Gambar 1. Peletakan Piche evaporimeter di sangkar meteorologi
Pengertian
Piche Evaporimeter adalah tipe dari atmometer untuk menghitung evaporasi rata-rata dari sebuah tabung basah yang diberikan kertas filter di ujungnya (Gambar 1). Tabung sebaiknya diletakkan di dalam sebuah sangkar meteorologi agar hasil yang diperoleh tidak tergantung pada kecepatan angin yang melalui tabung sebagaimana berkurangnya kejenuhan suatu bola basah.
Piche Evaporimeter adalah tipe dari atmometer untuk menghitung evaporasi rata-rata dari sebuah tabung basah yang diberikan kertas filter di ujungnya (Gambar 1). Tabung sebaiknya diletakkan di dalam sebuah sangkar meteorologi agar hasil yang diperoleh tidak tergantung pada kecepatan angin yang melalui tabung sebagaimana berkurangnya kejenuhan suatu bola basah.
Piche evaporimeter merupakan tabung setinggi 32 cm dengan diameter 1 cm. Salah satu ujungnya ditutup dan ujung lainnya terbuka dengan tepi yang rata. Ujungnya dijepit dan ditutup dengan kertas filter. Susunannya lebih baik berdiri atau digantung pada suatu kait yang diletakkan di atap sangkar meteorologi (Stevenson screen) untuk melindungi dari radiasi matahari langsung dan pengaruh angin, sehingga hasil pengukuran lebih terstandar.
Gambar 2. Alat pengukur piche yang pertama kali (1872)
Piche pertama kali diciptakan oleh pejabat administratif Prancis bernama Albert Piche, dan pertama kali digunakan di Paris, Prancis pada tahun 1872 (Gambar 2). Beliau melakukan eksperimen saat waktu luangnya di balkon rumahnya di Pau. Penemuan ini menarik perhatian dan apresiasi para ilmuwan pada masanya. Selain evaporimeter, beliau mengembangkan beberapa alat yang hebat untuk zamannya, di antaranya berbagai anemometer (pengukur kecepatan angin), seismograf (perekam gempa bumi), serta alat perekam sifat listrik dan suara badai petir.
Prinsip Kerja
Piche Evaporimeter bekerja berdasarkan laju evapotranspirasi yang dinyatakan sebagai banyaknya air hilang oleh proses evapotranspirasi dari suatu daerah dalam satu satuan waktu. Alat ini mengukur evaporasi dari kertas saring. Dengan menggunakan tabung ukur terbalik berisi air dengan segel filter kertas di bagian mulutnya, penguapan berlangsung di kertas sehingga akan menguras air di dalam silinder.
Air di dalam tabung akan menguap dan volumenya semakin berkurang. Kertas saring yang dipasang di bagian bawah menyerap air hingga basah, dan penguapan terjadi dari permukaan kertas saring ini. Seiring waktu, volume air di dalam tabung berkurang. Skala volume pada tabung kaca (dalam cm³ atau ml) memudahkan pembacaan langsung tanpa perlu alat tambahan. Nilai ketinggian air yang hilang tadi (ml) kemudian dikonversi menjadi nilai evaporasi (mm).
Piche Evaporimeter digunakan untuk menghitung nilai evaporasi potensial di atmosfer pada suatu lokasi yang tertutup (sangkar meteorologi), sehingga tidak terkena radiasi matahari langsung. Alat ini sangat sensitif terhadap suhu, kelembapan, serta kecepatan angin di sekitar alat, sehingga banyak digunakan di iklim panas dan kering.
Gambar 3. Prinsip kerja Piche Evaporimeter
Catatan perawatan. Gantilah filter jika filter kotor. Penggantian filter atau pengisian air ini sebaiknya dilakukan setelah pengamatan, dan pastikan untuk mencatat posisi awal skala setelah penambahan air.
Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan Piche Evaporimeter.- Bentuk simpel dan mudah digunakan. Hanya terdiri dari pipa gelas berskala, kertas filter, dan klip logam. Jauh lebih kecil, ringan, dan mudah dipindahkan dibandingkan Open Pan Evaporimeter atau Lysimeter.
- Pembacaan langsung. Laju evaporasi terukur langsung dari penurunan volume air di skala pipa (dalam satuan cm³ atau ml) dengan presisi tinggi tanpa perhitungan rumit di lapangan.
- Sangat sensitif. Mampu mendeteksi perubahan evaporasi terhadap kondisi atmosfer dengan presisi tinggi (harus diletakkan di sangkar meteorologi).
- Perawatan mudah. Lebih terjangkau dan perawatannya sangat sederhana dibandingkan konstruksi alat evaporasi berskala besar.
- Data fleksibel. Pengukuran mudah dilakukan secara berkala. Piche Evaporimeter biasanya dibaca tiga kali sehari (pukul 07.30, 13.30, dan 17.30 Waktu Setempat).
