Evolusi iklim Bumi, sejarah iklim sejak masa lalu. Penelitian para ahli Paleoklimatologi tentang rekonstruksi iklim

1. History and Evolution of
Earth’s Climate
KELOMPOK 2:
EVA NURHAYATI G251144071
KHAIRULLAH G251144081
KHARMILA SARI H G261130071
Materi 2
Klimatologi Fisik Global
Evolusi Iklim Bumi
KELOMPOK 2 :
EVA NURHAYATI G251144071
KHAIRULLAH G251144081
KHARMILA SARI H G261130071

2. Musim datang silih berganti
(anomali dan cuaca ekstrim )
Semua makhluk di muka
bumi harus bisa beradaptasi
Iklim dimasa lalu tidak pasive
dan invariable seperti yang
terlihat
Dengan memahami
keragaman iklim dimasa lalu
maka antisipasi iklim dimasa
depan akan meningkat
EVOLUSI IKLIM

3. 1. Benarkah perubahan iklim sudah terjadi ?
2. Apa penyebab perubahan tersebut?
3. Bagaimana membuktikan perubahan tersebut?
Sejarah iklim
sangat
kompleks dan
tidak dialami
langsung oleh
manusia.
Kemampuan manusia
untuk mendefinisikan
dan mengukur
parameter iklim baru
beberapa abad
terakhir. Dengan
kuantitas sangat
rendah pada awal
Saat ini
perhatian
manusia tertuju
pada
perubahan
iklim dan apa
yang akan
terjadi di masa
depan (Proyeksi
iklim)

4. 2
1
1
2 = Perubahan kecenderungan
= Variabilitas Iklim
kerap
jarang
3
3 = Perubahan frekwensi
Sumber : Prof. Irsal Las, Balitklimat
VARIABILITAS DAN PERUBAHAN

5. SKALA WAKTU GEOLOGI

6. HADEAN : 4,5-3,8 MTL
 Bumi terbentuk 4,54 milyar tahun yang lalu melalui akresi dari
 Bumi terbentuk 4,54 milyar tahun yang lalu melalui akresi dari
nebula matahari (Hidrogen dan Helium)
 Suhu bumi sangat panas (melelehkan logam siderofil = densitas
tinggi yang cenderung tenggelam ke dalam inti) karena terjadinya
proses fusi nuklir antara hidrogen dan helium.
 Sebagian besar permukan bumi meleleh karena vulkanisme ekstrim
dan sering bertabrakan dengan benda angkasa lain
 Pembentukan atmosfer pertama : Pelepasan gas vulkanik dari
nebula surya (hidrogen dan helium) diduga menciptakan atmosfer
pertama yang nyaris tidak beroksigen. Kombinasi dari angin
matahari dan panas bumi menghabiskan atmosfer ini
 Proses selesai dalam 10 – 20 juta tahun
 4.1 – 3,8 (akhir hadean) terjadi tumbukan meteorit yang intens

7. ARKEAN : 3,8 – 2,5 MTL
 Pembentukan bulan : Bumi muda tertabrak oleh protoplanet yang
 Pembentukan bulan : Bumi muda tertabrak oleh protoplanet yang
berukuran lebih kecil sehingga melontarkan mantel dan kerak bumi
ke luar angkasa dan membentuk bulan
 Pembentukan atmosfer kedua : Setelah terjadi tumbukan bumi
muda yang berbentuk cair melepaskan gas volatil dan gas-gas lain
yang dikeluarkan gunung berapi membentuk atmosfer kedua yang
kaya gas rumah kaca namun miskin oksigen dan lapisan ozon tipis.
 Pembentukan benua pertama : Kerak bumi (struktur bumi yang
berlapis-lapis) terbentuk ketika bumi mulai memadat. Suhu Mantel
bumi : 1600 C. Potongan-potongan kerak bumi membentuk inti
lempengan yang tumbuh menjadi benua.
 Pembentukan lautan : seiring dengan mulai mendinginnya bumi,
awan-awan mulai terbentuk akhirnya hujan menciptakan lautan.
 Awal mula kehidupan : manfaat terbentuknya atmosfer dan laut
adalah tersedianya kondisi yang dapat menunjang kehidupan.

