Analisa Data Radiosonde untuk Mengetahui Potensi Kejadian Badai Guntur di Bandar Udara El Tari Kupang

Transkripsi

1 Analisa Data Radiosonde untuk Mengetahui Potensi Kejadian Badai Guntur di Bandar Udara El Tari Kupang Meilani 1, Abdul Wahid 2, Bernandus 2 1 Mahasiswa Fakultas Sains dan Teknik Undana, Kupang 2 Dosen Fisika Fakultas Sains dan Teknik Undana, Kupang memey_queque@yahoo.com awundana@gmail.com Sari Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui potensi terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang berdasarkan nilai precipitable water, Convective Available Potential Energy serta indeks Severe Weather Threat (SWEAT) dan Total-Total. Hasil analisis menunjukkan bahwa parameter Precipitable Water dan Convective Available Potential Energy (CAPE) kurang tepat dijadikan indikator dalam penentuan terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang karena dengan nilai yang sama ternyata nilai tersebut dapat mendukung terjadinya badai guntur tetapi bisa juga tidak menimbulkan terjadinya badai guntur. Tingkat keakuratan nilai CAPE sebagai indikator penentu terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang sebesar % termasuk dalam kategori kurang baik. Sedangkan tingkat keakuratan indeks SWEAT dan Total- Total berturut-turut sebesar 67.68% termasuk dalam kategori cukup baik dan 72.7 % termasuk dalam kategori baik. Kata kunci : Analisis badai guntur, indeks RAOB, radiosonde. Abstract A study has been done to learn the potency of thunderstorm at the surrounding of El Tari Airport-Kupang based on precipitable water value, convective available potential energy and also the index of Severe Weather Threat (SWEAT) and Total-Total. The result of the analysis shows that precipitable water and convective available potential energy (CAPE) parameter is not good enough to be indicator to determine the thunderstorm happening at El Tari Airport. It is caused by, with same value it is turned out that the value is the indicator of the thunderstorm happening or not. Accuracy level of CAPE value as the indicator of thunderstorm is 57,94% it is included to insufficient category. And the accuracy level of SWEAT and Total-Total index are 67.68% and that value is categorized as sufficient and if the value is 72.7% it is included as very sufficient. Keywords : thunderstorm analysis, RAOB Index and Radiosonde. Pendahuluan Badai guntur merupakan mekanisme pelepasan muatan listrik yang berasal dari awan konvektif yang ditandai oleh adanya kilat dan guntur. Pada kasus penerbangan, semua jenis pesawat dianjurkan untuk menghindari awan badai karena mempunyai potensi menimbulkan banyak resiko bahaya pada penerbangan (BoM, 26). Kajian mengenai potensi badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang dilakukan untuk mengurangi resiko buruk badai guntur terhadap aktivitas penerbangan di bandar udara tersebut. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh ketersediaan uap air di atmosfer dan labilnya atmosfer yang dapat dilihat dari nilai precipitable water dan Convective Available Potential Energy serta penggunaan indeks Severe Weather Threat (SWEAT) dan Total-Total dalam memprediksi terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang. Metodologi Penelitian Data yang digunakan adalah data observasi permukaan dan udara atas selama musim hujan dan pancaroba yaitu bulan Januari, Februari, Maret, Oktober, November dan Desember pada tahun yang merupakan hasil observasi dari Stasiun Meteorologi El Tari Kupang. Data observasi udara atas diperoleh dari hasil pengamatan menggunakan radiosonde pada pukul. UTC atau 8. WITA. Dari data ini diolah menggunakan software RAOBs untuk mengetahui nilai Convective Available Potential Energy sebagai indikator stabil atau tidak stabilnya atmosfer, sedangkan untuk mengetahui jumlah ketersediaan uap air di atmosfer dapat diketahui dengan menghitung nilai precipitable water (pw), dimana pw merupakan total massa uap air pada suatu kolom udara dari lapisan permukaan hingga lapisan pada ketinggian tertentu. Secara matematis pw dapat dinyatakan: (2.1) dimana: = massa jenis uap air (gr/m3); air = massa jenis air = 1(gr/cm3) = 1 6 gr/m 3 d = ketebalan lapisan (m) Precipitable water dinyatakan sebagai kedalaman air untuk kolom udara dengan satuan centimeter (cm). Nilai 159

