Home / Geografi / Proses Terjadinya Hujan

Proses Terjadinya Hujan

  • 6 min read

Penulis : Siti Nuriyah – Guru Geografi

Seluruh awan mengandung air, tetapi hanya sebagian yang menghasilkan hujan. Sementara sebagian yang lain berada di atas bumi. Apakah pernyataan ini benar?

Hujan sebenarnya adalah sub-bagian yang lebih besar dari cuaca yang disebut presipitasi, yang berarti segala bentuk air yang jatuh ke bumi seperti hujan, salju, gerimis, dan hujan es. Lalu bagaimana hujan terbentuk?

Setetes hujan yang cukup besar untuk mencapai tanah tanpa menguap sepenuhnya mengandung sekitar 1 juta kali lebih banyak air daripada satu droplet awan tunggal. Oleh karena itu, untuk menghasilkan presipitasi, jutaan droplet awan harus berkoalensi (bergabung) menjadi tetes cukup besar untuk terbentuk selama proses turun ke permukaan bumi.

Evaporasi

Dimulai dengan proses perubahan zat cair menjadi uap atau gas, khususnya penguapan dari air bebas, misalnya permukaan tanah, air sungai, danau, dan laut. Titik-titik air juga bisa melalui evapotranspirasi, yaitu penguapan serta transpirasi melalui daun tumbuh-tumbuhan. Sumber penguapan ini berasal dari panas metahari.

Kondensasi

Kondensasi merupakan proses perubahan wujud dari bentuk uap air menjadi titik –titik air. Setelah uap air berkondensasi makan akan tampak sebagai awan di troposfer. Karena penurunan suhu, dengan bebasnya panas yang dikandung uap tersebut turun sebagai hujan.

Droplet atau tetesan hujan sangat kecil berukuran <10 mikrometer, sehingga menyebabkan droplet hujan turun sangat lambat. Selain itu, awan tersusun atas milyaran droplet yang menyebabkan proses kondensasi sangat lambat.

Presipitasi

Presipitasi dari Awan-awan Dingin: Proses Bergeron

Proses Bergeron didasarkan bahwa droplet awan tetap cair pada temperatur -40o C. Air yang beradadi bawah suhu titik beku (supercooled), menjadi padat atau membeku setelah bertumbukan dengan objek.

Droplet air superdingin juga membeku setelah kontak dengan partikel-partikel di atmosfer (nukelus beku). Karena nukleus beku tersebar relatif jarang, awan-awan dingin seperti droplet superdingin saling bercampur dengan kristal es yang jumlahnya lebih sedikit.

Ketika kristal es dan droplet air superdingin hadir bersama di dalam awan, maka menghasilkan presipitasi. Karena kristal es memiliki afinitas lebih besar terhadap uap air dibandingkan air cair, kristal es mengumpulkan uap air yang ada dengan kecepatan lebih tinggi.

Kemudian, droplet air berevaporasi untuk mengisi kembali uap air yang berkurang, sehingga kristal es tumbuh lebih besar, sementara droplet air ukurannya menyusut.

Pada akhirnya, proses ini menghasilkan kristal es yang cukup besar untuk jatuh sebagai serpihan salju. Selama proses turunnya, kristal-kristal ini membesar ketika bertemu dengan droplet awan superdingin yang membeku di atasnya. Ketika temperatur permukaan sekitar 4o C atau lebih tinggi, serpihan salju biasanya mencair sebelum mencapai tanah, lalu turun lagi sebagai hujan.

Presipitasi dari Awan-Awan Hangat: Proses Kolisi-Koalesensi

Menurut ahli meteorologi, proses Bergeron bertanggung jawab atas pembentukan sebagian besar presipitasi. Tetapi ditemukan bahwa curah hujan berlimpah dapat dihasilkan dalam awan-awan yang berada jauh di bwah level beku (awan-awan hangat), terutama di kawasan tropis. Hal ini mengarah pada pengajuan mekanisme kedua yang diduga menghasilkan presipitasi yaitu proses kolisi-koalesensi.

Penelitian menunjukkan bahwa awan-awan yang tersusun sepenuhnya berasal dari droplet cair yang berukuran >0,02 milimeter agar presipitasi bisa terjadi. Droplet-droplet besar ini biasanya terbentuk ketika partikel higroskopis (partikel yang menarik air), seperti garam laut, berlimpah di atmosfer.

Partikel-partikel higroskopis mulai menyingkirkan uap air dari udara ketika kelembapan relatif di bawah 100%, dan droplet awan yang berbentuk di atasnya dapat tumbuh cukup besar. Karena kecepatan jatuhnya tetesan bergantung pada ukuran, droplet “raksasa” ini jatuh paling cepat. Ketika jatuh, mereka berkolisi (bertumbukan) dengan droplet yang lebih kecil dan lebih lambat.

Setelah banyak kolisi seperti ini, droplet-droplet ini tumbuh cukup besar untuk jatuh ke permukaan tanpa mengalami evaporasi. Udara yang bergerak ke atas juga membantu proses ini karena menyebabkan droplet melewati awan berulang kali.

