KERPASAN DALAM ATMOSFERA
Kandungan air dalam atmosfera menunjukkan peratus yang agak sedikit jika dibandingkan dengan kawasan daratan (Jadual 1.0). Manakala dari segi mutlak atmosfera adalah satu jumlah yang besar, kira-kira 13 teratonnes adalah mewakili hanya 2.5 cm kedalaman air, bersamaan kurang daripada 3 peratus daripada hujan tahunan seluruh bumi secara keseluruhan. Bagi mengekalkan sistem iklim global, jelas, suasana atmosfera mesti sekurang-kurangnya mempunyai input dan output air pada skala yang jauh melebihi kepentingan penyimpanan dan mesti berfungsi sebagai medium besar transit untuk air dalam semua bentuk.
Jadual 1.0 Global Stores of Water
Sumber: Strahler and Strahler (1997)
Store
|
%
|
Oceans
|
97.2
|
Ice Sheets, glaciers
|
2.15
|
Groundwater
|
0.63
|
Lakes, Freshwater stores
|
0.009
|
Saline lakes, inland seas
|
0.008
|
Soil moisture
|
0.005
|
Atmospheric moisture
|
0.001
|
Rivers
|
0.0001
|
Kerpasan ialah proses jatuhan titisan air dari awan ke bumi (Rohli. R dan Vega. A, 2007). Kerpasan juga dikenali sebagai lembapan yang terpeluwap dan jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk cecair atau pepejal. Pembentukan kerpasan berkait rapat dengan proses pemeluwapan. Proses pemeluwapan akan mudah terbentuk apabila terdapat nukleus higroskopik dan kelembapan bandingan yang tinggi. Bintik-bintik air hasil pemeluwapan akan terapung-apung dan bercantum membentuk awan. Bintik-bintik dalam awan yang telah tepu akan turun sebagai kerpasan. Apabila lembapan yang terpeluwap jatuh ke permukaan bumi maka terbentuklah kerpasan mengikut jenis. Jenis-jenis kerpasan dalam atmosfera terbahagi beberapa jenis iaitu hujan, salji, hujan beku dan hujan batu (Ackerman. S dan Knox.J, 2003).
Jika suhu kekal melebihi 0 ° C (32 ° F) dari pangkalan awan ke permukaan, zarah kerpasan menjadi cair dan titisan cecair tersebut dipanggil hujan (Lampiran: Rajah 1.1 A). Titik hujan tidak berbentuk titisan air mata, tetapi sebaliknya adalah sfera yang diratakan oleh tekanan angin semasa jatuh. Titisan hujan sekurang-kurangnya 0.5 milimeter atau 0.02 inci. Hujan jatuh lebih kecil daripada ini secara kolektif dipanggil hujan renyai-renyai, yang sering dikaitkan dengan awan stratus. Keamatan hujan diklasifikasikan oleh jumlah hujan yang jatuh dalam masa satu jam, mengikut skala berikut:
Jadual 1.1: Understanding The Atmosphere
Sumber: Steven A. Ackerman dan John A.Knox(2003)
Keamatan
|
Titisan Hujan Per Jam
|
Light
|
0.25 - 2.5 millimeter ( 0.01 - 0.10 inci)
|
Moderate
|
2.5 - 7.6 millimeter (0.11 - 0.30 inci )
|
Heavy
|
Melebihi 7.6 millimeter (0.30 inci )
|
Walau bagaimanapun, kadar hujan melampau kemungkinan berlaku. Apabila ini berlaku, banjir teruk biasanya menyusul. Pada 4 Julai 1956, Unionville, Maryland banjir dengan rekod dunia 31.24 milimeter (1.23 inci) hujan hanya dalam satu minit. Pada Julai 1997, kampus Colorado State University (CSU) di Fort Collins, Colorado menerima 134,6 milimeter (5.3 inci) hujan dalam tempoh kurang 6 jam. Akibatnya, banjir berlaku di pusat pelajar CSU dan perpustakaan. Secara keseluruhannya, pada tahun 1997 buku teks semester di CSU telah hilang dalam kedai buku kampus kerana dinaiki air, dan 425,000 buku-buku perpustakaan telah ditenggelamkan oleh banjir tersebut.