8. PROTEROZOIKUM :
2,5 MTL – 542 JTL
 Bumi Bola salju pertama : Awal pembentukan matahari hanya memancarkan 70%
dari dayanya pada saaat ini, sehingga bumi pernah tertutup es secara total (2,3 MTL).
Evolusi alami menyebabkan matahari semakin terang sehingga bumi mulai hangat.
 Pembentukan atmosfer ketiga : sejak awal kehidupan bergantung pada fotosintesis.
Proses ini merubah CO2, H2O dan cahaya matahari menjadi O2. sehingga memperkaya
O2 di atmosfer. O2 terstimulasi oleh radiasi ultraviolet sehingga membentuk O3 yang
berkumpul dilapisan atas amosfer dan menyerap radiasi ultraviolet
 Pembentukan benua raksasa : sepanjang evolusi bumi ada saat ketika benua
bertabrakan dan membentuk benua raksasa yang kemudian pecah menjadi benua
baru. Sekitar 1000 JTL, benua paling besar terbentuk Rodinia, kemudian pecah
sekitar 800 JTL dan terbentuk benua raksasa lain pada 550 JTL yaitu Pannotia.
 Bumi bola salju kedua (716,5 – 635 JTL). Peristiwa ini diduga berhubungan dengan
pecahnya benua raksasa Rodinia dimana terjadi peningkatan aktivitas vulkanik yang
mengeluarkan banyak CO2 sehingga radiasi matahari diserap oleh atmosfer.

9.  Era Palaeozoikum : 542 – 251 JTL
 Terjadi radiasi adaptif yang membentuk banyak spesies baru, namun juga
terjadi kepunahan masal yang disebabkan oleh aktifitas gunung merapi
dan tumbukan meteor.
 Proses pecahnya rodinia dan panotia membentuk kerak samudra muda.
Karena kerak muda lebih panas dan kurang padat dibandingkan kerak
samudra tua, maka dasar laut akan naik akibatnya permukaan laut naik
dan sebagian kawasan benua berada di bawah permukaan laut.
 Suhu pada awal paleozoikum (kambrium : 542 – 490) lebih hangat dari
iklim saat ini namun pada akhir periode ordovisium (490 – 440)
mengalami zaman es yang singkat saat gletser menutupi kutub selatan.
Pada masa ini terjadi penurunan suhu air laut.
 Pada akhir palaeozoikum (300 – 180 JTL) benua-benua kecil yang
terbentuk akibat pecahnya panotia (akhir Proterozoikum) perlahan
bergerak dan membentuk benua raksasa Panggea
FANEROZOIKUM :
542 JTL – SEKARANG

10. FANEROZOIKUM :
542 JTL – SEKARANG
Era Mesozoikum : 251 -66 JTL
 Diawali oleh kepunahan perm trias yang membinasakan
dinosaurus dari muka bumi. Peristiwa ini disebabkan oleh
kombinasi letusan gunung berapi di trap siberia, tumbukan
asteroid, gasifikasi metana hidrat dan fluktuasi permukaan
laut.
 Pada 180 JTH panggea pecah menjadi laurasia dan gindwan.
 Pada akhir era mesozoikum 66 JTL sebuah asteroid besar
berukuran 1 km menumbuk bumi (semenanjung yucatan)
menyebabkan materi dan uap air terhempas ke atmosfer
sehingga menutupi cahaya matahari, menghambat
fotosintesis dan sebagian besar hewan raksasa akhirnya
binasa.

11. FANEROZOIKUM :
542 JTL – SEKARANG
Era Kenozoikum : 66 JTL – sekarang
Era Kenozoikum : 66 JTL – sekarang
Suhu rata-rata global : meningkat 0.74 oC selama
100 tahun terakhir (IPCC)
Tinggi muka air laut meningkat 10 – 25 cm
selama abad ke 20, pada abad ke 21 akan
meningkat 9 - 88 cm
Penyebabnya peningkatan sejak pertengahan
abad ke 20 kemungkinan di sebabkan
peningkatan Gas Rumah Kaca akibat aktifitas
manusia.

