Approaching of Climate Change by The Milankovitch Theory

Approaching of Climate Change by The Milankovitch Theory

 

By Sandro.W. Lubis

Department of Meteorology and Geophysic, IPB

ICSF, 2009

 

 

Perubahan iklim menjadi bahan pembicaraan yang hangat di kalangan ilmuwan mulai dari kalangan Meteorolog, hingga ke para pakar ekonomi. Begitu banyak asumsi dan perdebatan yang sengit mengenai sumber penyebab terjadinya perubahan iklim. Para ilmuwan memperkenalkan berbagai teori dan metode untuk menjelaskan fenomena ini, mulai dari yang ringan seperti skenario sintetik, skenario analog hingga model yang rumit (GCM) atau Mathematical , physical or Statistical Model.

Pada kesempatan ini saya akan mencoba menjelaskan mengenai teori Milankovitch yang menjelaskan bagaiamana proses pergeseran benda langit secara alami dapat mengakibatkan terjadinya perubahan temperatur secara spasial di permukaan bumi.

Hampir selama 50 tahun teori ini tidak dipedulikan oleh para ilmuwan, tetapi pada tahun 70an konsep ini baru mulai diterima. Revolusi berikutnya dimulai ketika ilmuwan mulai mencoba merekonstruksi data iklim dengan menggunakan metode isotop dari inti samudera. Alhasil ditemukan adanya variasi iklim yang berkorelasi tinggi dengan perubahan geometri orbit bumi.

“Milankovitch mengkaji perubahan pada eksentrisitas orbit bumi (orbital eccentricity), kemiringan sumbu bumi (obliquity), dan presisi sumbu rotasi bumi precession (astronomy) dari seluruh pergerakan bumi. Banyak perubahan yang terjadi pada pergerakan dan jumlah orientasi bumi dan dampaknya terhadap lokasi penerimaan radiasi surya di permukaan bumi.

 

  1. Eccentricity

Eksentrisitas adalah gambaran imajiner dari bentuk orbit bumi terhadap matahari. Variasi orbit bumi pada matahari dimulai dari orbit yang hampir berbentuk lingkaran dimana nilai e=0.0005 hingga bentuknya memanjang dengan e=0.0607. Nilai ini akan sangat mempengaruhi perbedaan musiman, ketika bumi dekat dengan matahari maka bumi akan memperoleh radiasi surya yang tinggi, sebaliknya ketika bumi berada pada posisi terjauh dari matahari maka radiasi yang akan diterima akan rendah. Sehingga jika posisi bumi dekat dengan matahari dan terjadi pada musim dingin maka musim dingin itu akan lebih panas begitu juga pada musim panas maka musim panas akan lebih panas. Total radiasi surya pada saat terjadi perihelion kira-kira 23 % lebih besar dari aphelion.

 

 

eccentricity_cyclePerubahan Eksentrisitas Bumi terhadap Matahari

 

 

2.   Obliquity

Obliquity adalah variasi kemiringan poros bumi dari bidang orbit. Variasi kemiringan adalah 22.1o and 24.5o dan rata-rata yang kita gunakan adalah 23.5o .Perubahan kemiringan ini menghabiskan waktu sekitar 40.000 tahun setiap siklusnya jadi waktu yang dibutuhkan cukup panjang. Karena terjadi perubahan kemiringan ini maka musim di muka bumi menjadi lebih tidak terkendali. Jika kemiringan bumi bertambah maka musim panas akan lebih panas dan musim dingin akan lebih dingin. Sebaliknya jika terjadi pengurangan kemiringan berarti musim panas akan menjadi lebih dingin dan musim dingin akan menjadi lebih panas. Sebagai contoh, jika terjadi kenaikan 1 derajat kemiringan maka energi yang diterima akan meningkat sebesar 1%, wow…saat ini pergerakan mencapai 1.4 km/abad sehingga kemiringan menurun -46.85 inches/century (Berger, 2001).

