Sumber ilustrasi: Unsplash
15 Mei 2026 13.05 WIB – Climate Change
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [15.05.2026] Dalam studi mengenai perubahan iklim, emisi karbon dioksida atau CO2 yang terus meningkat dikarenakan aktivitas manusia dipandang memicu pemanasan global, mencairkan es kutub, serta memperparah cuaca ekstrem di berbagai wilayah dunia. Akan tetapi di tengah pemanasan tersebut, para ilmuwan menemukan fenomena aneh lain di atmosfer Bumi: lapisan atmosfer bagian atas justru mengalami pendinginan selama beberapa dekade terakhir.
Fenomena kontras antara permukaan Bumi yang memanas dan atmosfer atas yang mendingin telah lama dianggap sebagai salah satu jejak paling jelas dari perubahan iklim akibat manusia. Meskipun para ilmuwan mengetahui bahwa CO2 memiliki peran penting dalam proses tersebut, mekanisme fisika detail yang menyebabkan pendinginan di atmosfer atas masih belum benar-benar dipahami. Kini, penelitian terbaru dari Columbia University akhirnya berhasil mengungkap penyebab utama fenomena tersebut.
Studi yang dipublikasikan di jurnal Nature Geoscience menunjukkan bahwa karbon dioksida berinteraksi dengan cahaya inframerah secara berbeda di atmosfer atas dibandingkan di permukaan Bumi. Di dekat permukaan, CO2 bertindak sebagai gas rumah kaca yang memerangkap panas sehingga meningkatkan suhu global. Akan tetapi, di stratosfer, lapisan atmosfer yang berada sekitar 11 hingga 50 kilometer di atas permukaan Bumi, CO2 justru membantu melepaskan panas ke luar angkasa.
Robert Pincus dari Lamont-Doherty Earth Observatory yang merupakan bagian dari Columbia Climate School menjelaskan bahwa fenomena ini telah dikenal selama puluhan tahun sebagai tanda khas perubahan iklim, tetapi detail mekanismenya belum pernah benar-benar dipahami sebelumnya.
Di stratosfer, molekul CO2 menyerap energi inframerah yang naik dari bawah lalu memancarkan kembali sebagian energi tersebut ke luar angkasa. Ketika kadar CO2 di atmosfer meningkat, stratosfer menjadi semakin efisien dalam membuang panas. Akibatnya, suhu di wilayah atmosfer atas tersebut terus mengalami penurunan.
Efek pendinginan stratosfer sebenarnya telah diprediksi sejak tahun 1960-an melalui model iklim yang dikembangkan klimatolog Syukuro Manabe, ilmuwan yang kemudian menerima Hadiah Nobel atas kontribusinya terhadap ilmu iklim. Sejak pertengahan 1980-an, suhu stratosfer tercatat telah turun sekitar 2 derajat Celsius. Para peneliti memperkirakan pendinginan tersebut lebih dari 10 kali lebih besar dibandingkan kondisi tanpa emisi CO2 dari aktivitas manusia.
Sean Cohen, ilmuwan riset pascadoktoral di Lamont-Doherty Earth Observatory sekaligus penulis utama studi ini, menjelaskan bahwa teori sebelumnya memang memberikan pemahaman dasar yang penting. Namun menurut Sean Cohen, hingga saat ini para ilmuwan belum memiliki teori kuantitatif yang benar-benar menjelaskan bagaimana CO2 memicu pendinginan stratosfer secara mekanis.
Untuk memecahkan misteri tersebut, Cohen bekerja bersama Robert Pincus dan Lorenzo Polvani dari Columbia Engineering. Tim tersebut membangun model matematika yang dirancang untuk mengidentifikasi proses utama penyebab pendinginan stratosfer. Para peneliti kemudian membandingkan hasil model dengan simulasi iklim dan data observasi atmosfer selama beberapa bulan hingga persamaan yang mereka kembangkan sesuai dengan kondisi nyata.