12. E
V
O
L
U
S
I
I
K
L
I
M

13. PENYEBAB DASAR PERUBAHAN IKLIM
1. Radiasi matahari yang diterima bumi
2. Orbit bumi
3. Distribusi benua
4. Konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer

14. RADIASI MATAHARI YANG DITERIMA BUMI
1. Jarak matahari : setiap perubahan jarak bumi dan matahari
1. Jarak matahari : setiap perubahan jarak bumi dan matahari
menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari.
2. Intensitas radiasi matahari : merupakan besar kecilnya sudut
datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang
diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang.
Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi
pada permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar
pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus
menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar
dengan sudut datang yang tegak lurus.
3. Panjang hari (sun duration) : ialah jarak dan lamanya antara
matahari terbit dan terbenam.
4. Pengaruh Atmosfer : sinar yang melalui atmosfer sebagian akan
diabsorpsi oleh gas-gas, partikel dan uap air, dipantulkan kembali,
dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

15. EFEK UMPAN BALIK MEMPENGARUHI
PEMANASAN GLOBAL
1. Pengaruh CO2 : pemanasan awalnya menyebabkan lebih banyaknya air yang
menguap ke atmosfer. Uap air sendiri merupakan GRK, sehingga efek yang
dihasilkan akan lebih besar dibandingkan akibat CO2. Umpa balik ini dampaknya
perlahan karena CO2 memiliki usia yang panjang di atmosfer.
2. Pengaruh awan : dari atas memantulkan radiasi infra merah ke angkasa sehingga
meningkatkan pendinginan, jika dilihat dari bawah akan memantulkan radiasi if
ke permukaan sehingga meningkatkan pemanasan. Apakah efek netonya
menghasilkan pemanasan atau pendinginan?
3. Hilangnya kemampuan memantulkan cahaya (albedo) oleh es. Ketika suhu
global meningkat es yang berada di dekat kutub mencair . Bersamaan dengan
melelehnya es tersebut daratan atau air dibawahnya akan terbuka. Daratan/air
memiliki albedo leboh kecil dari es akibatnya akan menyerap lebih banyak radiasi
matahari. Hal ini akan menambah pemanasan dan menimbulkan lebih banyak
lagi es yang mencair. Menjadi suatu siklus yang berkelanjutan
4. Es yang meleleh juga akan melepaskan CH4
5. kemampuan lautan untuk menyerap karbon akan berkurang bila suhu laut
menghangat.

16. ORBIT BUMI
Pada tahun 1940, seorang ahli Astronomi
Pada tahun 1940, seorang ahli Astronomi
Milutin Milankovitch mengemukakan teori
tentang perubahan posisi bumi mengitari
matahari pada periode-periode tertentu yang
disebut Siklus Milankovitch.
Dalam teorinya Milankovitch menjelaskan
terdapat tiga perubahan posisi bumi mengitari
matahari dan menentukan besarnya radiasi
yang diterima bumi yaitu :
1. eksentrisitas orbit bumi (eccentricity)
dengan kurun waktu 100.000 tahun,
2. kemiringan sumbu bumi (obliquity) dengan
kurun waktu 41.000 tahun,
3. presisi sumbu rotasi bumi (precession)
dengan kurun waktu 23.000 tahun

17. DISTRIBUSI BENUA

18. KONSENTRASI GAS RUMAH KACA DI ATMOSFER
reconstructed from antarctic and Greenland ice, direct atmospheric measurements
(red and magenta lines). (Siegenthaler et al., 2005a; Spahni et al., 2005).

19. EVIDENCES FOR ANCIENT
CLIMATE CHANGE

20. PALEOCLIMATOLOGY
• Merupakan ilmu yang mempelajari perubahan iklim di masa
lampau biasanya berdasarkan rekonstruksi dari depositori
geologi dan biologi seperti sedimen laut dan danau, lapisan
es, batuan, ring kayu, dan sumber lainnya (Cronin 1999)
• Kajian Paleoclimatology dibutuhkan karena studi yang terkait
dengan iklim masa lalu dalam skala 10 tahunan (decadal)
hingga 100 tahunan (centenial) dan juga terkait tren kondisi
iklim terkini (current climate trends) tidak cukup untuk
memahami sepenuhnya tentang bagaimana dan mengapa
iklim di bumi berubah
• Paleoclimatology dapat dikombinasikan dengan simulasi
model komputer untuk pengujian hipotesis tentang penyebab
perubahan iklim