 

obliquityPerubahan Kemiringan Bumi

 

 


3.   Precession

Presisi adalah perubahan arah orientasi sumbu rotasi bumi. Siklus ini menghabiskan waktu selama 19.000-23.000 tahun. Presisi diakibatkan karena dua aktor yaitu guncangan sumbu rotasi bumi dan perputaran pada orbit elips pada bumi sendiri. Jika obliquity mengakibatkan perubahan kemiringan poros bumi maka presisi akan mengkibatkan perubahan arah rotasi bumi. Dampaknya adalah terjadi perubahan tanggal perihelion dan aphelion dan hal ini akan meningkatkan kontras musim pada salah satu belahan bumi dan sementara pada bagian lainnya penurunan, sebagai contoh saat ini posisi bumi sangat dekat dengan matahari pada saat winter di musim dingin pada bumi belahan utara sehingga musim dingin akan lebih panas dan sebaliknya.

 

precessionPresisi Bumi

 

Para ahli ilmu bumi berpendapat bahwa perubahan iklim di bumi terjadi karena bumi sedang melewati fase ini atau fase internal matahari (sunspot dan lainnya) sehingga mengakibatkan kenaikan suhu permukaan bumi. Berikut adalah contoh perhitungan perubahan iklim yang memiliki nilai yang mirip dengan output GCM.

Asumsi nilai S adalah 1370 w/m2 , suhu rata-rata bumi adalah 287,15K sedangkan a adalah albedo dan e adalah emisivitas.


rumus1

Contoh jika terjadi perubahan S pada matahari yang sampai ke bumi sebesar 1 % sedangkan a dan e konstan maka


rumus2

Sehingga temperatur bumi meningkat sebesar 0.72 C, nilai ini sama dengan nilai model GCM,hal inilah yang menjadi perdebatan antara ilmuwan mengenai fenomena global warming.(Sandro,Lbs)

Bibliography:

  • Kutipan dari kuliah Prof.Ahmad Bey (Deparment of Meteorology and Geophysic)
  • Milankovitch, Milutin (1998) [1941]. Canon of Insolation and the Ice Age Problem. Belgrade: Zavod za Udz̆benike i Nastavna Sredstva. ISBN 8617066199. ; see also “Astronomical Theory of Climate Change”. http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/milankovitch.html.

 

 

This entry was posted in Climate Fun Facts. Bookmark the permalink.

14 Responses to Approaching of Climate Change by The Milankovitch Theory

  1. dinan says:

    Sepertinya menurut saya ada beberapa falacies yang perlu diluruskan menurut saya untuk theori ini ,menginngat sudah dipublish di ranah publik…

    1. Asumsi dilakukan pada tataran yang sangat general
    2. albedo dan emisivitas itu saling berkaitan bila ada perubahan tutupan lahan maka kedua nila ini pun berubah.
    3. Asumsi nilai S 1370 W/m2. Dengan cara ini sebenarnya baru menjelaskan global warming bukan climate change. Sebab bagaimana bisa menjelaskan distribusi temperaturnya.
    4. Dengan asumsi S ini juga aerosol dan kondisi tutupan awan diasumsikan selalu sama.
    5. Pendekatan model matematik yang digunakan tidak jelas asumsi ilmiahnya? Kalau menurut saya dengan menggunakan model bumi itu bulat dan mengaplikasikan hukum boltzman, ini menjelaskan kondisi bumi secara statik, padahal bumi itu dinamik dan seolah tidak ada pengaruh manusia sama sekali.
    6. Internaksi human-earth tidak jelas disini.
    7. Saat S diubah, tutupan lahan berubah ada kemungkinan emisivitas dan albedo berubah. Dipersamaan anda ini dianggap konstan, jadi adanya perubahan iklim dengan pendekatan ini adalah masih asumsi saja belum menjadi kenyataan, sementara hasil2 observasi menunjukkan iklim sudah berubah. Harap dingat, iklim berubah bukan hanya global temperature!
    8. Melankovitch sendiri itu sebenarnya cycle bumi toh? dan kalau mau bicara natural climate variability, sebenarnya teori perubahan iklim dari pakar iklim bukan ekonomi sudah memasukkan ‘Natural Climate Variabiliy’ ditambah dengan “Teori Gas Rumah Kaca”. Harap Baca referensi yang ada di IPCC Buku 1, Climate Change Science Basis.
    9. Pakar iklim sendiri sudah mencoba menyusun 3-D equation dengan 6 layer untuk menjelaskan soal climate variability. Sementara Pakar ekonomi menggunakan ‘Teori Gas’ dengan banyak asumsi saat menghitung ‘Global Warming’ pendekatan yang digunakan oleh mereka ada macro economic theory yang digunakan sebagaiu scenario perubahan iklim.
    10. Model Global CO2 cycle, juga menunjukkan perubahan emission menjadi concentration memerlukan waktu ratusan tahun dan CO2 diatmosfer itu sanngatlah kecil dibandingkan dibumi dan lautan. CUma masalahnya ada dinamikanya yang paling besar.
    11. Sepertinya human interaction and earth perlu mendapat perhatian kalau ingin mencoba menjabarkan soal climate change, terkadang persamaan matematik dengan asumsi umum seperti ini bisa melakukan justifikasi bagi publik yang memang sebenarnya udah ‘stres’ duluan waktu lihat persamaan yang sebenarnya mudah..hehehe…
    12. Akhir kata harap bisa membedakan Global Warming dan Perubahan Iklim………para pakar ekonomi selama ini tidak pernah menyentuh perubahan iklim, setahu saya…mereka selalu menggunakan istilah economic of global warming. Untuk aplikasi bagi kita di IPB yang pertanian sialhkan lihat Stern Review 2007 dan Cline 2007, soal economic of global warming bukan climate change! silahkan googling ya…

