Pengertian Siklus Hidrologi, Proses Terjadinya, Jenis, Faktor

Sejak pertama kali tercipta hingga saat ini, Bumi terus melakukan siklus hidrologi untuk memelihara kehidupan makhluk Bumi dan keberlanjutan semua ekosistem darat.

Siklus ini juga berfungsi untuk menentukan variasi iklim, suhu dunia, dan kondisi lain yang menentukan realitas planet. 

Karena itu, sekitar 70 persen permukaan Bumi tertutup oleh air. Total 70 persen ini terbagi lagi menjadi tiga, yaitu 69 persennya adalah air tawar yang dibekukan di kutub, 96,5 persen adalah air garam dari lautan, dan sekitar 1-4 persen adalah uap air yang ada di atmosfer. 

Pengertian Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi atau disebut juga dengan siklus air adalah pergerakan air secara terus menerus di dalam hidrosfer Bumi melalui perubahan fisik dan serangkaian proses.

Pergerakan ini terjadi karena bantuan radiasi matahari, sehingga melibatkan pertukaran energi dan mempengaruhi iklim Bumi.

Ketika air mengalami perpindahan lokasi, keadaan fisiknya dapat berubah sesuai dengan kondisi lingkungannya. Misalnya dari bentuk air menjadi padat atau gas.

Bisa juga dari bentuk gas menjadi air Apakah air dapat berwujud padat? Tentu saja. Contohnya adalah air yang ada di gletser kutub. 

Dalam ilmu ekologi dan keBumian, siklus air masuk ke dalam kelompok siklus biogeokimia, karena melibatkan pergantian atau perputaran zat dan membuat zat tersebut bergerak melalui kompartemen biotik dan abiotik di Bumi. 

Proses Terjadinya Siklus Hidrologi

Sama seperti semua siklus yang ada di Bumi, siklus air tidak berhenti atau dimulai dari satu titik, tapi terjadi secara berulang, berurutan, dan terus-menerus, atau dengan kata lain tidak pernah berhenti. Siklus tersebut terdiri dari lima fase berikut ini: 

• Evaporasi

Berasal dari Bahasa Latin, istilah evaporasi memiliki arti “aksi dan efek penguapan”. Kadang juga dikenal dengan “penguapan” saja.

Penguapan ini dapat terjadi karena suhu alami atau buatan di Bumi mengalami peningkatan. 

Secara alami, penguapan bisa terjadi ketika matahari menghangatkan atau memanaskan permukaan perairan seperti sungai, danau, laguna, laut, atau samudera.

Penguapan ini mengubah air menjadi uap. Selanjutnya, uap akan naik ke atmosfer melalui udara dan fase selanjutnya akan terjadi.

Penguapan tidak hanya terjadi di perairan, tapi juga di darat. Saat matahari memanaskan tanah, air tanah diuapkan dari lapisan atas tanah.

Demikian juga setiap air ekstra yang tidak digunakan oleh tumbuhan selama fotosintesis akan diuapkan dari daunnya dalam proses yang disebut transpirasi.

Proses serupa juga terjadi ketika air yang membeku di gletser, es, dan salju diubah langsung menjadi uap air (tanpa terlebih dahulu berubah menjadi cairan).

Proses ini biasa disebut dengan sublimasi, yang bisa terjadi ketika suhu udara di sekitar sangat rendah.

• Kondensasi

Kondensasi adalah perubahan fisik suatu zat dari bentuk gas ke cair. Contoh mudahnya adalah saat kamu menyalakan kran air hangat saat mandir atau dari wastafel.

Uap dari air hangat akan menempel ke permukaan cermin di sekitar air, dan akan berubah ke kondisi cair setelah beberapa saat.

Hal yang sama juga terjadi pada fase kondensasi. Proses penguapan yang membuat uap air naik ke atmosfer tadi akan terkonsentrasi dalam bentuk tetes-tetes kecil kemudian membentuk kabut dan awan.

Selanjutnya, tetes-tetes kecil tersebut akan kembali ke keadaan cair (air) dan menuju ke fase berikutnya.

• Presipitasi 

Fase ini terjadi ketika air yang terkondensasi dari atmosfer turun ke permukaan Bumi dalam bentuk tetes-tetes kecil atau disebut dengan hujan.

Namun, di wilayah terdingin di planet ini (misalnya kutub), air akan mengalir dari cairan ke keadaan padat dan mengendap, yang disebut dengan salju atau hujan es. 