21. Lingkaran Cincin Kayu
Data dengan ketepatan paling tinggi
adalah berdasarkan analisis ring
pohon tahunan. Tebal dan struktur
dari ring pohon memberikan
beberapa informasi kondisi iklim
ketika ring pohon tersebut di
bentuk. Dengan mengkorelasikan
karakteristik ring pohon dengan
data kontemporer suhu dan curah
hujan maka dengan fungsi transfer
dapat dikonvert karakteristik ring
pohon kedalam informasi cuaca.
Jika fungsi transfer ini dapat
diverifikasi maka data ring pohon
ini dapat digunakan untuk estimasi
karakteristik iklim berbasis tahunan
untuk ratusan tahun yang lalu.
TREE RINGS

22. ICE CORE
Ice core sample taken
from drill. Photo by
Lonnie Thompson, Byrd
Polar Research Center
Sampling permukaan Taku
Glacier di Alaska. Ada Firn
semakin padat antara permukaan
salju dan es gletser biru.
Bagian panjang 19 cm dari
GISP 2 inti es dari 1.855 m
menunjukkan struktur
lapisan tahunan diterangi
dari bawah oleh sumber
serat optik. Bagian berisi
11 lapisan tahunan dengan
lapisan panas (arrowed)
terjepit di antara lapisan
musim dingin gelap.
GISP2 ice core at 1837 meters depth with clearly visible annual layers.

23. SEDIMEN DANAU DAN LAUT
Sumber data paleoclimatic lain yang cukup baik adalah data
sedimentasi di danau dan lautan. Fosil/zat dari beberapa
spesies yang terdapat pada sedimentasi laut dapat
dihubungkan dengan suhu permukaan laut. Contohnya sisa
isotop oksigen (16O)di sediman laut dalam dapat digunakan
sebagai indikasi dari masa air yang pasang ke lapisan es.

24. ISOTOPES YANG BIASA DIGUNAKAN DALAM
PENELITIAN DAN PEMODELAN IKLIM
Hydrogen-2 (2H atau
deuterium D) dan
oxygen-18 (18O)
merupakan isotop yang
banyak digunakan dalam
ilmu iklim modern
terutama dalam
pengukuran ice cores
yang diambil dari
Antartica dan
Greenland.
Element Isotope Abundance (%)
Hydrogen 1H 99.985
2H (deuterium) 0.015
3H (tritium) _*
Carbon 12C 98.89
13C 1.11
14C _*
Oxygene 16O 99.759
17O 0.037
18O 0.204
Radon 222Rn _*

25. o Iklim di masa lampau selama 420000 tahun
dapat diungkap melalui ice cores yang
diambil dari Antartica.
o Isotop dari Hydrogen (D) digunakan
sebagai proxy untuk suhu lokal dan Oxygen
(18O) untuk fluktuasi volume benua es,
sementara level kandungan dari dust,
sodium dan methane digunakan untuk
mengungkap kondisi alami lingkungan
disekitar lapisan es (ice sheets).
o Nilai δ untuk 18O dan D mewakili nilai
deviasi (part per thousand) dari sample
standar dari air lautan (ocean water) (Petit
et al. 2001).
o D didapat dari air es yang dicairkan,
sehingga mewakili kandungan molekul air
‘padat’ dari presipitasi (salju) diatas
permukaan glacier yang beku. Sedangkan
18O berasal dari gas oxygen (O2) yang
terperangkap di dalam ‘kantung udara’ di
dalam ice core.
o Dari udara yang terperangkap tersebut juga
dapat diukur kandungan CO2 dan CH4.

26. REKONSTRUKSI SUHU, CO2 DAN DEBU

27. REKONSTRUKSI CURAH HUJAN
Hasil rekonstruksi curah hujan di Lowa berdasarkan pohon berumur 300 tahun.
(Duvick and Blasing 1981

28. REKONSTRUKSI SUHU PERMUKAAN BUMI

29. Reconstructions Based
on Palaeoclimatic
Proxies
berbagai bukti
instrumental iklim
dan fakta-fakta
proxy variasi suhu
permukaan skala
besar rata-rata
selama 1,3 kyr
terakhir.

30. SKENARIO DAN PROYEKSI IKLIM (IPCC)
Pemanasan global yang disebabkan oleh gas-gas rumah kaca secara jelas
telah dan akan terus mempengaruhi iklim dunia. WWF Indonesia dan IPCC
(1999) telah melaporkan bahwa temperatur tahunan di Indonesia meningkat
sebesar 0,30C sejak tahun 1990.
Sebuah skenario perubahan iklim (WWF Indonesia dan IPCC, 1999)
memperkirakan bahwa temperatur akan meningkat antara 1.30C sampai
dengan 4.60C pada tahun 2100 dengan trend sebesar 0.10C–0.40C per tahun.
Susandi (2006) memproyeksikan kenaikan temperatur Indonesia akan
mencapai 3,50C pada tahun 2100, sementara temperatur global bumi akan
mencapai maksimum 6,20C pada tahun tersebut. Implikasi dari kenaikan
temperatur tersebut akan menaikkan muka air laut sebesar 100 cm pada
tahun 2100. Akumulasi kejadi ini akan mempengaruhi infrastruktur,
bangunan, dan kegiatan manusia saat ini dan mendatang.

31. Laporan IPCC (2007) :
Laporan IPCC (2007) :
Pada abad 20 bumi telah mengalami 2 kali periode penghangatan atmosfer yaitu :
1. 1910 - 1940 (0,35 oC)
2. 1970 - 2006 (0,55 oC).
Catatan : pada 1940 – 1970 suhu turun : 0.2 0C
Pada periode penghangatan pertama faktor alami dan akibat aktivitas manusia terjadi
secara bersamaan tapi pada periode penghangatan kedua faktor yang paling dominan
adalah akibat aktivitas manusia (era industri).
Penghangatan atmosfer karena peningkatan suhu udara akan mengakibatkan naiknya
kandungan uap air di atmosfer (terutama pada lintang rendah). Uap air tersebut akan
dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain karena adanya sirkulasi lautan dan
atmosfer (atmospheric and oceanic circulation) sehingga pada suatu wilayah
mendapatkan hujan berlebih tapi di tempat lain mengalami kekurangan hujan atau
kekeringan sehingga dapat dikatakan bahwa wilayah tersebut mengalami perubahan
iklim terutama perubahan pola hujan.
SKENARIO DAN PROYEKSI IKLIM (IPCC)

32. Berdasarkan data hujan observasi, kecenderungan hujan di muka
bumi pada tahun 1900-2005 menunjukkan adanya pergeseran
jumlah hujan (lebih basah/wetter atau kering/drier) dibeberapa
lokasi. Amerika Selatan dan Amerika Utara bagian Timur, Eropa
bagian Utara dan Asia bagian tengah dan utara mengalami
peningkatan jumlah hujan atau lebih basah, tetapi Sahel, Afrika
bagian Selatan, Mediterania dan Asia bagian selatan menjadi
lebih kering (IPCC, 2007). Di wilayah utara, presipitasi yang jatuh
pada saat sekarang umumnya lebih banyak yang berbentuk air
hujan daripada salju (IPCC, 2007).
SKENARIO DAN PROYEKSI IKLIM (IPCC)

33. Pemanasan terjadi antara 1910 – 1945 disebabkan oleh proses alami atau aktivitas manusia
Pemanasan setelah 1975 adalah akibat aktifitas manusia

35. SUHU RATA-RATA GLOBAL

38. PERDEBATAN
Tidak semua ilmuwan setuju dengan pemanasan global
Tidak semua ilmuwan setuju dengan pemanasan global
(apakah suhu benar-benar meningkat ?)
1. Apakah pemanasan global merupakan kontribusi
manusia atau memang siklus alami bumi-matahari?
2. Tiga perbedaan yang masih dipertanyakan (antara
model dan fakta lapangan)
 Pemanasan cenderung berhenti selama tiga dekade pada
pertengahan abad ke 20 (1940 – 1970) bahkan ada masa
pendinginan
 Total pemanasan selama abad 20 hanya separuh dari hasil
prediksi
 Lapisan troposfer tidak memanas secepat prediksi model.

39. Deskripsi masa lalu dari iklim bumi (Evolusi
Iklim) berguna untuk :
• Perspektif tentang perubahan iklim yang
dapat terjadi
• Petunjuk tentang bagaimana sistem iklim
bekerja
• Data untuk menguji teori dan model tentang
bagaimana perubahan iklim terjadi
KESIMPULAN

40. Faktor Pengendali Iklim

41. TERIMA KASIH