- Tidak langsung mewakili lapangan. Alat mengukur kehilangan air dari kertas saring, bukan evaporasi dari badan air atau transpirasi tanaman. Hasilnya tidak bisa langsung dikonversi menjadi evaporasi potensial seperti halnya Panci Penguapan tanpa penyesuaian.
- Terlalu sensitif iklim mikro. Pembacaan sangat dipengaruhi oleh angin dan kelembapan udara lokal. Kecepatan angin dapat mengubah laju transfer massa secara drastis.
- Rentan kotor. Kertas filter terbuka sehingga sangat mudah terganggu oleh kotoran atau debu.
- Butuh faktor konversi. Sulit dibandingkan dengan alat lain, diperlukan koefisien konversi lokal yang seringkali tidak konstan.
- Volume air terbatas. Pada kondisi udara sangat kering dan berangin, tabung bisa habis dalam hitungan jam.
Gambar 4. Visualisasi kelebihan dan kekurangan Piche evaporimeter
Bagian-bagian Piche Evaporimeter
Gambar 5. Bagian-bagian dari Piche Evaporimeter
- Pipa Gelas (Graduated Tube). Pipa gelas berskala volume air dalam cm³. Panjangnya kurang lebih 20 cm dengan garis tengah (diameter) 1.5 cm.
- Kertas Filter (Filter paper). Kertas berpori berbentuk piringan yang dipasang di mulut pipa. Tujuannya agar air mudah terserap dan menguap.
- Penjepit Logam (Clip). Klip logam berbentuk per untuk menjepit dan menahan kertas filter pada mulut pipa gelas dengan kuat tanpa menghalangi aliran air.
- Air Akuades (Air suling). Media ukur yang diisikan ke dalam pipa gelas hingga penuh dan meresap ke dalam kertas filter.
Hasil Penelitian tentang Piche Evaporimeter
Jacob dan Bekker (1982) menjelaskan bahwa Piche Evaporimeter dan Panci Penguapan merupakan cara paling mudah menentukan nilai evaporasi, dibandingkan dengan metode Eddy Covariance ataupun metode neraca energi. Papaiouannou et al. (1996) juga menjelaskan bahwa data dari evaporasi Piche berpotensi menjadi alternatif yang praktis untuk menduga istilah aerodinamik dalam persamaan Penman. Di wilayah perkotaan Athena, evaporasi dari Piche di dalam sangkar cuaca ternyata nilainya hampir sebanding dengan hasil rumus aerodinamik Penman.
Gambar 6. Penelitian Evapotranspirasi (ET) Tanaman Tomat di Rumah Kaca oleh Blanco dan Folegatti (2004)
Penelitian oleh Blanco dan Folegatti (2004) mengevaluasi kinerja beberapa instrumen penguapan sederhana sebagai alternatif ekonomis dan praktis untuk mengestimasi evapotranspirasi tanaman tomat hibrida di dalam rumah kaca. Dengan membandingkan Modified Atmometer, Piche Atmometer, Reduced Pan, dan Class A Pan terhadap standar perhitungan model Penman-Monteith, studi ini menemukan bahwa instrumen atmometer (khususnya Modified Atmometer) memberikan hasil estimasi yang paling akurat. Berbeda dengan wadah evaporasi (pan) yang cenderung memberikan estimasi berlebih (overestimate) karena sisa panas memicu penguapan di malam hari, atmometer terbukti lebih unggul karena tidak memakan ruang lantai, sangat mudah dirawat, hanya membutuhkan sedikit air, dan meminimalisir kesalahan pembacaan sehingga sangat direkomendasikan untuk manajemen irigasi yang presisi.
Cara Menentukan Penguapan (Evaporasi)
Ada dua cara utama untuk menentukan nilai evapotranspirasi melalui alat Piche Evaporimeter.
1. Menghitung Volume Air yang Hilang
Pengukuran ini didasarkan pada dua variabel, yaitu volume air yang menguap dari tabung gelas (V) dalam satuan ml (cm³), dan luas permukaan kertas saring yang efektif menguapkan air (L) dalam satuan cm². Secara umum hal itu dapat dinyatakan dalam persamaan.
E (mm) = (V / L) × 10
Contoh Perhitungan.
Misalkan hasil pembacaan selisih volume air tabung yang hilang (V) = 5 ml.
Diameter kertas saring = 3,0 cm → Jari-jari besar (R) = 1,5 cm.
Diameter tabung gelas = 1,5 cm → Jari-jari kecil (r) = 0,75 cm.
Misalkan hasil pembacaan selisih volume air tabung yang hilang (V) = 5 ml.
Diameter kertas saring = 3,0 cm → Jari-jari besar (R) = 1,5 cm.
Diameter tabung gelas = 1,5 cm → Jari-jari kecil (r) = 0,75 cm.
