HGF227/3 KULIAH 2 & 3: KEPENTINGAN IKLIM, PENDEKATAN SISTEM, SFERA-SFERA BUMI & PERUBAHAN TENAGA

•SEBAB-SEBAB PENTING MENGKAJI IKLIM

•PENDEKATAN SISTEM DALAM IKLIM, SISTEM TERBUKA, TERTUTUP & TERPENCIL DALAM KAJI IKLIM

•KONSEP KESEIMBANGAN & MAKLUM BALAS SISTEM: MAKLUM BALAS POSITIF & NEGATIF

•BUMI & SFERA-SFERANYA

•PERUBAHAN TENAGA DAN IKLIM

(1) PENGARUH IKLIM ADALAH MENYELURUH (CONTOH: PEMANASAN GLOBAL MENGANCAM BUMI (contoh: PENYAKIT, KEPANANASAN, KEMARAU)

(2) PENGETAHUN – PEMAHAMAN CETEK/SILAP MEMBAWA KEPADA PENYALAHGUNAAN IKLIM DAN MENYEBABKAN KESAN-KESAN NEGATIF, YANG MENGANCAM KERAPUHAN BUMI DAN MASYARAKAT MANUSIA

SEBAB-SEBAB PENTING MENGKAJI IKLIM

(3) PEMUPUSAN SPECIES – IKLIM MELAMPAU & PERUBAHAN IKLIM MEMUPUSKAN SPECIES (ADA KEMUNGKINAN MANUSIA JUGA BOLEH PUPUS PADA SUATU KETIKA NANTI)

(4) NAIK & JATUHNYA TAMADUN MANUSIA – CONTOH: MESOPOTAMIA, AZTEC, INDUS, YANGTZE…DLL

(5) IKLIM PENTING UNTUK PERTANIAN – MAKANAN

SEBAB-SEBAB PENTING MENGKAJI IKLIM

(Sambung):(6) IKLIM PENTING UNTUK KEDIAMAN – SENI BINA

(7) IKLIM PENTING UNTUK SUMBER SEMULA JADI – HUTAN, AIR, TANIH, SUNGAI, TASIK, AWAN, HUJAN, ANGIN, TENAGA SURIA

(8) IKLIM PENTING SEBAGAI SUMBER TENAGA YANG BOLEH DIBAHARUI/TIDAK TERHAD – SUMBER TENAGA MASA DEPAN

(9) RAMALAN CUACA – PENTING UNTUK PERTANIAN, MENGELAKKAN KEMATIAN & KERUGIAN, INDUSTRI, DLL

(10) PERUBAHAN IKLIM MEMBAWA KEPADA KEHILANGAN KESUBURAN TANIH & MENGHASILKAN BANYAK BAHAN KIMIA MERBAHAYA - SISA-SISA RACUN YANG BERGERAK KE ATAS RANTAI MAKANAN MEMBAWA KESAN BURUK KEPADA HIDUPAN (PEMUPUSANA)

(11) IKLIM SEBAGAI SUMBER PELANCONGAN

(12) IKLIM MEMPENGARUHI KANDUNGAN GAS ATMOSFERA - KESEIMBANGAN GAS-GAS DI DUNIA DIKACAU & INI AKAN MENGANCAM KERAPUHAN BIOSFERA DARIPADA SEGI O2 DAN CO2

(13) IKLIM SEBAGAI BENCANA – RIBUT, BANJIR/KEMARAU, JEREBU…

PERINGATAN MENDAFTAR DIRI

http://climateweather.blogspot.com/

(1) Register yourself at http://www.blogspot.com/

(2) Then go to http://climateweather.blogspot.com/

(3) Go to Blog Archive

(4) Click on the Topic you want to Read or Comment

(5) To Comment – Click on Comments

(6) Go to “Leave your comment” & type your comments inside the Box

(7) When finished, Click on “Publish Your Comments”.

PENDEKATAN SISTEM DALAM IKLIM, CUACA DAN BIOGEOGRAFI

APAKAH SESUATU SISTEM?