Tetesan hujan dapat tumbuh hingga 5 mm, turun dengan kecepatan 33 kilometer per jam. Pada ukuran dan kecepatan ini, tegangan permukaan air yang menahan tetesan tetap bersama, dikalahkan oleh tarikan yang dilakukan udara, menyebabkan tetesan air ini pecah. Pecahnya tetesan hujan besar yang dihasilkan memproduksi banyak droplet kecil yang memulai tugas baru yakni menyapu droplet awan. Tetesan yang lebih kecil dari 0,5 mm setelah mencapai tanah dinamakan drizzle (gerimis) dan butuh sekitar 10 menit untuk jatuh dari awan setinggi 1.000 meter.

Bentuk-Bentuk Presipitasi

Presipitasi awalnya berbentuk kristal atau bentuk padat lainnya. Tetapi akan mencair ketika memasuki udara yang hangat di bawah awan. Di beberapa bagian sub tropis, presipitasi seringkali terbentuk di awan yang lebih hangat >0o C. Hal ini sering terjadi di samudra karena nukleus berkondensasi tidak banyak dan memiliki beragam ukuran.

Jenis

Ukuran yang Sesuai

Wujud Zat

Mist

0,005-0,05 mm

Cair

Gerimis

0,05-0,5 mm

Cair

Hujan

0,5-5 mm

Cair

Sleet

0,5-5 mm

Padat

Glaze

1 mm- 2 cm

Padat

Rime

Akumulasi variabel

Padat

Salju

1 mm- 2 cm

Padat

Hujan Es

5 mm – 10 cm atau lebih

Padat

Graupel

2-5 mm

Padat

Hujan

Dalam meterologi istilah hujan terbatas pada tetesan air yang jatuh dari awan. Sebagian besar hujan berasal dari awan nimbrostratus atau kumulonimbus. Tetesan hujan jarang ada yang lebih dari 5 mm diameternya. Tetesan lebih besar tidak bertahan karena tegangan permukaan, yang menahan tetesan tetap bersama, dilampaui oleh tarikan friksional dari udara.

Akibatnya, tetesan hujan besar secara teratur pecah menjadi tetesan lebih kecil. Tetesan air kecil dan seragam disebut drizzle (gerimis). Drizzle tampak sangat halus sehingga tampak mengambang dan hantamannya tampak tak terasa.

Salju

Salju berbentuk serpihan dengan agregat kristal. Pada suhu yang rendah, kandungan kebasahannya kecil sehingga membentuk salju halus sangat ringan yang tersusun atas kristal es bersisi enam, piring dan jarum.

Salju dihasilkan di awan superdingin di mana uap air diendapkan sebagai kristal es yang tetap membeku selama proses turunnya.

Hujan Es

Presipitasi ini berbentuk butiran bulat dan keras atau gumpalan es yang tidak beraturan. Hujan es hanya dihasilkan oleh awan kumulonimbus besar. Udara yang bergerak ke atas dapat mencapai kecepatan 160 KM per jam yang terdapat suplai air superdingin berlimpah.

Sleet dan Glaze

Sleet adalah fenomena musim dingin dan merupakan jatuhnya partikel kecil es. Sleet dihasilkan pada lapisan udara dengan temperatur di atas titik beku. Ketika tetesan hujan yang berupa salju cair meninggalkan udara lebih hangat bertemu dengan udara yang lebih dingin di bawahnya, lalu membeku dan mencapai tanah sebagai butir kecil es yang seukuran dengan tetesan hujan.

Glaze (hujan beku) dihasilkan ketika distribusi vertikal temperatur serupa dengan pembentukan sleet. Tetesan hujan superdingin jatuh melewati udara dingin dan berubah menjadi es setelah bertumbukan dengan objek padat yang biasanya berupa selimut tebal es.

Contoh Soal Latihan

Bagaimana proses terjadinya hujan es?

Hujan es berawal sebagai butiran (pelet) es kecil yang tumbuh dengan penambahan droplet air superdingin ketika bergerak melewati awan. Udara yang naik dan kuat dapat membawa batu ke atas dalam beberapa siklus, peningkatan ukuran hujan es dengan cara menambahkan lapisan baru dalam setiap siklus. Sehingga batu es bertemu dengan udara turun atau tumbuh terlalu besar untuk dapat ditopang oleh udara yang naik.

Mengapa hujan memiliki banyak bentuk seperti air dan salju?

Hujan memiliki bentuk yang berbeda-beda karena kondisi atmosferis juga sangat beragam dari tempat ke tempat, seperti juga beragam sesuai musim. Terjadinya sleet, glaze, atau hujan es seringkali dihubungkan dengan peristiwa cuaca penting.

Di mana Drizzle dan tetesan hujan kecil umumnya dihasilkan?

Drizzle dan tetesan hujan kecil umumnya dihasilkan di dalam awan stratus atau nimbostratus, di mana presipitasi dapat berlanjut selama beberapa jam.

Daftar Pustaka

Lutgen & Tarbuck. Ilmu Bumi Edisi ke-14. Penerbit Erlangga: Jakarta.

Rain Facts For Kids – What Causes Rain? Diakses pada tanggal 29 Mei 2020, dari https://www.coolkidfacts.com/how-is-rain-formed/

Baca juga