2 precipitable water diperoleh setelah mengetahui nilai dari massa jenis uap air. Massa jenis uap air dapat dinyatakan pula dengan persamaan: (2.2) Dimana: Rv = konstanta gas untuk uap air = JK -1 Kg -1, T merupakan temperatur dalam Kelvin sedangkan e merupakan tekanan uap aktual yang dapat dihitung dari data suhu titik embun (dewpoint) T d menggunakan persamaan: (2.3) Suhu titik embun dalam celcius, sedangkan tekanan uap aktual dalam hpa. Untuk menandai sifat ketakmantapan dan peredaran atmosfer dalam skala kecil yang berkaitan dengan fenomena badai guntur secara kuantitatif digunakan nilai indeks. Indeks yang digunakan untuk menentukan potensi terjadinya badai guntur antara lain: a. Indeks Total-Total diperkenalkan oleh Miller (1972) untuk mengidentifikasi daerah yang berpotensi untuk perkembangan badai (AWS 199). Indeks Total Total dihitung dari rumus : ITT = [T 85 - T 5 ] + [Td 85 - T 5 ] (2.5) [T 85 - T 5 ] yaitu selisih antara suhu pada paras 85 hpa dan suhu pada paras 5 hpa didefinisikan sebagai indeks total vertikal. [Td 85 -T 5 ] didefinisikan sebagai indeks total silang yakni selisih suhu titik embun pada paras 85 hpa dan suhu pada paras 5 hpa. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa Indeks Total-Total merupakan jumlah aritmatik dari Indeks Total Vertikal dan Indeks Total Silang. Untuk mengetahui potensi terjadinya badai guntur dilihat dari kriteria sebagai berikut: Bila ITT < 45 menunjukkan bahwa kelabilan lemah, Bila ITT = menunjukkan bahwa kelabilan sedang atau thunderstorm sedang, Bila ITT > 55 mengindikasi bahwa kelabilan kuat atau thunderstorm kuat b. Indeks SWEAT (Severe Weather Threat) merupakan salah satu indikator untuk memprediksi cuaca buruk atau thunderstorm, tetapi tetap memperhitungkan adanya mekanisme pemicu lain yang dapat mempengaruhi terjadinya cuaca buruk. Rumus dari SWEAT adalah : SWEAT = 12Td (TT 49) + 2F 85 + F (S +.2) (2.6) dimana, Td 85 = Suhu titik embun pada lapisan 85 mb ( C ) TT = Total total indeks F 85 = Kecepatan angin pada lapisan 85 mb ( kts ) F 5 = Kecepatan angin pada lapisan 5 mb ( kts ) Dari rumus diatas memiliki ketentuan tertentu yaitu jika : Td 85 < maka diabaikan atau di buat. TT < 49, maka diabaikan. 125 (S +.2) diabaikan jika diketemukan salah satu ketentuan di bawah ini : Jika arah angin pada lapisan 85 mb antara 13 dan 25. Jika arah angin pada lapisan 5 mb antara 21 dan 31. Jika ( dd 5 dd 85 ) > Jika ff kts dan ff 5 15 kts. Kriteria dalam metode SWEAT adalah Tabel 1. Kriteria Indeks SWEAT (Meteorologi Indonesia Vol. 2, Bayong,dkk. 26). Setelah diketahui keempat nilai indeks tersebut antara lain nilai Convective Available Potential Energy, Precipitable Water, indeks Severe Weather Threat dan Total-Total dilakukan verifikasi pengaruh keempat Nilai Indeks indeks tersebut dengan data kejadian badai guntur sebenarnya berdasarkan data pengamatan permukaan. Hasil dan Analisa Nilai Prenciptable Water (PW) Kriteria Pertumbuhan awan cumulus Kemungkinan terjadi TS >25 Kemungkinan terjadi TS kuat Nilai precipitable water dihitung dari lapisan permukaan dengan batas atas pada lapisan 3 hpa. Hal ini dikarenakan pengamatan udara atas cukup lengkap hingga lapisan 3 hpa sedangkan untuk lapisan di atasnya (< 25 hpa), sebagian besar pengamatan tidak mencapai lapisan tersebut. Dari sampel data observasi permukaan pada rentang waktu khususnya pada musim hujan dan pancaroba diperoleh 359 hari dimana 93 hari terjadi badai guntur dan 266 hari tidak terjadi badai guntur dengan nilai precipitable water seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini: 16