• Sesuatu sistem ialah sebarang set barangan terorde dan atribut-atributnya, yang dikaitkan oleh aliran-aliran tenaga dan jisim, yang dapat diasingkan dari alam sekitar di luar sistem tersebut.

APAKAH CIRI-CIRI SESUATU SISTEM?

(1) Ia adalah sesuatu set barangan dan atribut-atributnya yang terorde dan terkait;

(2) Ia dikaitkan oleh aliran-aliran tenaga dan jisim;

(3) Ia dapat diasingkan dari alam sekitarnya;

(4) Elemen-elemennya dapat disusunkan dalam siri atau dalam perkaitan antara satu sama lain;

(5) Ia mempunyai sebilangan subsistem (contoh: sepohon pokok mempunyai subsistem-subsistem daun, buah, batang & akar);

(6) Ia mempunyai input dan output tenaga, jisim atau kedua-dua atau langsung tiadanya (bergantung kepada jenis sistem); dan

(7) Ia boleh menukar tenaga dari satu bentuk ke bentuk lain dalamnya.

TERDAPAT TIGA JENIS SISTEM: (1)SISTEM TERBUKA:

Sistem ini membenarkan input dan output (atau aliran) kedua- TENAGA dan JISIM melaluinya

(2) SISTEM TERTUTUP:

Sistem ini hanya membenarkan input dan output (atau aliran) TENAGA melaluinya, tetapi tidak membenarkan JISIM melaluinya

(3) SISTEM REMOT/SISTEM TERPENCIL:

Sistem ini langsung tidak membenarkan sebarang input, output atau aliran TENAGA atau JISIM melaluinya

SISTEM TERPENCIL TIDAK TUKAR-MENUKAR TENAGA ATAU JISIM DENGAN ALAM SEKITAR ATAU DENGAN SISTEM-SISTEM YANG LAIN

TUMBUHAN YANG DILETAK DI DALAM BOTOL TERTUTUP YANG DILETAK DALAM BILIK GELAP TANPA CAHAYA, AIR & NUTRIEN IALAH SUATU SISTEM TERPENCIL

“Sistem Kawalan” dalam kaji uji di makmal ialah sistem terpencil

Sistem terpencil tidak wujud dalam dunia semula jadi

SISTEM TERBUKA

I

N

P

U

T

O

U

T

P

U

TAliran Tenaga

Aliran Jisim

SISTEM TERTUTUP

SISTEM TERPENCIL

CONTOH-CONTOH SISTEM DI DUNIA

AWAN IALAH SUATU SISTEM TERBUKA

DARATAN IALAH SUATU SISTEM TERBUKA

11

PENYERAPAN

BAHANGAN BUMI

BAHANGAN BUMI YANG DIBALIKKAN KE ANGKASA LEPAS

BAHANGAN BUMI BAHANGAN SURIA

M

BUMI-ATMOSFERA SEBAGAI SATU SISTEM BERGABUNG IALAH SATU SISTEM TERTUTUP

1.94Kalori/sm-1//min-11.94Kalori/sm-1//min-1

SISTEM INI MEMBENARAKAN INPUT & OUTPUT TENAGA TETAPI TIDAK ADA INPUT & OUTPUT JISIM

MAKLUM BALAS SISTEM

• Apabila sesuatu sistem beroperasi, ia menghasilkan output-output yang mempengaruhi operasinya.

• Output-output ini berfungsi sebagai “maklumat" yang dikembalikan kepada berbagai titik dalam sistem melalui laluan-laluan yang dipanggil “Kelok Maklum Balas”.

• Kelok Maklum Balas – Ini berupaya mengawal (atau sekurang-kurangnya memandu) operasi sistem seterusnya.

• CONTOH: HUJAN – Sebarang tambahan atau pengurangan Tanaga Bahangan, Angin, atau Kelembapan Udara akan menghasilkan maklum balas yang mempengaruhi hujan: • Pengurangan Tenaga Bahangan akan memperlahankan proses hujan

• Angin kencang akan mempercepatkan proses hujan

• Tambahan Kelembapan Udara akan meningkatkan jumlah hujan.

