INSTRUMENTASI

INSTRUMENTASI DAN REKAYASA METEOROLOGI

Subbidang Instrumentasi dan Rekayasa Meteorologi mempunyai tugas melakukan penyusunan spesifikasi, inventarisasi, monitoring dan evaluasi, pengadaan, perbaikan dan pemeliharaan, penyusunan tabel umur pakai (life time), pelaksanaan rekayasa dan kerjasama fungsional di bidang instrumentasi dan rekayasa peralatan operasional meteorologi.
Berikut ini adalah beberapa contoh instrumen yang digunakan untuk pengamatan meteorologi.

Termometer
Alat untuk mengukur temperatur adalah thermometer. Ada beberapa jenis thermometer yang digunakan dewasa ini, namun dalam pengamatan meteorologi dan klimatologi, umumnya digunakan thermometer kaca (liquid-in-glass thermometer) untuk peralatan Konvensional dan thermometer PT-100 untuk peralatan-peralatan digital.

Thermometer kaca (liquid-in-glass thermometer) umumnya menggunakan Air raksa (mercury) untuk pengukuran temperatur diatas suhu freezing point (-38.3 ⁰C) dan menggunakan alkohol untuk pengukuran yang memiliki jangkauan ukur dibawah/sekitar freezing point.

Thermometer berdasarkan konstruksinya dapat dibedakan menjadi 4 type, yaitu:

1. Sheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang thermometer.
2. Sheathed Type dengan skala ukur tercatat di dalam selubung thermometer.
3. Unsheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang dan tempat thermometer.
4. Unsheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang thermometer.

Beberapa thermometer adapula yang dilengkapi dengan kaca pembesar, terutama untuk kepentingan labotatorium medis, namun jarang digunakan dalam pengamatan meterologi atau klimatologi.

Barometer
Selain suhu atau temperatur udara, unsur cuaca dan iklim yang lain adalah tekanan udara. Tekanan udara pada suatu permukaan adalah gaya yang diberikan kepada suatu permukaan atau area oleh sekolom udara di atas permukaan tersebut. Tekanan yang diberikan tersebut sebanding dengan massa udara vertikal yang terdapat di atas permukaan tersebut sampai pada batas ketinggian lapisan atmosfer terluar. Hal itu yang membuat tekanan udara di setiap tempat berbeda menurut ketinggian dari tempat tersebut. Tekanan udara juga merupakan salah satu parameter yang diamati oleh observer ketika melakukan pengamatan udara permukaan atau synoptic observation. Pada kenyataannya terdapat banyak alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara, diantaranya barometer air raksa, barometer aneroid, aneroid barograph, serta bourdon tube barograph.

Anemometer
Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin yaitu cup counter anemometer. Alat ini terdiri dari tiga buah mangkuk yang dipasang simetris pada sumbu vertikal. Pada bagian bawah dari sumbu vertical dipasang generator, yang terputar oleh ketiga mangkuk. Tegangan dari generator sebanding dengan kecepatan berputar dari mangkuk - mangkuk.Wind Vane atau alat penunjuk arah angin adalah sebuah instrumen yang digunakan untuk mengetahui arah horizontal pergerakan angin (angin permukaan). Alat ini terdiri dari suatu objek tidak simetris (contohnya suatu anak panah atau panah berbentuk ayam jago yang menempel pada pusat gravitasinya sehingga panah itu dapat bergerak dengan bebas di sekitar poros horizontalnya) yang dihubungkan pada vane/weather cock sensor pada anemometer

Higrometer
Secara umum kelembaban (Relative Humidity) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan jumlah uap air yang ada di udara dan dinyatakan dalam persen dari jumlah uap air maksimum dalam kondisi jenuh. Dan alat yang dapat digunakan untuk mengukur kelembaban udara (Relative Humidity) adalah Higrometer.Higrometer rambut adalah sebuah alat pengukur kelembaban udara dengan satuan persen yang menggunakan prinsip muai panjang rambut dimana rambut akan memanjang ketika kelembaban udara bertambah. Adapun rambut yang digunakan adalah rambut manusia atau kuda yang sudah dihilangkan lemaknya yang kemudian dikaitkan dengan pengungkit (engsel) yang dihubungkan dengan jarum yang menunjuk kepada skala sehingga memperbesar perubahan skala dari perubahan kecil dari panjangnya rambut.