• Infiltrasi

Infiltrasi adalah proses meresapnya air di atas tanah ke dalam tanah. Tingkat infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa karakteristik tanah,

seperti kapasitas penyimpanan air di dalam tanah, pori-pori tanah, dan tingkat transmisi dari tanah itu sendiri.

Contohnya, tanah berpasir memiliki pori-pori yang lebih besar daripada tanah biasa, sehingga tanah jenis ini bisa menyerap air lebih banyak dan lebih cepat.

Sedangkan tanah memiliki pori-pori lebih kecil, sehingga air yang diserap lebih sedikit.

Hal lain yang dapat menurunkan laju infiltrasi adalah sisa-sisa tanaman kering atau sampah yang tahan terhadap air hujan, misalnya plastik dan kaleng.

Permukaan tanah yang ditutup dengan aspal, paving, atau semen juga bisa mencegah infiltrasi. Karena itu, daerah perkotaan lebih sering mengalami banjir

• Limpasan

Limpasan adalah proses mengalirnya air di atas daratan (tanah), bukannya diserap ke dalam tanah atau menguap.

Tanah yang sudah melebihi deposit alami atau tidak dapat diresapi air (misalnya karena di paving) membuat air mengalir ke selokan, sungai, saluran air, atau danau.

Masyarakat zaman dulu sering memanfaatkan limpasan untuk kebutuhan hidup sehari-hari, seperti menyiram/mengairi tanaman, untuk direbus, untuk mandi, dan untuk berbagai pekerjaan yang membutuhkan air. Berdasarkan asalnya, limpasan dibagi menjadi dua jenis berikut ini:

• Limpasan Permukaan

Sesuai namanya, proses limpasan ini terjadi di atas / permukaan tanah, yang juga merupakan agen geologis utama untuk transportasi sedimen dan erosi. 

• Limpasan Bawah Tanah

Limpasan bawah tanah terjadi setelah air meresap ke bawah tanah. Dalam hal ini, air bersirkulasi secara horizontal dan kemudian mengalir lagi ke luar tanah dalam bentuk mata air.  

Limpasan bawah tanah menginfiltrasi tanah pada tingkat yang dalam, yaitu air dapat bersirkulasi sebagai saluran pembuangan. Limpasan ini jauh lebih lambat dari limpasan permukaan.

Jenis-Jenis Siklus Air

Secara umum, siklus air dibagi menjadi dua jenis berikut ini:

• Siklus Hidrologi Pendek

Siklus air pendek terjadi ketika matahari menghangatkan air di samudera dan lautan kemudian mengubahnya menjadi uap air.

Jauh di atas atmosfer, udara menjadi dingin dan uap ini berubah menjadi tetesan air kecil yang bersama-sama membentuk awan. 

Sebagian dari awan ini turun ke Bumi dalam bentuk hujan dan kemudian mengalir ke laut, sungai, meresap ke tanah, tertinggal di atas daun, dan lainnya.

• Siklus Hidrologi Panjang

Siklus ini dimulai dari awan yang mengapung di arus udara, yang mengandung tetes-tetes air dan pada saatnya akan jatuh sebagai tetesan hujan atau kepingan salju.

Tetesan ini bisa jatuh di bagian manapun di Bumi, seperti darat, sungai, atau samudera.

Tetesan yang jatuh di darat bisa meresap ke dalam tanah atau tetap di permukaan.

Air yang meresap ke tanah dapat mengisi ruang kosong di dalam tanah kemudian mengalir ke sungai dan laut atau tetap diam di dalam tanah dan membentuk sungai atau danau bawah tanah.

Air tanah juga bisa terikat ke tanah dan dipakai oleh tanaman. Sedangkan tetesan yang berada di permukaan tanah,

pada akhirnya akan mengalir ke sungai dan menuju ke laut untuk memulai siklus lagi atau menguap lebih dulu di sepanjang perjalannya.

Faktor Siklus Hidrologi

Sebenarnya, Bumi benar-benar unik dalam hal kelimpahan air. Namun, ada beberapa faktor yang menyebabkan efek buruk pada siklus air dan membuat beberapa wilayah Bumi kekurangan air.

Faktor ini terbagi menjadi dua, yaitu faktor alam dan manusia. Masing-masing penjelasannya adalah sebagai berikut:

• Faktor Alam

• Perubahan Musim

Musim dengan curah hujan tingkat tinggi menyebabkan peningkatan limpasan permukaan dan aliran saluran. Sebaliknya, musim kemarau akan menyebabkan debit sungai berkurang dan tidak ada limpasan. 