3 Tabel 2. Hasil perhitungan precipitable water dan kaitannya dengan kejadian badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang Nilai Precipitable Water (cm) TS NO TS Dari tabel di atas tampak bahwa nilai precipitable water yang mendukung terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang nilainya berkisar dari 3.1 cm hingga 9.4 cm. Sedangkan pada saat tidak terjadi badai guntur nilai precipitable water yang terhitung mulai dari 2.1 cm hingga 9.1 cm. Dari 359 hari terdapat 32 hari tidak terjadi badai guntur yang nilai precipitable waternya kurang dari 3.1 cm (nilai precipitable water terkecil yang mendukung terjadinya badai guntur), sehingga ini menunjukan bahwa semakin kecil nilai PW, semakin sedikit jumlah ketersediaan uap air di atmosfer yang mampu mendukung terjadinya badai guntur. Terbentuknya awan cumulonimbus, awan pemicu terjadinya badai guntur ini tidak hanya dipengaruhi oleh jumlah ketersediaan uap air yang ada di atmosfer, tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor pendukung lainnya. Nilai CAPE (Convective Available Potential Energy) Nilai Convective Available Potential Energy saat terjadi badai guntur maupun saat tidak terjadi badai guntur dapat dilihat pada grafik di bawah ini: TS No TS Gambar 1. Grafik Nilai Convective Available Potential Energy dan kaitannya dengan jumlah hari Thunderstorm Dari grafik di atas tampak bahwa terdapat 26 hari atau sekitar 27.9% dengan nilai CAPE berkisar antara nilai hingga kurang dari 1 Joule/Kg. Nilai <CAPE<1 menandakan bahwa akan terjadi konvektif lemah yang hanya menghasilkan awan cumulus. Dari 93 sampel data yang ada, terdapat 63 hari badai guntur yang memiliki nilai CAPE pada kisaran 1 Joule/kg hingga kurang dari 25 Joule/kg, 3 hari badai guntur yang memiliki nilai CAPE pada kisaran 25 Joule/kg hingga 35 Joule/kg dan terdapat 1 hari badai guntur yang memiliki nilai CAPE di atas 35 Joule/kg. Ini sesuai dengan teori yang ada bahwa jika nilai CAPE di atas nilai 1 Joule/kg maka akan terjadi badai guntur baik itu badai guntur sedang, kuat maupun badai guntur ekstrim. Nilai CAPE total di atas menunjukkan energi yang tersedia bagi parsel udara untuk diangkat secara vertikal. Semakin tinggi nilai CAPE total maka awan yang terbentuk akan memiliki ukuran yang tinggi karena pergerakan massa udara ke atas akan semakin cepat dan pembentukan butiran air akan cepat terbentuk sehingga proses kondensasi akan sangat cepat terjadi. Gambar 1. menunjukkan bahwa pada nilai CAPE yang sama ternyata jumlah hari dimana tidak terjadi badai guntur selalu lebih banyak dari pada jumlah hari badai guntur, baik untuk nilai CAPE yang mendukung maupun tidak mendukung terjadinya badai guntur tersebut. Ini menunjukkan bahwa untuk mengetahui potensi badai guntur yang terjadi, tidak hanya melihat berapa besar energi CAPE tetapi juga memperhatikan parameterparameter pendukung lainnya. 1 Dari data CAPE (Convective Available Potential Energy) dan berdasarkan pada Tabel 2. mengenai keterkaitan antara nilai CAPE tersebut dengan kejadian badai guntur yang terjadi pada daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang, tingkat keakuratannya yaitu : 161

4 57.94% dan termasuk dalam kategori kurang baik sehingga penggunaan nilai CAPE kurang baik juga digunakan sebagai referensi penentuan terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang. Nilai Indeks Total-Total dan Indeks SWEAT (Severe Weather Threat Index ) Data hasil observasi udara atas dihitung untuk mengetahui nilai Indeks SWEAT dan Indeks Total-Total menggunakan data temperatur, titik embun, arah dan kecepatan angin pada lapisan 85 mb dan 5 mb. Sedangkan data observasi permukaan menunjukan terjadi atau tidaknya kejadian badai guntur yang teramati di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang. Nilai