Penakar Hujan
Penakar hujan jenis Hellman merupakan suatu instrument/alat untuk mengukur curahhujan.Penakar hujan jenis hellman ini merupakan suatu alat penakar hujan berjenis recording atau dapat mencatat sendiri.Alat ini dipakai di stasiun-stasiun pengamatan udara permukaan.Pengamatan dengan menggunakan alat ini dilakukan setiap hari pada jam-jam tertentu mekipun cuaca dalam keadaan baik/hari sedang cerah.Alat ini mencatat jumlah curah hujan yang terkumpul dalam bentuk garis vertikal yang tercatat pada kertas pias. Alat ini memerlukan perawatan yang cukup intensif untuk menghindari kerusakan-kerusakan yang sering terjadi pada alat ini.

1.   ALAT PENGUKUR TEKANAN UDARA

Tekanan udara adalah gaya berat/ gaya tekan udara pada suatu luasan tertentu. Persamaan fisis untuk mengetahui tekanan udara adalah :

Perhitungan dilakukan dengan metode pipa U, dimana tekanan pada pipa A akan sama dengan tekanan di pipa B, sehingga bila kolom udara pada salah satu kolom difakumkan dan massa fluida (m) serta konstanta grafitasi (g) diketahui maka tekanan pada pipa terbuka (identik dengan tekanan udara lingkungan) akan diketahui.

(A)	(B)	(C)
Prinsip Bejana Pipa U	Prinsip Barometer Air Raksa	Bentuk Fisik Barometer Air Raksa

1.1. BAROMETER AIR RAKSA

Membandingkan perbedaan tinggi air raksa dalam tabung gelas dan di dalam bejana. Barometer air raksa berfungsi untuk mengukur tekanan udara. Terdiri dari tabung gelas berisi air raksa, bagian atasnya tertutup dan bagian bawahnya terbuka dimasukkan ke dalam bejana air raksa.

• Syarat penempatan :

a.      Ditempatkan pada ruangan yang mempunyai suhu tetap (Homogen)

b.      Tidak boleh kena sinar matahari langsung

c.      Tidak boleh kena angin langsung

d.      Tidak boleh dekat lalu-lintas orang

e.      Tidak boleh dekat meja kerja

f.        Penerangan jangan terlalu besar, maximum 25 watts

• Cara pemasangan :

a.      Dipasang tegak lurus pada dinding yang kuat

b.      Tinggi bejana + 1 m dari lantai

c.      Sebaiknya dipasang di lemari kaca

d.      Latar belakang yang putih untuk memudahkan pembacaan

• Cara membaca :

a.      Baca suhu yang menempel pada Barometer

b.      Naikkan air raksa dalam bejana, sehingga menyinggung jarum taji

c.      Skala Nonius (Vernier) sehingga menyinggung permukaan air raksa

d.      Baca skala Barometer dan skala Nonius

e.      Gunakan koreksi yang telah disediakan

• Cara membawa (Transport) :

a.      Barometer dibalik pelan-pelan sehingga bejana berada di atas.

b.      Masukkan dalam kotak transport, dengan bejana tetap diatas

c.      Membawanya bejana harus tetap berada diatas

• Koreksi-koreksi :

1. Koreksi Index
2. Koreksi Lintang
3. Koreksi Tinggi  : Untuk membandingkan tempat-tempat tertentu diperlukan tekanan udara diatas permukaan laut.
4. Koreksi Suhu    : Jika pembacaan lebih tinggi dari 0 ⁰C, maka pembacaan Barometer dikurangi dengan koreksi suhu ini, jika lebih rendah dari 0 ⁰C koreksi ditambah.

1.2. BAROMETER ANEROID

Barometer ini menggunakan prinsip perubahan bentuk tabung/ kapsul logam akibat adanya perubahan tekanan udara. Sedikitnya ada 2 jenis barometer aneroid, yaitu:

1.      Jenis Bourdon : Terdiri dari sebuah pipa besi/ baja yang melengkung, berbentuk oval. Gaya pegas pipa ini sama dengan tekanan udara. Perubahan tekanan udara menyebabkan perubahan bentuk ke-oval-an dari pipa, sehingga jarum penunjuk akan bergerak. Pergerakan jarum tersebut kemudian dikonversi dalam skala tekanan udara.

2.      Jenis Vidi : Bagian terpenting ialah kapsul/ cell dari besi/baja, isinya dikosongkan/ hampa udara, permukaan atas dan bawah bergelombang. Kapsul/ cell ini biasanya terdiri dari 7 atau 8 lapisan. Jika tekanan udara naik, maka kapsul/ cell ini tertekan dan menarik sebagian dari tuas (lever) ke bawah, bagian lainnya akan naik menggerakkan jarum penunjuk. Jika tekanan turun, akan terjadi sebaliknya. Pergerakan kapsul/ cell aneroid ini kemudian dihubungkan denga pena/ jarum yang akan menunjukan pergeseran/ simpangan. Besarnya simpangan yang terjadi selanjutnya dikonversi ke dalam skala tekanan udara (mb).