  2. icsf says:

    Terimakasih pak buat masukannya,🙂
    Benar sekali bahwa teori Milankovitch secara spesfik menjelaskan tentang bumi (earth’s phase), namun point yang juga perlu kita ingat bahwa perubahan orientasi bumi relatif terhadap matahari juga memiliki pengaruh secara spasial terhadap distribusi S pada permukaan bumi..
    Pendekatan model Fisika Matematika ini memang memiliki titik lemah terutama ketika semua variabel (human activities, emisivitas, albedo,lands covering dll) dimasukan..namun pendekatan ini setidaknya memberikan kita gambaran bahwa jika memang siklus ini terjadi dengan asumsi tahun “x” siklus ada massa sekarang maka secara gamblang akan mempengaruhi sistem kesetimbangan bumi…

    Model terbaru (GCM) memang sudah memasukan elemen “Milankovitch” dalam perhitungan justifikasi perubahan iklim dengan memadukan persamaan tiga dimensi agar menghasilkan akurasi yang tinggi, jadi ya tepat sekali semakin kompleks variabel interaksi yang dikalkulasikan maka hasil prediksi juga akan semakin tepat dan fitting sempurna..
    Terimakasih pak buat ide cemerlang nya..dan inilah perlunya diskusi bagi kita para pengamat iklim dan cuaca…hehe🙂
    sandro,

  3. wah… memang sih selama ini gw mendengar 2 versi terjadinya perubahan iklim.

    tapi mungkin sampai saat ini yang bisa diterima oleh logika gw sendiri adalah perubahan iklim terjadi karena antropogenic..

    Dan kepercayaan inilah yang membuat gw punya alasan2 untuk berbuat sesuatu dalam mengubah pola aktivitas manusia yang mungkin bisa menyebabkna climate change..
    seperti menghemat energi misalnya…

    hehehe

  4. dinan says:

    yap benar sekali daniel…itulah kenapa ICSF ada, dan tulisan sandro paling tidak memberi warna lain bahwa ICSF memang benar2 peduli terhadap perubahan iklim dan interaksi manusia dan lingkungan…

    Ayo kawan2….ICSF..merupakan wadah tepat bagi siapapun apalagi kaum muda pecinta lingkungan…

  5. Yap.. benar. tapi jangan sampai hal-hal tersebut menjadi alasan bahwa kita tidak bisa melakukan apa2 dan pasrah.
    Sebenarnya terlepas dari berpengaruhnya aktivitas manusia atau tidak, tetap saja harus ada yang diubah, karena fossil fuel yang dibakar, hutan yang berkurang, membuat kehidupan kita jadi tidak nyaman

  6. sandro says:

