan pada siang hari, dan angin darat yang bertiup dari daratan pada malam hari. Hal itu merupakan ciri utama pola cuaca pesisir, khususnya di daerah tropik.

Air Permukaan = Sungai + Danau

Setiap tetes air hujan yang jatuh ke tanah merupakan pukulan-pukulan kecil ke tanah. Pukulan air ini memecahkan tanah yang lunak sampai batu yang keras. Partikel pecahan ini kemudian mengalir menjadi lumpur, dan lumpur ini menutupi pori-pori tanah sehingga menghalangi air hujan yang akan meresap ke dalam tanah. Dengan demikian maka semakin banyak air yang mengalir di permukaan tanah.

Aliran permukaan ini kemudian membawa serta batu-batu dan bongkahan lainnya, yang akan semakin memperkuat gerusan pada tanah. Goresan akibat gerusan air dan partikel lainnya ke tanah akan semakin membesar. Goresan ini kemudian menjadi alur-alur kecil, kemudian membentuk parit kecil, dan akhirnya berkumpul menjadi anak sungai. Anak-anak sungai ini kemudian berkumpul menjadi satu membentuk sungai.

Pada tempat-tempat yang letaknya lebih rendah, air berkumpul dan tergenang membentuk danau.

Muka Air Tanah (MAT)

Muka air tanah merupakan tingkat yang dapat dicapai oleh air pada sumur terbuka.

Air Bawah Tanah (ground water)

Lebih dari 98 persen dari semua air di daratan tersembunyi di bawah permukaan tanah dalam pori-pori batuan dan bahan-bahan butiran. Dua persen sisanya terlihat sebagai air di sungai, danau dan reservoir. Setengah dari dua persen ini disimpan di reservoir buatan. Sembilan puluh delapan  persen dari air di bawah permukaan disebut air tanah dan digambarkan sebagai air yang terdapat pada bahan yang jenuh di bawah muka air tanah. Dua persen sisanya adalah kelembaban tanah.

 Sungai

Air hujan yang jatuh ke bumi, sebagian menguap kembali menjadi air di udara, sebagian masuk ke dalam tanah, sebagian lagi mengalir di permukaan. Aliran air di permukaan ini kemudian akan berkumpul mengalir ke tempat yang lebih rendah dan membentuk sungai yang kemudian menalir ke laut. Pada tahun  1880 an seorang geologist berkebangssan Amerika, William Davis Morris, berpendapat bahwa sungai dan lembahnya ibarat organisme hidup. Sungai berubah dari waktu ke waktu, mengalami masa muda, dewasa, dan masa tua. Menurut Davis, siklus kehidupan sungai dimulai ketika tanah baru muncul di atas permukaan laut. Hujan kemudian mengikisnya dan membuat parit, kemudian parit-parit itu bertemu sesamanya dan membentuk sungai. Danau menampung air pada daerah yang cekung, tapi kemudian hilang sebagai sebagai sungai dangkal. Kemudian memperdalam salurannya dan mengiris ke dasarnya membentuk sisi yang curam, lembah bentuk V. Anak-anak sungai kemudian tumbuh dari sungai utamanya seperti cabang tumbuh dari pohon. Semakin tuan sungai, lembahnya semakin dlam dan anak-anak sungainya semakin panjang.

Gambar perubahan penampang sungai dibawah ini menunjukkan umur sungai.

 Sungai masih bayi. Sempit dan curam

 Sungai muda. Anak sungainya bertambah

 Sungai tua. Daerah alirannya semakin melebar dan berkelok

Robert E. Horton, seorang consulting hydrolic engineer, mengklasifikasikan sungai berdsarkan tingkat kerumitan anak-anak sungainya. Saluran sungai tanpa anaknya disebut sebagai "first order". Sungai yang mempunyai satu atau lebih anak sungai "first order" disebut saluran sungai "second order". Sebuah sungai dikatakan "third order" jika sungai itu mempunyai sekurang-kurangnya satu anak sungai "second order". Dan seterusnya. Lihat gambar di samping kanan ini.

Sungai Amazon dan Congo, yang terbesar di dunia, diklasifikasikan sebagai sungai dengan "12th order"  atau "13th order".