MAKLUM BALAS NEGATIF – Ini berlaku jika maklum balas tidak menggalakkan respon dalam sistem

Penghasilan parameter seterusnya yang menyebabkan maklum balas tersebut dalam sistem akan mengurangkan pertumbuhan sistem itu. Maklum balas negatif menyebabkan PENGAWALAN-DIRI dalam sistem semula jadi, menstabilkan sistem, dan membiayai sistem

CONTOH-CONTOH:

(1)KEMARAU – Menyebabkan tumbuhan gurun bersaiz kecil, sekuntum bunga, sebiji buah & musim tumbesaran singkat

(2)KESEJUKAN/FROS – Menghadkan nyamuk aedes merebak

(3)MUSIM TENGKUJUH MONSUN TIMUR LAUT (NOV – MAC) – Membawa hujan lebat yang memadamkan kebakaran hutan di Indonesia & meniupkan jerebu balik ke Indonesia & Australia.

MAKLUM BALAS POSITIF – berlaku jika maklumat yang diberikan menggalakkan & meningkatkan respon dalam sistem.

• Penghasilan seterusnya parameter yang menggalakkan respon itu akan meningkatkan tumbesaran sistem tersebut.

• Maklum balas positif menyebabkan sistem-sistem semula jadi berkembang, & jika tidak dikawal, sistem akan sampai satu had kritikal, yang membawa kepada ketidakstabilan, gangguan dalam sistem atau kematian sistem tersebut.

KEADAAN MANTAP – Sesuatu sistem tenaga dan jisim yang kekal seimbang melalui masa yang mana keadaan adalah konstan (Contoh – IMBANGAN BAHANGAN BUMI-ATMOSFERA)

KESEIMBANGAN KEADAAN MANTAP - Apabila kadar input & output dalam sistem adalah sama & jumlah tenaga dan jisim dalam simpanan adalah konstan (atau secara realistik, berbeza-beza sekitar sesuatu purata stabil: Contoh – ANGKATAP SURIA; IKLIM-IKLIM SEDUNIA)

KESEIMBANGAN SISTEM

KESEIMBANGAN DINAMIK – Sesuatu sistem berkeadaan mantap yang berubah-ubah sekitar suatu nilai purata yang menunjukkan suatu tren perubahan melalui masa. Tren perubahan ini boleh meningkat atau mengurangkan operasi sistem secara beransur-ansur. Contoh-Contoh: •PERUBAHAN IKLIM JANGKA PANJANG•POLA PENINGKATAN SUHU GLOBAL•PENIPISAN LAPISAN OZON•KEJATUHAN NILAI PH HUJAN (HUJAN ASID SEMAKIN MEROSOT)•JUMLAH HUJAN TAHUNAN DI PULAU PINANG SEMAKIN MENURUN.

16

PENYERAPAN

BAHANGAN BUMI

BAHANGAN BUMI YANG DIBALIKKAN KE ANGKASA LEPAS

BAHANGAN BUMI BAHANGAN SURIA

M

BUMI-ATMOSFERA MERUPAKAN SATU SISTEM DALAM KEADAAN MANTAP, IAITU MEMPUNYAI INPUT TENAGA SAMA DENGAN OUTPUT

1.94Kalori/sm-1//min-11.94Kalori/sm-1//min-1

ANGKATAP

MODEL SISTEM KESEIMBANGAN KEADAAN-MANTAP

STATUS

OPERSAI

SISTEM

MASA

SISTEM INI BERUBAH-UBAH SEKITAR SATU PURATA TETAPI MENGEKALKAN PERINGKAT OPERASI YANG SAMA

X YZ

KEADAAN KESEIMBANGAN DINAMIK (X& Y)- MULA DENGAN TREN OPERASI MENINGKAT (X), KEMUDIAN SUATU TREN OPERASI MENURUN (Y) & BERAKHIR DENGAN SUATU TREN OPERASI BARU (Z) SELEPAS MENGATASI SESUATU AMBANG [ Z = KEADAAN KESEIMBANGAN METASTABIL ]