Langkah 1. Hitung Luas Permukaan Efektif (L)
L = π (R2 - r2)
L = 3.14 × (1.52 - 0.752)
L = 3.14 × (2.25 - 0.5625)
L = 3.14 × 1.6875 = 5.30 cm2
L = 3.14 × (1.52 - 0.752)
L = 3.14 × (2.25 - 0.5625)
L = 3.14 × 1.6875 = 5.30 cm2
Langkah 2. Konversi Volume (ml) ke Tinggi Evaporasi (mm)
E = (5 / 5.30) × 10
E = 0.943 × 10 = 9.43 mm
E = 0.943 × 10 = 9.43 mm
| Volume Menguap (V) | Luas Efektif (L) | Evaporasi (E) |
|---|---|---|
| 5 ml | 5.30 cm² | 9.43 mm |
*Catatan. Faktor pengali 10 digunakan karena 1 ml = 1 cm³, dan air sebesar 1 cm³ di atas luasan 1 cm² akan menghasilkan tinggi 1 cm (atau 10 mm).
2. Metode Stanhill (1962)
Stanhill (1962) dari hasil eksperimennya menemukan bahwa kehilangan air yang diukur oleh Piche Evaporimeter memiliki korelasi yang sangat tinggi dengan perhitungan aerodinamika dari rumus Penman. Metode ini menyederhanakan perhitungan dengan mengganti komponen aerodinamis yang kompleks pada persamaan Penman menggunakan hasil pengukuran regresi dari Piche.
Persamaan empiris Stanhill untuk komponen aerodinamik (Ea).
Ea = a · Epi + b
Persamaan kombinasi untuk Evapotranspirasi Potensial (ET0).
ET0 =
Rn +
(a · Epi + b)
Δ
Δ + γ
γ
Δ + γ
Di mana.
- ET0 = Evapotranspirasi potensial
- Epi = Laju penguapan yang terukur pada Piche Evaporimeter
- Ea = Komponen aerodinamik (fungsi kecepatan angin dan defisit tekanan uap)
- Rn = Radiasi netto
- Δ = Kemiringan kurva tekanan uap jenuh
- γ = Konstanta psikrometrik
- a, b = Konstanta empiris kalibrasi lokal
Kedua metode ini saling melengkapi, perhitungan volume sangat praktis untuk catatan iklim harian, sementara rumus Stanhill sangat berguna dalam riset pemodelan evapotranspirasi.
Contoh Perhitungan Stanhill (Asumsi V = 5 ml).
Berdasarkan contoh perhitungan volume sebelumnya, didapatkan nilai evaporasi Piche (Epi) sebesar 9.43 mm/hari. Diasumsikan cuaca bersuhu 25°C (dengan nilai Δ = 0.189 kPa/°C dan γ = 0.066 kPa/°C), Radiasi Netto (Rn) = 4.5 mm/hari, serta koefisien kalibrasi lokal a = 0.8 dan b = 0.5. Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut.
Berdasarkan contoh perhitungan volume sebelumnya, didapatkan nilai evaporasi Piche (Epi) sebesar 9.43 mm/hari. Diasumsikan cuaca bersuhu 25°C (dengan nilai Δ = 0.189 kPa/°C dan γ = 0.066 kPa/°C), Radiasi Netto (Rn) = 4.5 mm/hari, serta koefisien kalibrasi lokal a = 0.8 dan b = 0.5. Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut.
Langkah 1. Menghitung Komponen Aerodinamik (Ea)
Ea = (0.8 × 9.43) + 0.5 = 7.544 + 0.5 = 8.044 mm/hari
Langkah 2. Menghitung Faktor Pembobot
Bobot Radiasi =
= 0.741
Bobot Aerodinamik =
= 0.259
0.189
0.189 + 0.066
Bobot Aerodinamik =
0.066
0.189 + 0.066
Langkah 3. Menghitung Evapotranspirasi Potensial (ET0)
ET0 = (0.741 × 4.5) + (0.259 × 8.044)
ET0 = 3.3345 + 2.0834 = 5.42 mm/hari
ET0 = 3.3345 + 2.0834 = 5.42 mm/hari
Berdasarkan data cuaca dan pembacaan alat Piche di atas, nilai Evapotranspirasi Potensial (ET0) yang dihasilkan menggunakan metode Stanhill adalah 5.42 mm/hari.
Sumber Referensi.
- Sejarah Albert Piche
- Dokumen Piche Evaporimeter - Scribd
- Blanco, F. F., & Folegatti, M. V. (2004). Evaluation of evaporation-measuring equipments for estimating evapotranspiration within a greenhouse. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 8(2/3), 184–188.
- Jacobs, A. F. G. & Arriëns-Bekker, E. E. L. (1983). Evaporation data from a Piche evaporimeter. J. Hydrology, 60(1-4), 367–380.
- Papaioannou, G., Vouraki, K., & Kerkides, P. (1996). Piche evaporimeter data as a substitute for Penman equation's aerodynamic term. Agricultural and Forest Meteorology, 82(1–4), 83–92.
- Stanhill, G. (1962). The use of the Piche evaporimeter in the calculation of evaporation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 88(375), 80-82.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar