Sirkulasi Atmosfer

Ada tiga komponen utama di bumi yakni Hidrosfer, Litosfer, Atmosfer. Samudra adalah perwujudan Hidrosfer, Litosfer berupa lapisan batuan sedangkan atmosfer berupa susunan udara. Biosfer atau bidang kehidupan melintasi beberapa bagian dari ketiga lapisan tersebut. Biosfer membentang beberapa meter ke dalam tanah (Litosfer), beberapa ratus meter ke dalam Atmosfer dan lebih dari 11.000 meter ke dalam samudra. Samudra bumi kurang lebih mencapai 71% permukaan bumi. Samudra menguasai sebagian besar belahan bumi selatan, seringkali mengacu pada Marine Hemsphere /belahan bumi berupa laut. Sedangkan daratan di sisi lain mendominasi belahan bumi utara

Bumi itu unik dalam sistem tata surya karena kuantitas air yang sangat banyak sekali. Lautan menutupi kira-kira 140 juta dari total 200 juta mil² permukaan bumi. Menurut volume mengandung 350 juta mil³ air. Lautan juga mengandung 3,5% garam tak larut, sama dengan 165 juta ton garam per mil³. Dengan demikian tak diragukan lagi air merupakan sumber bumi yang di dalamnya terdapat satu Mobile ore terbesar di permukaan bumi. Air laut sangat penting adanya bagi kehidupan di permukaan bumi. Pertama, lautan secara berlebihan mempengaruhi hampir semua proses di permukaan bumi. Lautan ,mengatur perputaran air dan gas karbon dioksida di dalam lingkungan. Kedua, air lautan tidak hanya mendukung kehidupan tetapi juga menjamin kehidupan pertumbuhan dinamikanya selama ratusan juta tahun evolusi sehingga memungkinkan kehidupan tetap ada saat ini dalam bentuk dan ukuran yang tak terhitung muai dari mikroorganisme sampai ikan paus. Ketiga, lautan mengatur proses geoligis Weathering/pelapukan dan kerusakan erosi. Lautan menyediakan tempat untuk milyaran ton sedimen yang dibawa oleh sungai-sungai di dunia. Di lautan batuan pasir terbentuk oleh sedimen yang berasal ari tanah dan batu kapur dari tubuh organisme laut. Batu karang ini menyimpan petroleum di dunia. Karang dan sedimen laut juga menyimpan endapan metalik besi, mangan dan non logam.

Karena volume yang besar dan fluiditasnya yang cepat maka lautan bisa membersihkan sendiri dan dengan demikain bisa tetap tidak terkontaminasi untuk waktu yang sangat lama. Namun akhir-akhir ini manusia telah mengancam kapasitas pembersihan sendiri lautan yang unik. Jika lautan ini tidak rusak maka mereka bisa memberi umat manusia sumber energy yang penting karena mereka mengandung jumlah hydrogen berat yang besar, mereka juga bisa menyediakan energy dari vulkano terutama di lautan pasifik .

Atmosfer terdiri dari berbagai gas dan serosol yang nantinya menghasilkan parikel-partikel sedikit padat dan cair yang disakurkan melalui udara . untuk gas tertentu suhu udara sangat dominan, tetapi tidak nyata. Udara merupakan kumpulan dari berbagai dari gas, diantaranya dianggap menjadi suatu bagian yang pemanen dari atmosfer sebab gas-gas tersebut mempunyai perbandingan yang tetap pada keseluruhan volumenya. Berbagai gas berhamburan banyak sekali dalam ruang dan waktu.

Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 1°. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -2° s.d. 35°C.

Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Jadi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah (jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam), maka temperatur potensial (yang dihitung pada tekanan permukaan) akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya.

Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0°C = 273,16K. Perubahan 1°C sama dengan perubahan 1K.

Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus:

Q = densitas x energi panas specific x temperatur (temperatur dalam satuan Kelvin). Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas (dalam mks) adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt (Joule/detik). Aliran (fluks) energi panas dinyatakan dalam Watt/meter² (energi per detik per satuan luas).