Penelitian tersebut mengarah pada penemuan penting mengenai interaksi molekul CO2 dengan cahaya inframerah atau radiasi gelombang panjang. Para ilmuwan menemukan bahwa tidak semua panjang gelombang inframerah bekerja dengan cara yang sama di atmosfer. Beberapa panjang gelombang tertentu ternyata sangat efektif dalam membantu proses pendinginan atmosfer atas.
Para peneliti menyebut rentang panjang gelombang yang sangat efisien tersebut sebagai “zona Goldilocks.” Ketika konsentrasi CO2 meningkat, zona ini menjadi semakin luas dan membuat proses pendinginan di stratosfer berlangsung lebih efektif. Sean Cohen menjelaskan bahwa perubahan efisiensi inilah yang pada akhirnya menjadi pendorong utama pendinginan stratosfer.
Tim peneliti juga meneliti pengaruh ozon dan uap air terhadap proses tersebut. Walaupun kedua komponen atmosfer itu turut mempengaruhi pemanasan dan pendinginan atmosfer, dampaknya ternyata jauh lebih kecil dibandingkan pengaruh karbon dioksida. Temuan tersebut memperkuat posisi CO2 sebagai faktor dominan dalam pendinginan stratosfer.
Model matematika yang dikembangkan para ilmuwan berhasil mereproduksi berbagai karakteristik atmosfer yang telah diketahui sebelumnya. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa pendinginan semakin kuat pada ketinggian lebih tinggi, dengan pendinginan terbesar terjadi di dekat bagian atas stratosfer atau stratopause.
Penelitian tersebut juga menunjukkan bahwa setiap penggandaan kadar CO2 di atmosfer menyebabkan pendinginan sekitar 8 derajat Celsius di stratopause. Angka tersebut memperlihatkan betapa kuatnya pengaruh karbon dioksida terhadap dinamika suhu di atmosfer atas Bumi.
Selain menjelaskan pendinginan stratosfer, studi ini juga mengungkap hubungan penting antara pendinginan atmosfer atas dan pemanasan global di bawahnya. Meskipun CO2 membantu stratosfer melepaskan panas lebih efisien, pendinginan di wilayah tersebut membuat sistem Bumi secara keseluruhan melepaskan lebih sedikit energi inframerah ke luar angkasa. Akibatnya, lebih banyak panas tertahan di atmosfer bawah dan memperkuat pemanasan di dekat permukaan Bumi.
Sean Cohen menjelaskan bahwa para ilmuwan sebenarnya telah mengetahui keberadaan proses tersebut selama lebih dari 50 tahun dan memiliki pemahaman umum mengenai cara kerjanya. Akan tetapi, detail mekanisme fisika yang benar-benar mendorong proses tersebut baru sekarang berhasil dipahami dengan lebih jelas melalui penelitian terbaru ini.
Robert Pincus menilai bahwa penelitian ini bukan hanya soal membuktikan perubahan iklim, melainkan membantu para ilmuwan memahami proses paling mendasar tentang bagaimana atmosfer Bumi bekerja. Pemahaman tersebut dinilai penting untuk meningkatkan akurasi model iklim di masa depan.
Menariknya, para peneliti juga mengatakan bahwa prinsip yang sama kemungkinan dapat digunakan untuk memahami atmosfer planet lain maupun exoplanet di luar tata surya. Sean Cohen menyebut bahwa penelitian ini berpotensi membantu ilmuwan memahami apa yang terjadi di stratosfer planet lain dengan karakteristik atmosfer yang berbeda dari Bumi.
Temuan terbaru menunjukkan bahwa karbon dioksida memiliki peran yang jauh lebih kompleks daripada sekadar memerangkap panas di permukaan Bumi. Di atmosfer bagian atas, CO2 justru bertindak sebagai mekanisme pendingin melalui interaksinya dengan panjang gelombang inframerah tertentu. Penelitian memperkuat pemahaman ilmiah tentang bagaimana perubahan iklim mempengaruhi seluruh sistem atmosfer planet secara menyeluruh.
Diolah dari artikel:
“Scientists discover the strange way CO2 cools part of Earth’s atmosphere” oleh Columbia Climate School. (njd)
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/05/260513221759.htm
