Karakteristik Turbulensi pada Lahan Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) serta Pengaruhnya terhadap Transfer Momentum dan Neraca Energi (Studi Kasus: PT. Perkebunan Nusantara VI Batanghari, Provinsi Jambi)

Abstract

Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari interaksi antara tanamanatmosfer dalam membentuk aliran turbulen pada lahan kelapa sawit PTPN VI Batanghari, Jambi dengan tinggi tanaman 14.8 meter dan indeks luas daun 2.05. Aliran udara yang melewati kanopi kelapa sawit seluruhnya merupakan aliran turbulen, baik untuk atmosfer stabil, netral, maupun tidak stabil. Aliran udara di atas kanopi membentuk profil logaritmik, sedangkan dibawah kanopi membentuk profil eksponensial dengan gradien yang bervariasi terhadap stabilitas atmosfer. Profil angin dianalisis secara aerodinamik dan dikoreksi menggunakan teori kesamaan Monin-Obukhov untuk mendapatkan karakteristik kekasapan permukaan yang berupa perpindahan bidang nol (d), panjang kekasapan (zo), dan kecepatan kasap (u*). Nilai perpindahan bidang nol (d) pada lahan kelapa sawit berkisar 10.31-11.14 meter, panjang kekasapan (zo) berkisar 0.18-0.49 meter, dan kecepatan kasap (u*) bekisar 0.13-0.20 m/s. Peningkatan kecepatan angin di atas kanopi akan meningkatkan u* yang berkorelasi dengan besarnya zo, d, koefisien drag (CD), intensitas turbulensi, energi kinetik turbulensi (TKE), dan fluks turbulen. Semua karakteristik kekasapan permukaan dan statistik turbulensi memiliki profil diurnal yang jelas akibat variasi stabilitas atmosfer, yaitu meningkat saat siang hari ketika atmosfer tidak stabil dan turun saat malam hari ketika atmosfer stabil, kecuali CD dan zo yang meningkat menjelang pagi dan sore hari ketika atmosfer netral dan turun ketika atmosfer tidak netral (siang dan malam hari). Awalnya semua karakteristik kekasapan permukaan dan statistik turbulensi meningkat akibat peningkatan kecepatan angin. Ketika kecepatan angin mampu menggerakkan kanopi (pada penelitian ini sebesar 1.1 m/s), zo dan CD akan menurun sedangkan u*, d, dan statistik turbulensi tetap meningkat seiring peningkatan kecepatan angin. Energi kinetik turbulensi (TKE) merupakan salah satu variabel yang menggambarkan kekuatan turbulensi pada lahan kelapa sawit. Perubahan TKE terhadap waktu dinyatakan dalam neraca energi kinetik turbulensi. Turbulensi dibangkitkan oleh wind shear ketika malam hari dan kombinasi wind shearbuoyancy ketika siang hari, didistribusikan oleh fluktuasi tekanan dan divergensi, dan meluruh atau disipasi menjadi energi termal. Disipasi merupakan komponen neraca energi kinetik turbulensi yang paling kuat, sedangkan fluktuasi tekanan merupakan komponen paling lemah. Komponen wind shear memiliki arah horizontal dan buoyancy memiliki arah vertikal, oleh karena itu turbulensi pada seluruh kedalaman lapisan perbatas permukaan lebih efektif diproduksi oleh buoyancy ketika siang hari. Turbulensi mengontrol besarnya fluks bahang dan momentum antara permukaan atau kanopi tanaman dengan atmosfer diatasnya, dimana fluks momentum dikontrol oleh wind shear dan fluks bahang dikontrol oleh buoyancy. Fluks momentum dan fluks bahang turbulen dihitung menggunakan tiga metode, yaitu kovarian eddy (EC) sebagai metode utama dan metode aerodinamik dan K-theory sebagai metode tambahan. Rata-rata diurnal momentum yang dipindahkan antara kanopi kelapa sawit dengan atmosfer berdasarkan metode EC sebesar 4.7 x 10-2 N/m2, bahang terasa yang dipertukarkan sebesar 47 W/m2, dan bahang laten yang dipertukarkan sebesar 87 W/m2. Turbulensi juga berpengaruh terhadap perubahan atau gradien suhu udara di sekitar kanopi kelapa sawit, namun tidak berpengaruh secara nyata terhadap nilai absolut suhu udara. Komponen neraca energi kinetik turbulensi yang berpengaruh terhadap perubahan suhu udara di sekitar kanopi adalah transportasi netto, yaitu selisih antara transportasi masuk oleh fluktuasi tekanan udara dan transportasi keluar melalui divergensi. Besarnya fluks bahang turbulen beserta fluks bahang non turbulen (fluks bahang tanah) berkaitan dengan neraca energi permukaan atau keseimbangan dalam penggunaan radiasi pada lahan kelapa sawit. Radiasi netto yang diterima lahan kelapa sawit rata-rata sebesar 170 W/m2/hari. Tanaman kelapa sawit cenderung menggunakan radiasi netto untuk evapotranspirasi (fluks bahang laten) dengan rasio sebesar 57%, diikuti oleh fluks bahang terasa dengan rasio sebesar 28%, fluks bahang tanah dengan rasio sebesar 6%, dan sisanya sebagai fluks bahang tersimpan.