2.3. BAROGRAPH

Barograph adalah istilah lain untuk barometer yang dapat merekam sendiri hasil pengukurannya. Barograph umumnya menggunakan prinsip Barometer Aneroid, dengan menghubungkan beberapa kapsul/ cell aneroid dengan sebuah pena untuk membuat track pada kerta pias yang diletakkan pada tabung yang berputar 24 jam per rotasi. Pada pias terdapat garis-garis tegak menunjukkan waktu dan garis mendatar menunjukkan tekanan udara.Tingkat keakuratan dari barograph, salah satunya ditentukan oleh jumlah kapsul/ cell aneroid yang digunakan. Semakin banyak kapsul aneroid yang digunakan maka semakin peka barograph tersebut terhadap perubahan tekanan udara.

Contoh Fisik Barograph Tipe Aneroid	Bagian Dasar Barograph

2.4. ALTIMETER

Altimeter adalah alat untuk mengetahui ketinggian suatu tempat terhadap MSL (mean sea level = 1013,25 mb = 0 mdpl). Altimeter sebenarnya adalah barometer aneroid yang skala penunjukkannya telah dikonversi terhadap ketinggian. Sebagaimana kita ketahui bahwa 1 mb sebanding dengan 30 feet  (9 meter) atau dapat dicari dengan pendekatan rumus:

H = 221.15 T_m log (P_o / P)

2.5. KALIBRATOR BAROMETER/ BAROGRAPH

Alat yang sering digunakan untuk mengkalibrasikan sebuah barometer/ barograph adalah Vacuum Chamber. Alat ini sebenarnya adalah sebuah tabung tertutup dengan tingkat hampa udara yang dapat diatur (udara didalam tabung dikeluarkan secara perlahan dengan pompa penghisap udara). Barometer standar dan barometer/ barograph yang dikalibrasi harus diletakan dalam tabung secara bersamaan, kemudian dibandingkan penunjukannya untuk mendapatkan nilai koreksi (seiring dengan pengaturan tekanan udara).

3.   ALAT PENGUKUR SUHU UDARA

Suhu (temperatur) adalah suatu besaran panas yang dirasakan oleh manusia. Satuan suhu yang biasa digunakan di Indonesia adalah derajat celcius (⁰C). Mengingat pentingnya faktor suhu terhadap kehidupan dan aktifitas manusia menyebabkan pengamatan suhu udara yang dilakukan oleh stasiun meteorologi dan klimatologi memiliki beberapa kriteria diantaranya:

• Suhu udara permukaan (suhu udara aktual, rata-rata, maksimum dan minimum).
• Suhu udara di beberapa ketinggian/ lapisan atmosfer (hingga ketinggian ± 35 Km).
• Suhu tanah di beberapa kedalaman tanah (hingga kedalaman 1 m).
• Suhu permukaan air dan suhu permukaan laut.

Alat ukur yang umum digunakan oleh BMG untuk mengamati suhu udara akan dijelaskan lebih rinci pada pokok bahasan selanjutnya.

3.1. THERMOMETER BOLA BASAH DAN BOLA KERING

Merupakan thermometer air raksa dalam bejana kaca untuk mengukur suhu udara aktual yang terjadi (thermometer bola kering). Adapun thermometer bola basah adalah thermometer yang pada bola air raksa (sensor) dibungkus dengan kain basah agar  suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air di udara dapat berkondensasi.

3.2. THERMOMETER MAXIMUM

Thermometer air raksa ini memiliki pipa kapiler kecil (pembuluh) didekat tempat/ tabung air raksanya, sehingga air raksa hanya bisa naik bila suhu udara meningkat, tapi tidak dapat turun kembali pada saat suhu udara mendingin. Untuk mengembalikan air raksa ketempat semula, thermometer ini harus dihentakan berkali-kali atau diarahkan dengan menggunakan magnet.

Dari gambar disamping dapat diilustrasikan bahwa apabila temperatur naik dan kolom air raksa tidak terputus, maka air raksa terdesak melalui bagian yang sempit. Ujung kolom menunjukkan temperatur udara. Apabila suhu turun, kolom air raksa terputus pada bagian yang sempit setelah air raksa dalam bola temperatur menyusut. Ujung lain dari kolom air raksa tetap pada tempatnya.

Untuk pengamatan suhu udara ujung kolom ini menunjukkan suhu udara karena penyusutan air raksa kecil sekali dan dapat diabaikan. Jadi Thermometer menunjukkan suhu udara tertinggi setelah terakhir dikembalikan. Thermometer dikembalikan setelah dibaca.

