Diposting
Selasa, 28 Desember 2010 jam 2:20 pm oleh Gun HS
Petunjuk untuk iklim di masa depan bisa ditemukan
pada gelas minum biasa yang retak. Studi yang muncul minggu ini dalam
Proceedings of the National Academy of Sciences menemukan bahwa partikel
mikroskopis debu, yang memancar ke dalam atmosfer ketika debu terpecah,
mengikuti pola fragmen yang mirip dengan pecahan kaca dan benda-benda rapuh
lainnya. Penelitian, oleh ilmuwan Jasper Kok dari Pusat Nasional Penelitian
Atmosfer (NCAR), menunjukkan adanya beberapa kali lebih banyak partikel debu di
atmosfer daripada yang diperkirakan sebelumnya, karena debu yang hancur
ternyata menghasilkan sejumlah besar fragmen debu, jumlah yang sama sekali tak
terduga.
Penemuan ini memiliki implikasi untuk memahami
perubahan iklim di masa depan karena debu memainkan peran penting dalam
mengontrol jumlah energi matahari di atmosfer. Tergantung pada ukuran dan
karakteristik lain, beberapa partikel debu merefleksikan energi matahari dan
mendinginkan planet ini, sedangkan yang lainnya memerangkap energi sebagai
panas.
“Sebagaimana ukuran mereka yang kecil,
konglomerasi partikel debu di tanah berperilaku dengan cara yang sama dengan
hantaman gelas yang dijatuhkan di lantai dapur,” kata Kok. “Dengan mengetahui
pola ini, bisa membantu kita menyusun sebuah gambaran yang lebih jelas tentang
bagaimana iklim masa depan kita akan terlihat.”
Penelitian ini juga bisa meningkatkan akurasi
peramalan cuaca, terutama di kawasan rawan debu. Partikel debu mempengaruhi
awan dan curah hujan, serta suhu.
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation,
yang mensponsori NCAR.
Tanah Retak
Penelitian Kok terfokus pada jenis partikel udara
yang dikenal sebagai debu mineral. Partikel-partikel ini biasanya dikeluarkan
ketika butiran pasir yang tertiup ke dalam tanah, menghancurkan debu dan
mengirimkan fragmen ke udara. Ukuran fragmen bisa berdiameter sekitar 50
mikron, atau sekitar ketebalan sehelai rambut manusia.
Partikel terkecil, yang diklasifikasikan sebagai
tanah liat dan kecilnya berdiameter 2 mikron, tetap berada di dalam atmosfer
selama sekitar seminggu, banyak mengitari dunia dan mengerahkan pengaruh
pendinginan dengan merefleksikan panas dari Matahari kembali ke angkasa.
Partikel yang lebih besar, yang diklasifikasikan sebagai lanau, jatuh dari
atmosfer setelah beberapa hari. Semakin besar partikelnya, semakin cenderung
memiliki efek panas pada atmosfer.
Penelitian Kok menunjukkan bahwa rasio partikel
lumpur dengan partikel tanah liat ternyata dua hingga delapan kali lebih besar
daripada yang direpresentasikan dalam model iklim.
Sejak para ilmuwan iklim secara cermat
menyesuaikan model untuk mensimulasikan jumlah partikel tanah liat di atmosfer,
makalah ini menyarankan bahwa model-model itu kemungkinan besar meleset saat
mengarah pada jumlah partikel lumpur. Sebagian besar pusaran partikel yang
lebih besar di atmosfer berada di sekitar 1.000 mil kawasan gurun, sehingga
menyesuaikan kuantitas mereka dalam model komputer harus menghasilkan proyeksi
iklim masa depan yang lebih baik di kawasan gurun, seperti Amerika Serikat
barat daya dan Afrika utara.
Penelitian tambahan diperlukan untuk menentukan
apakah suhu masa depan di kawasan-kawasan tersebut akan lebih meningkat atau
berkurang dari yang ditunjukkan model komputer saat ini.
Hasil studi juga menunjukkan bahwa ekosistem
laut, yang menarik karbon dioksida dari atmosfer, mungkin secara substansial
lebih banyak menerima besi daripada partikel udara dari perkiraan sebelumnya.
Besi meningkatkan aktivitas biologis, bermanfaat bagi rantai makanan laut,
termasuk tanaman yang mengambil karbon selama fotosintesis.
Selain mempengaruhi jumlah panas matahari di
atmosfer, partikel debu juga terendapkan pada gunung salju, di mana mereka
menyerap panas dan mempercepat pelelehan.
Kaca dan Debu: Pola Rekahan Biasa
Fisikawan telah lama mengetahui bahwa benda rapuh
tertentu, seperti kaca atau batu, dan bahkan inti atom, retakan berada dalam
pola yang bisa diprediksi. Fragmen yang dihasilkannya mengikuti berbagai ukuran
tertentu, dengan distribusi potongan kecil, menengah, dan besar. Para ilmuwan
merujuk jenis pola ini sebagai invarian skala atau kemiripan-diri.
Fisikawan telah menemukan rumus matematika untuk
proses berdasarkan retakan yang mana yang merambat dengan cara yang bisa
diprediksi saat suatu objek rapuh yang pecah. Kok berteori bahwa akan
memungkinkan untuk menggunakan formula ini dalam memperkirakan rentang ukuran
partikel debu. Dia kembali pada sebuah studi pada tahun 1983 oleh Guillaume
d’Almeida dan Lothar Schüth dari Institut Meteorologi di Universitas Mainz,
Jerman, yang mengukur distribusi ukuran partikel tanah gersang.
Dengan menerapkan rumus tersebut pada pola
retakan benda-benda rapuh ke dalam pengukuran tanah, Kok menentukan distribusi
ukuran partikel debu yang terpancarkan. Yang mengejutkan, rumus ini
menggambarkan ukuran partikel debu yang nyaris sama persis.
“Sesungguhnya, gagasan bahwa semua benda ini
retak dengan cara yang sama adalah sesuatu yang indah,” kata Kok. “Ini cara
alami untuk menciptakan ketertiban dalam kekacauan.”
Tidak ada komentar:
Posting Komentar