Di Malaysia pula, contoh kesan daripada lebihan hujan ialah berlakunya banjir teruk. Pada 22 Disember 2014 yang lalu, Kelantan telah mencatatkan sejarah hitam iaitu fenomena banjir besar sehingga mengakibatkan kemusnahan yang teruk. Kuala Krai merupakan kawasan jajahan yang paling teruk terjejas. Hujan yang lebat menyebabkan air pasang. Sistem saliran yang diari oleh jaringan sungai besar dari banjaran sempadan Terengganu, banjaran Pahang dan banjaran Perak telah meningkatkan isipadu air sungai di kawasan sekitar.
Jika suhu di bawah boleh kekal dengan di bawah paras beku sepanjang jalan ke tanah, emping salji tidak pernah mencair dan salji akan jatuh (Lampiran: Rajah 1.1 B). Seperti hujan, keamatan salji direkodkan dalam tiga kategori. Ini dilakukan mengikut jumlah salji atau disebabkan oleh pantulan salji dan penyerakkan cahaya dengan berkesan, menurut pengurangan penglihatan yang disebabkan oleh salji. Kategori adalah seperti berikut:
Jadual 1.1: Understanding The Atmosphere
Sumber: Steven A. Ackerman dan John A.Knox(2003)
|
|
Salji Per Jam
|
Penglihatan
|
Light
|
Kurang 0.5 sentimeter (0.2 inci)
|
0.8 kilometer (0.5 batu) / lebih
|
Moderate
|
0.5 - 4 sentimeter (0.2 - 1.5 inci)
|
0.4 - 0.8 kilometer (0.25 - 0.5 batu )
|
Heavy
|
Besar dari 4 sentimeter (1.5 inci )
|
Kurang 0.4 kilometer (0.25 batu)
|
Kawasan yang menerima salji sepanjang tahun ialah negara-negara 4 Musim seperti Cina, Jepun, Korea Selatan, Taiwan, Australia, Itali, Sepanyol, Amerika Syarikat, Kanada dan sebagainya. Ribut ais berlaku apabila zarah hujan cair dan kemudian jatuh melalui lapisan udara sejuk berhampiran permukaan tanah. Kedua-dua jenis hujan yang paling biasa semasa ribut ais ialah hujan ais dan hujan beku.
Pembetukan hujan ais berlaku apabila lapisan nipis udara sejuk berhampiran permukaan menyebabkan hujan yang mencair menjadi sangat sejuk atau sangat beku (Lampiran: Rajah 1.1 C). Ia kemudian membeku dengan objek yang terdedah. Hujan beku meliputi segala-galanya dalam lembaran ais, mewujudkan landskap yang berkilauan. Walau bagaimanapun, hujan beku sedikit menyebabkan keadaan jalan rosak dan pokok serta kerosakan bekalan kuasa elektrik atau akses telefon. Ia juga bertanggungjawab untuk penerbangan dan pendaratan pesawat, yang mana merupakan punca kemalangan pesawat. Hujan ais adalah yang paling biasa di Timur Laut, atas Mississippi dan Columbia Rivers Valleys, dan di sepanjang pertengahan Pantai Laut Atlantik. Ini adalah kawasan di mana udara sejuk boleh terperangkap di permukaan. Sementara itu, kerpasan hangat tersebut bergerak di atas udara sejuk, mewujudkan penyongsangan. Lapisan nipis paling bawah untuk pembekuan udara pada permukaan adalah bahan utama untuk pembekuan hujan.
Hujan ais terdiri daripada bola lut ais yang titisan hujan beku. Ianya berlaku apabila lapisan separa beku udara di permukaan adalah cukup dalam untuk titisan hujan membeku (Lampiran: Rajah 1.1 D). Oleh itu, perbezaan di antara pembentukan hujan ais dan pembentukan hujan beku adalah sangat kecil. Walaupun kedua-dua jenis hujan tidak kelihatan semua sama, apabila hujan ais menjadi asas permukaan, ia melantun dan tidak menyelubungi objek dengan ais, seperti hujan beku. Sebaliknya, ia meliputi permukaan rata seperti jalan raya dan jalan masuk seperti berjuta-juta sudut bola berais. Salji dan hujan beku boleh berlaku pada suhu 0 ° C apabila udara di bawah awan itu kering. Dalam kes ini, parti hujan zarah menyejat kerana ia jatuh. penyejatan sejuk zarah cukup untuk memastikan ia beku sepanjang jalan ke tanah.