3.3. THERMOMETER MINIMUM

Thermometer minimum biasanya menggunakan alkohol untuk pendeteksi suhu udara yang terjadi. Hal ini dikarenakan alkohol memiliki titik beku lebih tinggi dibanding air raksa, sehingga cocok untuk pengukuran suhu minimum. Prinsip kerja thermometer minimum adalah dengan menggunakan sebuah penghalang (indeks) pada pipa alkohol, sehingga apabila suhu menurun akan menyebabkan indeks ikut tertarik kebawah, namun bila suhu meningkat maka indek akan tetap pada posisi dibawah. Selain itu peletakan thermometer harus miring sekitar 20-30 derajat, dengan posisi tabung alkohol berada di bawah. Hal ini juga dimaksudkan untuk mempertahankan agar indek tidak dapat naik kembali bila sudah berada diposisi bawah (suhu minimum).

Untuk mengembalikan posisi indeks ke posisi aktual dapat dilakukan dengan memiringkan/ membalikkan posisi thermometer hingga indek bergerak ke ujung dari alkohol (posisi suhu aktual).

3.4. THERMOGRAPH

Alat ini mencatat otomatis temperatur sebagai fungsi waktu. Thermograph ini adalah logam panjang yang terdiri dari 2 bagian, kuningan dan invar. Bentuk bimetal merupakan spiral. Terpasang pada sumbu horizontal dan diluar kotak Thermograph. Satu ujung bimetal dipasang pada kotak dengan sekrup penyetel halus, sehingga letak pena dapat diatur. Ujung lain dihubungkan ketangkai pena melalui sumbu horizontal sehingga dapat menimbulkan track/ rekaman pada kertas pias yang berputar 24 jam per rotasi. Jika temperatur naik, ujung bimetal menggerakkan tangkai pena keatas, dan sebaliknya. Sebelum dipakai, thermograph harus dikalibrasi terlebih dahulu. Alat ini harus ditempatkan dalam sangkar apabila dipakai untuk mengukur atmospher.

(A)	(B)
Contoh Thermograph	Contoh Thermohygrograph

3.5. THERMOMETER TANAH

Prinsipnya sama dengan thermometer air raksa yang lain, hanya aplikasinya digunakan untuk mengukur suhu tanah dari kedalaman 0, 2, 5, 10, 20, 50 dan 100 cm. Untuk kedalaman 50 dan 100 cm, harus tanam sebuah tabung silinder untuk menempatkan thermometer agar mudah untuk melakukan pembacaan. Untuk kedalaman 0-20 cm, cukup dengan membenamkan bola tempat air raksa sesuai dengan kedalaman yang diperlukan.

3.6. THERMOMETER APUNG

Thermometer ini merupakan bagian/ kelengkapan dari alat evaporasi panci terbuka. Berfungsi untuk mengetahui suhu permukaan air yang terjadi di permukaan bumi/ tanah. Terdiri dari thermometer maksimum (thermometer air raksa) dan thermometer minimum (thermometer alcohol). Suhu rata-rata air didapat dengan menambahkan suhu makimum dan minimum, kemudian dibagi dua. Letak thermometer harus terapung tepat di permukaan air, sehingga dilengkapi dengan pelampung dibagian depan dan melakang yang terbuat dari bahan yang tahan air/ karat (biasanya almunium). Setelah dilakukan pembacaan, posisi indek pada thermometer minimum harus dikembalikan ke suhu actual dengan memiringkannya. Sedangkan untuk thermometer maksimum, tinggi air raksa juga dikembalikan pada suhu actual dengan menggunakan magnet.

3.7. KALIBRATOR  THERMOMETER

Alat ini ini berfungsi untuk menguji/ mengkalibrasi thermometer/ thermograph dengan kendali temperatur elektronik, lampu indikator dan satu set termometer standard. Temperature test cabinet biasanya terbuat dari baja tahan-karat dengan kamar uji yang dilengkapi dengan tameng kaca dibagian depan. Dapat digunakan untuk mengkalibrasi 4 termograph/ thermohygrographs secara bersamaan, atau instrumen serupa. Nilai temperatur ditentukan melalui papan tombol dan DPC [DIODE PEMANCAR CAHAYA]

4.   ALAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA

Alat-alat untuk mengukur Relative Humidity dinamakan Psychrometer atau Hygrometer. Pada umumnya alat bola kering dan bola basah dinamakan Psychrometer. Dengan Hygrometer, Relative Humidity dapat langsung dibaca. Hygrometer ialah alat yang mencatat Relative Humidity.