• Bangunan

Curah hujan yang tinggi memang menghasilkan banyak air, tapi aliran air yang dihadang oleh tanaman atau bangunan akan cepat menguap sebelum sampai ke badan air.

• Sifat Permukaan

Permukaan berbatu atau tanah yang di paving/aspal akan menghalangi infiltrasi. Oleh karena itu, lebih sedikit air yang akan disimpan di bawah tanah.

Permukaan jenis ini justru akan mendorong limpasan dalam jumlah besar yang pada akhirnya menyebabkan genangan air atau banjir. 

Sedangkan permukaan berpori seperti batu kapur dan pasir mendorong lebih banyak infiltrasi dan membuat air lebih banyak disimpan di tanah.

• Perubahan Ekosistem

Suksesi tanaman dapat mengubah jenis vegetasi yang dominan di suatu daerah. Jika vegetasi sedikit, penyerapan air oleh akar tanaman juga akan berkurang, yang pada akhirnya dapat mengurangi curah hujan.

• Faktor Manusia

• Penebangan Pohon 

Penebangan pohon (deforestasi) memiliki pengaruh positif dan negatif terhadap siklus hidrologi.

Salah satu pengaruh positifnya adalah air dengan mudah mencapai permukaan tanah dan mengalir ke laut tanpa dihadang oleh tumbuhan apa pun. 

Namun, penebangan pohon juga bisa menyebabkan perubahan iklim lokal dan global. Biasanya, pohon-pohon melepaskan uap air dan menghasilkan kelembaban lokal.

Uap air ini kemudian menguap ke atmosfer dan terakumulasi sebelum akhirnya kembali ke Bumi sebagai hujan. 

Namun, penggundulan hutan di satu daerah dapat mempengaruhi cuaca di daerah lain.

Karena jika pohon-pohon ditebang, air yang menguap dan naik ke atmosfer akan lebih sedikit, sehingga curah hujan akan ikut berkurang. Pada akhirnya, tanah menjadi lebih kering dan curah hujan tidak stabil. 

Bahkan saat hujan, air tidak bisa kembali ke laut dengan maksimal karena terjadi peningkatan limpasan.

Akibatnya, suatu wilayah menjadi lebih rentan terhadap kekeringan atau banjir, yang juga berdampak pada hewan dan tumbuhan serta mengakibatkan bencana di pemukiman dekat area gundul.

• Hidroelektrik

Sebagian besar listrik modern dibangkitkan dengan menggunakan bendungan air.

Metode ini mengubah energi gravitasi yang disimpan oleh air bendungan menjadi energi listrik yang bisa digunakan manusia, yang dikenal dengan istilah hidroelektrik.

Meskipun hidroelektrik adalah cara terbarukan yang tidak menimbulkan polusi untuk menghasilkan listrik, tapi cara ini memiliki dampak buruk terhadap lingkungan terutama jika salah dikelola.

Sungai yang dibendung jelas berpengaruh pada fungsi sungai itu sendiri, baik di hulu maupun di hilir.

Salah satu efeknya adalah membuat ikan yang sedang bermigrasi tidak dapat melewati bendungan tersebut, tumbuhan di dalam sungai yang dibendung menjadi mati, terjadi penumpukan lumpur, dan banyak lagi.

Sedangkan bendungan yang salah dikelola dapat menyebabkan kekeringan di bagian hilir, sehingga sungai yang lebih kecil akan mengering sepenuhnya.

Berbagai ekosistem di sungai tersebut akan mati dan manusia yang biasa menggunakan sungai tersebut tidak memiliki sumber air lagi.

• Irigasi

Seiring bertambahnya populasi manusia, kebutuhan pokok berupa bahan makanan terutama beras juga kian bertambah.

Sedangkan untuk menghasilkan beras dan sayur, petani harus menanam dan menyiramnya dengan air. Dengan kata lain, kebutuhan air petani semakin meningkat. 

Akhirnya, munculah metode irigasi (penyiraman buatan pada lahan yang tidak mendapatkan cukup air melalui curah hujan).

Masalahnya, irigasi digunakan oleh banyak negara di dunia sehingga jumlah air yang diambil sudah melebihi batas wajar.

Akibatnya, irigasi membuat sumber air banyak berkurang bahkan kering dan kadang juga menyebabkan pengambilan air limpasan dan pencucian mineral.