    Hingga sampai saat ini di tingkat asosiasi profesor dunia dan ilmuwan, hal yang terkait climate change yang berimplikasi pada global warming masih menjadi perdebatan yang besar. Apakah planet ini akan semakin panas?? atau demam bumi akan pulih??
    Karena banyak yang berpendapat, menghangatnya suhu bumi disebabkan oleh emisi gas rumah kaca oleh manusia, sementara ilmuwan lainnya menunjuk pada apa yang mereka katakan putaran alami penghangatan dan pendinginan (siklus bumi) dan beberapa berpendapat bahwa skenario bencana kedepan tak akan terjadi 100 persen karena perkembangan teknologi (mesin mobil hidrogen, low-flush toilet dll) serta meningkatnya kesadaran lingkungan akan membantu alam menghadapi efek jelek polusi dari kegiatan manusia.
    So, teori fisika dan model-model hanya membantu menjelaskan sumber dan mekanisme tetapi belum menentukan nasib bumi ke depan.
    So, mari kita selamatkan bumi..
    Sandro,

  7. reza says:

    selamatkan bumi???

    mungkin kita bisa selamatkan bumi mulai dari cara yang paling simple..hemat listrik,,yang begitu2..tapi apa gunanya?
    klo dmn-mn terjadi pembangunan gedung-gedung pencakar langit di setiap tahunnya…untuk apartemen lah…mall lah…trs penggunaan kendaraan…dindonesia sendiri jakarta khususnya udara segar itu jd hal yang sulit bs ddapatkan…busway,,penerapan larangan merokok dkawasan tertentu…masih g bs bkin terciptanya lingkungan yang sehat..memang sih..semua g da yang instan..tapi kita liat perbandingannya sama yang udah terjadi di Bumi…pemanasan globlal tuh cepet bgt pengaruhnya…kita yang sadar akan hal itu..di belahan dunia lainnya..memang melakukan hal yang bertujuan untuk menekan pemanasan global…tapi dbandingkan dgn orang2 yang melakukan penghancuran secara sadar ataupun tidak sadar masih banyak…dan jauh lebih banyak…

  8. To Reza:

    kalo menurutku sih ini masalah moral. Apakah kalau misalnya semua orang melakukan kegiatan yang salah, kita juga mau ikut2an salah?
    Jadi kalo menurutku gak tepat kalo kita mikirin hal2 yang seperti itu (bagaimana dengan yang orang lain lakukan.red).
    lebih tepatnya kalo kita memikirkan bagaimana yang kita lakukan bisa juga dilakukan oleh orang lain dengan sosialisasi yang efektif

    Kalo prinsipku, terserah orang mau melakukan apa, asalkan gw melakukan tindakan yang benar dan gw berusaha untuk mempengaruhi orang untuk melakukan tindakan yang sama.

    Kalau kita terlalu memikirkan bagaimana buruknya dunia ini, kita gak akan mulai2 untuk mengambil langkah pertama untuk membawa perubahan

  9. reza says:

    ya betul juga sih.

    di negara-negara maju juga udah banyak yang dilakukan…
    aku nonoton big ideas for smal planet di metro..banyak penemuan orang sana yang seharusnya disosialisasikan di berbagai negara..untk mmperkecil lg pengaruh globlal warming..

    sundancechannel.com

  10. ^^
    good luck Reza… to make this world better

  11. I am says:

    apa aja sih yang harus kita lakuin untuk menanggulangi perubahan iklim? contohnya tolonh dong?

  12. hehehe…. pasti kamu juga tau lah…

    salah satunya yang paling aku andalkan adalah pola hidup hemat…. semakin sedikit kita belanja semakin sedikit kita membuang sampah, semakin sedikit kita menggunakan energi semakin sedikit kita menggunakan bahan bakar dan lain sebagainya….

    daniel

  13. sholah says:

    hemmmm, tapi dari persamaan rumus yang udah ada di atas nyatanya sebagian besar flu bumi terjadi memang oleh siklus alami alam. namun usaha pengiritan energi dan pengurangan penggunaan gas rumah kaca dunia hanya akan menurunkan suhu bumi tidak lebih dari satu derajat celcius, sedangkan kita butuh mempertahan kan dan mengurangi suhu lebih dingin dari yang ada sekarang. kira kira langkah besar apa yang kita bisa lakuin buat mengantisipasi perubahan lintasan elipsoida matahari itu ya??

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s