4.1 PSYCHROMETER BOLA BASAH DAN BOLA KERING

Psychrometer ini terdiri dari dua buah thermometer air raksa, yaitu :

1.      Thermometer Bola Kering      : tabung air raksa dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara sebenarnya.

2.      Thermometer Bola Basah       : tabung air raksa dibasahi agar  suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu; suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.

Suhu udara didapat dari suhu pada termometer bola kering, sedangkan RH  (kelembaban udara) didapat dengan perhitungan:

Hal-hal yang sangat mempengaruhi ketelitian pengukuran kelembaban dengan mempergunakan Psychrometer ialah :

a.      Sifat peka, teliti dan cara membaca thermometer-thermometer

b.      Kecepatan udara melalui Thermometer bola basah

c.      Ukuran, bentuk, bahan dan cara membasahi kain

d.      Letak bola kering atau bola basah

e.      Suhu dan murninya air yang dipakai untuk membasahi kain

4.2 PSYCHROMETER ASSMANN

Psychrometer assmann terdiri dari 2 buah thermometer air raksa dengan pelindung logam mengkilat. Kedua bola thermometer terpasang dalam tabung logam mengkilat. Kipas angin terletak diatas tabung pada tengah alat. Gunanya untuk mengalirkan (menghisap) udara dari bawah melalui kedua bola. Thermometer langsung menuju keatas. Alat dipasang menghadap angin dan sedemikian sehingga logam mengkilat mencegah sinar matahari langsung ke Thermometer, terutama pada angin lemah dan sinar matahari yang kuat.

4.3 PSYCHROMETER PUTAR (WHIRLING)

Disebut juga sebagai Psychrometer Sling/ Whirling. Alat ini terdiri dari 2 Thermometer yang dipasang pada kerangka yang dapat diputar melalui sumbu yang tegak lurus pada panjangnya. Sebelum pemutaran bola basah dibasahi dengan air murni. Psychrometer diputar cepat-cepat (3 putaran/ detik). Selama + 2 menit, dihentikan dan dibaca cepat-cepat. Kemudian diputar lagi, dihentikan dan dibaca seterusnya sampai diperoleh 3 data. Data yang diambil adalah suhu bola basah terendah. Jika ada 2 suhu bola basah terendah yang diambil suhu bola kering.

• Keuntungan : bentuknya yang portable dan kemurahan harganya dibandingkan dengan Psychrometer Assmann.
• Kerugian :

a.      Karena harus diputar diluar sangkar, kedua Thermometernya dipengaruhi radiasi dan dari badan si pengamat.

b.      Waktu hujan tetesan air hujan bias melekat sehingga merendahkan pembacaan.

c.      Kecepatan udara (ventilasi) mungkin terlalu kecil.

4.4 HYGROMETER RAMBUT

Rambut menunjukkan perubahan dimensi jika kelembaban udara berubah-ubah. Perubahan dimensi dapat dipakai sebagai indikasi kelembaban nisbi udara.

Hygrometer rambut ada yang bersifat non recording dan recording (Hygrograph).

5.   ALAT PENGUKUR CURAH HUJAN

5.1       PENAKAR CURAH HUJAN BIASA

Penakar hujan ini termasuk jenis penakar hujan non-recording atau tidak dapat mencatat sendiri. Bentuknya sederhana, terdiri dari :

• Sebuah corong yang dapat dilepas dari bagian badan alat.
• Bak tempat penampungan air hujan.
• Kaki yang berbentuk tabung silinder.
• Gelas penakar hujan.

5.2       PENAKAR HUJAN BIASA TANAH

Penakar hujan biasa biasa tanah dimaksudkan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada permukaan tanah. Pada bagian tanah reservoir, terdapat tangkai yang digunakan untuk mengangkat penakar hujan jika akan dilakukan pembacaan. Tepat disekitar corong penakar hujan terdapat lapisan ijuk yang disusun pada lapisan kayu yang berbentuk lingkaran yang dimaksudkan untuk mengurangi percikan air hujan. Selain itu terdapat jaringan kawat/ besi yang berbentuk bujur sangkar dan digunakan sebagai tempat berpijak ketika akan mengangkat lapisan ijuk dan penakar hujan. Pada kedua tepi/ lapisan ijuk terdapat dua kaitan/ pegangan untuk memudahkan mengangkatnya.

5.3       PENAKAR HUJAN DENGAN WIND-SHIELD

Pemasangan Wind-Shield pada penakar hujan dimaksudkan untuk meniadakan angin putar, sehingga angin yang bertiup melewati corong sedapat mungkin menjadi horizontal.