Efeknya adalah air yang seharusnya naik ke atmosfer menjadi semakin berkurang.

• Penggunaan Pupuk Sintetis 

Penggunaan pestisida, herbisida, dan nitrogen berlebih untuk lahan pertanian dapat mencemari saluran air di permukaan dan di dalam tanah serta sumber air di sekitarnya. Selain itu, hal ini juga berdampak pada kesuburan tanah itu sendiri.

• Perubahan Lahan

Perubahan lahan dari lanskap alam ke lanskap perkotaan meningkatkan permukaan yang tidak dapat ditembus oleh air.Hal ini menyebabkan peningkatan limpasan dan pengurangan infiltrasi. 

Biasanya, daerah perkotaan membuat sistem drainase untuk mengambil air dengan cepat dari lingkungan perkotaan.

Namun, hal tersebut dapat menyebabkan banjir karena permukaan sungai menerima air dalam jumlah banyak dalam waktu yang bersamaan. 

• Abstraksi Air

Pertumbuhan populasi global khususnya di negara-negara dengan iklim yang lebih kering telah mengakibatkan peningkatan kebutuhan air.

Hal ini membuat banyak negara melakukan abstraksi air (mengambil air tanah) untuk memenuhi kebutuhan air penduduk.

Abstraksi yang berlebihan (diambil terlalu cepat dan tidak diisi ulang secara alami) dapat menyebabkan air tanah terkuras,

pasokan air sungai lebih sedikit bahkan kering, semakin sedikit air yang mengalir ke laut, dan pada akhirnya curah hujan menjadi lebih rendah.

• Urbanisasi

Lebih banyak populasi sama dengan lebih banyak bangunan dan konstruksi jalan.

Hal ini membuat infiltrasi lebih sedikit tapi membuat limpasan tinggi, yang berarti mengurangi air tanah dan menghalangi aliran.

Bahkan, ada beberapa negara yang mengeringkan sungai untuk dijadikan jalan atau pemukiman baru.

Pentingya Siklus Hidrologi

Siklus air memiliki banyak sekali manfaat untuk planet Bumi, tak hanya untuk makhluk hidup tapi juga untuk Bumi itu sendiri. Beberapa manfaatnya adalah:

• Menopang Kehidupan

Siklus air memungkinkan ketersediaan air untuk semua organisme hidup di planet ini, sehingga terciptalah ekosistem (manusia, tumbuh-tumbuhan, hewan).

• Memurnikan Air

Fase infiltrasi dan penguapan yang terjadi pada siklus air bermanfaat bagi kehidupan seluruh makhluk Bumi.

Saat air menguap, sedimen serta polutan yang ada di dalam air akan tertinggal. Kehidupan akuatik juga membutuhkan pemurnian air, karena air asin harus berada dalam tingkat garam dan pH tertentu. 

Saat air mengalami fase infiltrasi, tanah memurnikannya dari kontaminan dan polutan. Jika air tidak mendaur ulang sendiri secara alami, penduduk Bumi akan kehabisan air bersih yang penting bagi kehidupan.

• Distribusi

Salah satu manfaat paling nyata dari dari siklus air adalah mendistribusikan air ke seluruh bagian Bumi, meskipun tidak benar-benar merata.

Jika saja air tidak didistribusikan, maka gravitasi Bumi akan mengerucut pada satu bagian saja, yaitu tempat paling rendah (lautan). 

• Menyediakan Air Tawar

Sekilas, air tawar mungkin tampak melimpah. Tapi jika dihitung dengan semua jumlah air di Bumi, persediaan air tawar sebenarnya sangat terbatas, yaitu sekitar tiga persen saja.

Dari tiga persen ini, dua persennya terkandung dalam gletser dan lapisan es atau disimpan di bawah tanah. 

Sedangkan sisanya satu persen berada di danau, sungai, dan lahan basah atau naik ke atmosfer dalam bentuk uap air, awan, dan hujan.

Salah satu efek dari hujan air dan hujan salju yang terjadi dalam siklus air adalah mengisi kembali sumber air tawar yang sudah menguap dan dipakai berulang kali oleh manusia.

Air yang dapat ditemukan di seluruh dunia, terus bergerak, dan berubah keadaan, dikenal dengan siklus hidrologi.

Fenomena menakjubkan ini memberi penduduk Bumi air segar setiap harinya. Karena itu, manusia memiliki tanggung jawab untuk menjaga alam agar siklus ini tetap berfungsi dengan baik.