MASA

STATUS

OPERSAI

SISTEM

ZAMAN AIS

ZAMAN PANAS

ZAMAN AIS

SISTEM LOMPAT KE AMBANG BARU AKIBAT KEBAKARAN GLOBAL

OPERASI SISTEM MENINGKAT, IAITU SUHU NAIK

OPERASI SISTEM MENURUN, IAITU SUHU JATUH

AMBANG

AMBANG – suatu paras kritikal di mana sesuatu sistem tidak lagi berdaya mengekalkan strukturnya, dan melompat kepada suatu paras operasi baru.

Contoh-contoh: El Nino membawa kemarau yang amat kering, sehingga ambang diatasi, lalu kebakaran spontan berlaku

Hujan lebat monsun timur-laut menyebabkan paras Sg Kelantan naik sehingga ambang (kapasiti sungai) diatasi, lalu banjir berlaku

KESEIMBANGAN METASTABIL – Perubahan tiba-tiba terhadap sesuatu sistem melebihi sesuatu ambang akan membawa sistem itu kepada keseimbangan baru

Contoh: Iklim yang sedang menyesuaikan kepada keadaan-keadaan baru selepas letupan gunung berapi. Pada akhirnya, sesuatu keseimbangan baru dicapai apabila habuk, gas & sisa-sisa gunung berapi enap kembali ke bumi.

BUMI & SFERA-SFERANYA:

(1) ABIOTIK:

•ATMOSFERA (UDARA)

•HIDROSFERA (AIR)

•LITOSFERA (TANIH -EDAPOSFERA)

•KRIOSFERA (AIS)

(2) BIOTIK:

BIOSFERA/EKOSFERA:

•FITOSFERA

•ZOOSFERA

•ANTROPOSFERA

At H

L

B/E

K

FAnZ

SIFAT UTAMA SFERA-SFERA TERSEBUT IALAH INTERAKSINYA (SEBAGAI SISTEM-SISTEM TERBUKA) DALAM PENGHASILAN SEMUA ELEMEN-ELEMEN DI BUMI

RAJAH: INTERAKSI-INTERAKSI SFERA-SFERA UTAMA DALAM SISTEM BUMI-ATMOSFERA

 

  SISTEM BUMI-ATMOSFERA

 

  ATMOSFERA HIDROSFERA

 

  BIOSFERA/EKOSFERA

  ANTROPOSFERA

ZOOSFERA FITOSFERA 

LITOSFERA KRIOSFERA

CONTOH-CONTOH INTERAKSI SFERA-SFERA

ATMOSFERA – LITOSFERA:

•Kerpasan (Atmosfera) turun ke daratan (Litosfera)

•Sejatan (Dari Litosfera) menghasilkan awan & kabus (Atmosfera)

•Iklim & cuaca (Atmosfera) mempengaruhi Luluhawa, Hakisan & Pemendapan (Litosfera)

•Pencemaran Udara (Atmosfera) akibat letupan Gunung Berapi (Litosfera)

•Kilat-Petir (Atmosfera) menyalakan api (Litosfera)

•Debu (Litosfera) menyebabkan Jerebu (Atmosfera)

Jerebu di Penang, 2 Jun 2003

CONTOH-CONTOH INTERAKSI SFERA-SFERA

ATMOSFERA – HIDROSFERA:•Kerpasan (Atmosfera) turun ke Lautan (Hidrosfera)

•Sejatan (Dari Hidrosfera) menghasilkan awan & kabus (Atmosfera)

•Iklim & cuaca (Atmosfera) mempengaruhi Arus Lautan, Suhu Lautan, Ombak (Hidrosfera)

•Iklim & cuaca (Atmosfera) mempengaruhi Aliran Sungai, Tasik, Paya, Kolam, Air Bawah Tanah (Hidrosfera)

•Iklim & cuaca (Atmosfera) mempengaruhi Kitaran Hidrologi (Hidrosfera)