5.4       PENAKAR HUJAN JENIS HELLMAN

Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapat mencatat sendiri. Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat (naik keatas). Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya selalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada pias yang ditakkan/ digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akan mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak lengkungan selang gelas, air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung dan tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal. Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung/ ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.

5.5       PENAKAR HUJAN JENIS TIPPING BUCKET

Bertujuan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada periode dan tempat-tempat tertentu. Pada bagian muka terdapat sebuah pintu untuk mengeluarkan alat pencatat, silinder jam dan ember penampung air hujan. Jika dilihat dari atas, ditengah-tengah dasar corong terdapat saringan kawat untuk mencegah benda-benda memasuki ember (bucket).

Pada prinsipnya jika hujan turun, air masuk melalui corong besar dan corong kecil, kemudian terkumpul dalam ember (bucket) bagian atas (kanan). Jika air yang tertampung cukup banyak menyebabkan ember bertambah berat, sehingga dapat menggulingkan ember kekanan atau kekiri, tergantung dari letak ember tersebut. Pada waktu ember terguling, penahan ember ikut bergerak turun naik. Penahan ember mempunyai dua buah tangkai yang berhubungan dengan roda bergigi. Gerakan turun naik penahan ember menyebabkan kedua tangkainya bergerak pula dan bentuknya yang khusus dapat memutar roda bergigi berlawanan dengan arah perputaran jarum jam. Perputaran roda bergigi diteruskan ke roda berbentuk jantung. Roda yang berbentuk jantung mempunyai sebuah per yang menghubungkan kedua pengatur kedudukan pena yang letak ujungnya selalu bersinggungan dengan tepi roda. Perputaran roda berbentuk jantung akan menyebabkan kedudukan pena bergerak sepanjang tepi roda.

5.6       RAINGAUGE TEST EQUIPMENT

Raingauge test equipment adalah alat yang ini digunakan untuk menguji/mengkalibrasi peralatan penakar hujan, terutama dari jenis tipping bucket. Alat ini menggunakan prinsip putaran pompa yang alirannya diukur dengan presisi flow meter. Air yang mengalir melalui flow meter ini kemudian dialiri ketipping bucket (sebagai simulasi dari air hujan yang jatuh ke dalam raingauge yang sedang dikalibrasi). Jumlah air yang tercatat di flow meter harus sama dengan jumlah air yang keluar dari raingauge (harus seimbang antara tabung penampungan sebelah kiri dan kanan). Selain itu jumlah tipping pada raingauge juga harus menunjukan nilai yang sama dengan flow meter (tergantung tingkat keakurasian raingauge).

6.   ALAT PENGUKUR PENGUAPAN

Penguapan ialah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini dapat terjadi pada setiap permukaan benda pada temperatur diatas 0 ⁰K. Faktor-faktor yang mempengaruhi penguapan ialah temperatur benda dan udara, kecepatan angin, kelembaban udara, intensitas radiasi matahari dan tekanan udara, jenis permukaan benda serta unsur-unsur yang terkandung didalamnya.

Dalam meteorologi dikenal dua istilah untuk penguapan yaitu evaporasi dan evapotranspirasi.

6.1       EVAPORIMETER PANCI TERBUKA

Evaporimeter panci terbuka digunakan untuk mengukur evaporasi. Makin luas permukaan panci, makin representatif atau makin mendekati penguapan yang sebenarnya terjadi pada permukaan danau, waduk, sungai dan lain-lainnya. Pengukuran evaporasi dengan menggunakan evaporimeter memerlukan perlengkapan sebagai berikut :

1. Panci Bundar Besar
2. Hook Gauge yaitu suatu alat untuk mengukur perubahan tinggi permukaan air dalam panci. Hook Gauge mempunyai bermacam-macam bentuk, sehingga cara pembacaannya berlainan.
3. Still Well ialah bejana terbuat dari logam (kuningan) yang berbentuk silinder dan mempunyai 3 buah kaki.
4. Thermometer air dan thermometer maximum/ minimum
5. Cup Counter Anemometer
6. Pondasi/ Alas
7. Penakar hujan biasa

Alat Pengukur Penguapan

6.2     EVAPORIMETER JENIS PICHE

Piche

Seperti panci penguapan terbuka, alat ini digunakan sebagai pengukur penguapan secara relatif. Maksudnya, alat ini tidak dapat mengukur secara langsung evaporasi ataupun evapotranspirasi yang sesungguhnya terjadi.