Selain hujan, salji, hujan beku dan hujan ais, jenis hujan lain jugawujud. Yang paling ketara adalah hujan batu, yang hujan dalam bentuk bola besar atau ketulan ais yang kelihatan seperti hujan ais pada steroid. Pembentukan hujan batu adalah agak berbeza daripada pembentukan hujan ais. Walau bagaimanapun, hujan batu terbentuk dalam usul udara kompleks di dalam awan kumulonimbus yang menjulang tinggi. Oleh sebab itu, langkah yang menyebabkan pembentukan awan dan hujan, bermula dari udara lembap dengan nukleus, kenaikan dan penyejukan, ketepuan, pemeluwapan dan pemendapan, titisan atau pembentukan ais kristal dan akhir sekali membentuk kerpasan.
Hujan air batu tidak hanya terjadi di kawasan sub-tropika sahaja tetapi boleh juga terjadi di kawasan khatulistiwa. Di Malaysia, pada tahun 2007, hujan batu telah melanda kawasan Sungai Buloh dan Damansara di Selangor. Ketulan ais sebesar duit syiling 20 sen jelas kelihatan di kawasan tersebut. Berdasarkan laporan daripada Jabatan Meteorologi Malaysia, kejadian itu berpunca daripada penyejukan mendadak air hujan dalam awan. Ia berlaku disebabkan ais yang terbentuk dalam awan gagal cair sebelum ia mencecah bumi. Perubahan fenomena alam ini bukanlah disebabkan oleh faktor pertukaran cuaca yang mendadak akibat perubahan suhu dunia.
Menurut Prof. Dr. Mohd Alauddin Mohd Ali, Pengarah Institut Sains Angkasa, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), kombinasi seperti angin, hujan dan faktor ketinggian awan diperlukan dalam proses pembentukan air batu ketika hujan lebat. Hujan batu terbentuk ketika arus angin yang kuat membawa bersama titisan air ke lapisan atmosfera yang cukup tinggi untuk titisan air tersebut membeku. Ketulan air batu terbentuk apabila semakin banyak titisan air batu membeku menyebabkan saiznya menjadi besar.
Teori pembentukan kerpasan iaitu teori bergeron fendeisen (O’Hare.G et.al). Kelembapan bandingan udara lebih tinggi dipermukaan ais berbanding dengan permukaan air. Apabila suhu jatuh ketakat beku, tekanan wap atmosfera akan jatuh dengan cepat di atas permukaan ais berbanding dengan permukaan air. Ini menyebabkan tekanan wap tepu dipermukaan air lebih tinggi daripada wap tepu pada permukaan ais yang menghasilkan cerun tekanan dari arah air ke ais. Jika titisan air lampau sejuk dan hablur ais berada berhampiran dalam awan, titisan air tersejat dan terlekat pada hablur ais. Dalam teori ini, wap air yang tersejat akan terus berubah kepada bentuk ais dalam proses pemeluwapan. Apabila hablur ais semakin besar dan berat, ia akan menjadi tepu Tarikan graviti akan menyebabkan hablur ais ini jatuh dari awan. Hablur ais akan berubah bentuk kepada titisan air apabila melalui suhu panas dan turun ke permukaan bumi sebagai hujan.
Teori pembentukan hujan iaitu teori perlanggaran (O’Hare. G et.al). Berlaku perlanggaran hablur ais atau bintik-bintik air semasa jatuh dari awan dan bercantum. Hablur dan bintik air yang mempunyai pelbagai saiz menyebabkannya mempunyai kelajuan yang berbeza. Titisan air yang lebih besar akan jatuh dengan pesat dan menyerap titisan lebih kecil ke dalam ekornya. Namun begitu, titisan air hujan kurang berkesan dalam arus udara menegak yang perlahan kerana proses pemeluwapan perlahan. Titisan airnya menjadi kecil menyebabkan ianya turun sebagai hujan renyai-renyai.
RUJUKAN
Greg O’Hare et.al. (2005). Weather, Climate and Climate Change: Human Perspectives. London: Ashford Colour Press
Steven A. Ackerman dan John A. Knox. (2003). Meteorology: Understanding the Atmosphere. Canada: Nelson Thomson Learning.
Robert V. Rohli dan Anthony J. Vega. (2008). Climatology. United States of America: Jones and Bartlett Publisher International.
Roland B. Stull. (2000). Meteorology for Scientist and Engineers: Second Edition. United States of America: Globus Printing Company