•Tenaga dari lautan (Hidrosfera) mengakibatkan Ribut Hurikan, Siklon, Angin, Awan, Kerpasan (Atmosfera)

•Arus Lautan (Hidrosfera) mempengaruhi iklim kelautan (Atmosfera)

•Luruan Ombak (Hidrosfera) menghasilkan Titisan Garam (Atmosfera)

PERUBAHAN TENAGA DAN IKLIM

HUKUM TERMODINAMIK PERTAMA – “TENAGA TIDAK BOLEH DICIPTA ATAU DIMUSNAHKAN”

HUKUM TERMODINAMIK KEDUA – “TENAGA BOLEH BERUBAH-UBAH DARI SATU BENTUK KE BENTUK LAIN”CONTOH-CONTOH:

* BAHANGAN MATAHARI (TENAGA BAHANGAN) – DISERAP OLEH AIR LAUTAN AKAN MEMANASKAN AIR (TENAGA HABA RASA)

•AIR LAUT YANG PANAS (TENAGA HABA RASA) AKAN TERSEJAT KE ATMOSFERA MENJADI WAP (TENAGA HABA PENDAM)

•WAP (TENAGA HABA PENDAM) AKAN MENJADI SEJUK & MEMBENTUK AWAN (TENAGA POTENSI)

•AWAN (TENAGA POTENSI) AKAN BERHUJAN (TENAGA KINETIK)

•TITISAN AIR DALAM AWAN (TENAGA POTENSI) MEMPUNYAI CAS-CAS POSITIF & NEGATIF AKAN BERTEMBUNG MENGHASILKAN KILAT (TENAGA ELEKTRIK) & GURUH (TENAGA BUNYI)

Matahari (Tenaga Bahangan)

  Suhu (Tenaga Haba Rasa) Udara Sejuk [Tekanan Tinggi]

(Tenaga Potensi)

Udara Panas (Tekanan Rendah)

Tenaga Haba Pendam

 

Awan (Tenaga Potensi) Angin (Tenaga Kinetik)

Kilat (T. Elektrik) Sejat-Peluhan

Guruh (T. Bunyi) (T. Haba Pendam)

 Kerpasan (T. Kinetik)

  Sejatan (Tenaga Haba Pendam) Perpeluhan (Tenaga Haba Pendam)

 Permukaan Laut Dipanaskan Fotosintesis Tumbuhan Perpeluhan Tumbuhan

(Tenaga Haba Rasa) (T. Kimia) (T. Haba Pendam)

 Rajah: Aliran dan perubahan tenaga di dalam sistem bumi-atmosfera.

TUTORIAL 1 (MINGGU 2)1. KENAPA PENTING MENGKAJI IKLIM? (WHY IS CLIMATE IMPORTANT?)

2. APAKAH SESUATU SISTEM? APAKAH YANG DIFAHAMKAN DENGAN PENDEKATAN SISTEM DALAM KAJI IKLIM? (WHAT IS A SYSTEM IN THE CONTEXT OF CLIMATE?)

3. HURAIKAN KONSEP-KONSEP “MAKLUM BALAS POSITIF”, “MAKLUM BALAS NEGATIF”, “AMBANG”, “KEADAAN MANTAP”, “KESEIMBANGAN KEADAAN MANTAP”, “KESEIMBANGAN DINAMIK”, “KESEIMBANGAN METASTABIL” (DISCUSS CONCEPTS OF POSITIVE & NEGATIVE RESPONSE, THRESHOLD, STEADY STATE, EQUILIBRIUM STATE, DYNAMIC EQUILIBRIUM, METASTABLE EQUILIBRIUM)

4. BAHAGIKAN SISTEM DISCUSS INTERACTIONS BUMI-ATMOSFERA KEPADA BETWEEN DIFFERENT SFERA-SFERA BERLAINAN SPHERES & CUBA MEMBINCANGKAN INTERAKSI ANTARA SFERA-SFERA

Mt Kinabalu – Prof Chan telah sampai punck 3 kali

TAMAT

TERIMA KASIH

STESEN KAJICUACA TANAH RATA (CAMERON HIGHLANDS)