Hasil pembacaannya sangat tergantung terhadap angin, iklim dan debu. Pada prinsipnya Piche evaporimeter  terdiri dari:

• Pipa gelas yang panjangnya + 20 Cm dan garis tengahnya + 1,5 Cm. Pada pipa gelas terdapat skala, yang menyatakan volume air dalam Cm³ atau persepuluhnya. Ujung bawah pipa gelas terbuka dan ujung atasnya tertutup dan dilenghkapi dengan tempat menggantungkan alat tersebut.
• Piringan kertas filter berbentuk bulat. Kertas ini berpori-pori banyak sehingga mudah menyerap air. Kertas filter dipasang pada mulut pipa terbuka.
• Penjepit logam, yang berbentuk lengkungan seperti lembaran per. Per ujung yang melekat disekeliling pipa dan ujung lainnya berbentuk sama dengan diameter pipa.

6.3       EVAPORASI JENIS KESHNER

Evaporasi jenis Keshner termasuk alat pengukur penguapan yang mencatat sendiri yang disebut sebagai Evaporigraph. Alat ini dapat mencatat terus menerus penguapan yang terjadi pada setiap saat.

6.4       EVAPORIMETER JENIS WILD

Evaporimeter jenis Wild termasuk alat pengukur penguapan (Evaporasi) yang tidak dapat mencatat sendiri (Non Recording).

7.   ALAT PENGUKUR RADIASI MATAHARI

Pengukuran lamanya sinar matahari bersinar dimaksudkan untuk mengetahui intensitas dan berapa lama/ jam matahari bersinar mulai terbit hingga terbenam. Matahari dihitung bersinar terang jika sinarnya dapat membakar pias Campble stokes. Lamanya matahari bersinar dapat dinyatakan dalam presentase atau jam. Untuk keperluan pemasangan dan pengamatan perlu diketahui hal-hal yang menyangkut waktu smeu lokal dan waktu rata-rata lokal. True Solar Day yaitu waktu antara dua gerakan matahari melintasi meridian. Waktu yang didasarkan panjang hari ini disebut apparent solartime atau waktu semu lokal. Waktu ini dapat ditunjukkan oleh sunshine recorder. Waktu semu lokal ialah waktu yang ditentukan oleh gerakan relatif matahari terhadap horizon. Sepanjang tahun lamanya (panjangnya) True Solar Day berbeda-beda. Untuk memudahkan perhitungan dibayangkan adanya matahari fiktif yang beredar mengelilingi bumi dengan kecepatan tetap selama setahun.

7.1       PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS CAMPBLE STOKES

Campbell Stokes

Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan (memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar matahari tersebut tepat mengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini dan meninggalkan pada jejak pias. Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak pias terbakar yang tak terputus. Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak dipiaspun akan terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.

7.2       PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS JORDAN

Alat ini mencatat sendiri lamanya matahari bersinar dalam sehari yang terdiri dari dua kotak berbentuk setengah silinder dan tertutup. Di bagian dalam dipasang kertas yang sangat peka terhadap sinar matahari langsung.

Apabila seberkas matahari langsung mengenai kertas ini akan meninggalkan bekas yang gelap. Alat ini diatur sedemikian sehingga satu pias dipakai untuk pagi dan pias lainnya untuk siang hari.

7.3       PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI MATAHARI

Untuk mengetahui intensitas radiasi yang jatuh pada permukaan bumi baik yang langsung maupun yang dibaurkan oleh atmosfer. Intensitas radiasi matahari ialah jumlah energi yang jatuh pada suatu bidang persatuan luas dalam satu satuan waktu. Dalam atmosfer bumi terdapat bermacam-macam radiasi seperti :

a.      Direct Solar Radiation (S) yaitu radiasi langsung dari matahari yang sampai ke permukaan bumi.

b.      Radiation Difus (D) yang berasal dari pantulan-pantulan oleh awan dan pembauran-pembauran oleh partikel-partikel atmosfer.

c.      Surface Raflectivity (r) yaitu radiasi yang berasal dari pantulan-pantulan oleh permukaan bumi.

d.      Out Going Terrestial radiation (O), yaitu radiasi yang berasal dari bumi yang berupa gelombang panjang.

e.      Back Radiation (B) yaitu radiasi yang berasal dari awan-awan dan butir-butir uap air dan CO₂ yang terdapat dalam atmosfer.

f.        Global (total) Radiation (Q)

g.      Net Radiation (R)

Dengan banyaknya jenis radiasi yang terdapat didalam atmosfer berarti banyak pula alat-alat yang diperlukan untuk mengukur radiasi langsung (S). Misalnya :

• Pyrheliometer untuk mengukur radiasi langsung (S)
• Solarimeter dan Pyranometer untuk radiasi total (Q)
• Pyrgeometer untuk mengukur radiasi bumi (O)
• Net Pyrradiometer untuk mengukur radiasi total (R)

Pada prinsipnya sensor alat pengukur intensitas radiasi matahari dibagi 2 jenis :

1. Sensor yang dibuat dari bimetal yaitu 2 jenis logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang berbeda dan diletakkan satu sama lainnya. Alat yang memakai sensor jenis ini ialah Actinograph.
2. Sensor yang dibuat dari Thermopile seperti yang terdapat pada Solarimeter, Pyranometer dll

7.4       AMSTRONG PYRHELIOMETER

Pyrheliometer dipakai untuk mengukur intensitas radiasi matahari langsung (S). Pyrheliometer terdiri dari 2 bagian pokok, yaitu sensor yang menghasilkan gaya gerak listrik dan recorder yang berisi battery, galvanometer dan amperemeter. Sensor berada didalam sebuah tabung/silinder logam yang dapat diputar horizontal dan vertikal. Tabung diputar mengikuti gerakan matahari sehingga sinar selalu jatuh tegak lurus ke permukaan sensor. Pada bagian ujung/ muka tabung terdapat tutup yang dapat diputar terhadap permukaan silinder. Penutup ini berfungsi sebagai pelindung sensor terhadap matahari dan juga sebagai pemutus dan penghubung kontak listrik.

7.5       SOLARIMETER DAN PYRANOMETER

Digunakan untuk mengukur radaiasi matahari total. Untuk memperoleh data intensitas matahari secara kontinue, Solarimeter dihubungkan ke sebuah alat pencatat yang dinamakan Chart Recorder yang mempunyai sifat Self Balancing Potentiometric yaitu suatu recorder yang bekerjanya berdasarkan keseimbangan antara signal (tenaga listrik yang masuk berasal dari Solarimeter dengan tenaga listrik dari power supply. Gerakan dan kedudukan pena ditentukan oleh keseimbangan kedua unsur tersebut. Dengan demikian recorder ini memerlukan tenaga listrik yang diperlukan selain untuk keseimbangan juga untuk menggerakkan pias (Chart) dan jam. Recorder ini sangat peka terutama ketika sedang beroperasi, sedapat mungkin dihindarkan terhadap getaran-getaran yang dapat mengganggu keseimbangan.

8.   ALAT PENGUKUR ARAH DAN KECEPATAN ANGIN

Angin merupakan pergerakan udara yang disebabkan karena adanya perbedaan tekanan udara di suatu tempat dengan tempat lain. Dengan adanya pergerakan udara di atmosfer  ini maka terjadilah distribusi partikel-partikel di udara, baik partikel kering (debu, asap, dsb) maupun partikel basah seperti uap air. Pengukuran angin permukaan merupakan pengukuran arah dan kecepatan angin yang terjadi dipermukaan bumi dengan ketinggian antara 0.5 sampai 10 meter.

Alat-alat yang paling baik untuk mengukur angin (permukaan) ahíla Wind Vane dan Anemometer. Alat-alat pengukur kecepatan angin di bagi dalam 3 bagian :

1.      Anemometer Cup dan Vane, alat ini mengukur banyaknya udara yang melalui alat per satuan waktu.

2.      Pressure Tube Anemometer, alat ini bekerja disebabkan oleh tekanan dari aliran udara yang melalui pipa-pipanya.

3.      Pressure Plate Anemometer, lembaran logam tertentu, ditempatkan tegak lupus angin. Lembaran logam ini akan berputar pada salah satu sisinya sebagai sumbu. Besar penyimpangan (sudut) menjadi kecepatan angin.

8.1 CUP COUNTER DAN WIND VANE ANEMOMETER

Anemometer

Pergerakan udara atau angin umumnya diukur dengan alat cup counter anemometer, yang didalamnya terdapat dua sensor, yaitu: cup – propeller sensor untuk kecepatan angin dan  vane/ weather cock sensor untuk arah angin. Untuk pengamatan angin permukaan, Anemometer dipasang dengan ketinggian 10 meter dan berada di tempat terbuka yang memiliki jarak dari penghalang sejauh 10 kali dari tinggi penghalang (pohon, gedung atau sesuatu yang menjulang tinggi). Tiang anemometer dipasang menggunakan 3 buah labrang/ kawat penahan tiang, dimana salah satu kawat/labrang berada pada arah utara dari tiang anemometer dan antar labrang membentuk sudut 120⁰. Pemasangan penangkal petir pada tiang anemometer merupakan faktor terpenting terutama untuk daerah rawan petir. Hal ini mengingat tiang anemometer memiliki ketinggian 10 meter dengan ujung-ujung runcing yang membuatnya rawan terhadap sambaran petir.