Indeks SWEAT dan Indeks Total-Total yang dihitung kemudian dilihat keterkaitannya terhadap kejadian badai guntur. Hasil perhitungan tersebut dan keterkaitannya dengan kejadian badai guntur dapat dilihat pada grafik dibawah ini: Nilai Indeks Total-Total (ITT) 18,9 Nilai Indeks Total-Total Saat Ts (%) Nilai Indeks Total-Total Saat No Ts (%) 65,7 7, 8,4 < >55 Gambar 2. Grafik Nilai Indeks Total-Total dan kaitannya dengan jumlah hari badai guntur berdasarkan kriteria Bayong, dkk Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai ITT tidak menunjukan keteraturan, sebagai contoh nilai ITT kurang dari 45 (<45) mempunyai peluang terjadinya badai guntur (thunderstorm) sebesar 18.9 %. Hal ini sedikit berbeda dengan yang dikemukakan oleh Bayong,dkk bahwa jika nilai ITT yang diperoleh kurang dari nilai 45 maka keadaan atmosfer dikatakan lebih stabil atau disebut kelabilan lemah yang sulit untuk mendukung terjadinya fenomena badai guntur. Namun disamping itu data di atas menunjukkan bahwa teori yang ada tidak semuanya salah, hal ini terbukti dari nilai prosentase tidak terjadinya badai guntur sebesar 65.7%. Jadi sebanyak 236 hari dari 359 hari tersebut keadaan atmosfer dikatakan lebih stabil sehingga fenomena badai guntur tidak terjadi. Untuk nilai ITT yang berkisar antara nilai 45-55, tampak bahwa 7. % berpeluang terjadinya badai guntur sedangkan 8.4 % tidak terjadi badai guntur. Merujuk pada teori yang ada bahwa jika nilai indeks Total Total berkisar antara nilai 45-55, atmosfer dikatakan labil lemah. Labil lemah dapat didefinisikan bahwa keadaan atmosfer kurang mendukung terjadinya badai guntur, tetapi bisa saja berpeluang terjadinya badai guntur. Namun badai guntur yang dihasilkan adalah badai guntur yang kecil. Sedangkan untuk nilai indeks Total Total di atas nilai 55, nilai prosentase baik untuk terjadi atau tidak terjadinya badai guntur sebesar %. Untuk nilai indeks Total Total di atas nilai 55 menunjukkan bahwa atmosfer dalam keadaan labil kuat yang menghasilkan badai guntur kuat. Namun di daerah Kupang jarang sekali terjadi badai guntur yang kuat bahkan kecil sekali kemungkinan terjadi, sekuat badai guntur yang terjadi di kota kota besar lainnya misalnya kota-kota di pulau Jawa, sehingga nilai indeks Total-Total yang dihitung tidak ada yang mencapai di atas nilai 55. Dikatakan bahwa badai guntur yang terjadi di kota-kota besar lebih kuat dari pada di daerah Kupang, hal ini disebabkan karena kota-kota besar tersebut menghasilkan temperatur yang lebih panas antara dua hingga lima derajat Fahrenheit daripada tanah tanpa bangunan. Panas tambahan ini rupanya menjadi bahan bakar bagi petir tersebut. Penyebab kedua, karena banyaknya gedung pencakar langit, gedung tersebut ternyata berpengaruh sebagai penahan laju gerak angin, yang menghalangi gerak bebas angin. Akibatnya, udara menjadi semakin hangat lalu semakin banyak mengikat air ditambah curah hujannya yang tinggi. Dan penyebab yang terakhir adalah aerosol atau polusi udara, partikel-partikel dari polusi udara ini jelas lebih tinggi hingga menyebabkan bertambahnya suhu udara permukaan serta mempercepat kilat menyambar. Berdasarkan hasil perhitungan nilai indeks Total-Total dan kaitannya dengan kriteria menurut Bayong,dkk mengenai keterkaitan antara indeks tersebut dengan kejadian badai guntur yang terjadi pada daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang, tingkat keakuratannya yaitu : 72.7% termasuk dalam kategori baik sehingga penggunaaan indeks Total-Total baik digunakan sebagai referensi penentuan terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang. Nilai Indeks SWEAT 162

5 2,2 25,9 Gambar 3. Grafik Nilai indeks SWEAT dan kaitannya dengan jumlah hari badai guntur berdasarkan kriteria Bayong, dkk Dari grafik di atas nilai indeks SWEAT yang diperoleh dikelompokkan berdasarkan tabel 2, Namun dari hasil yang diperoleh ternyata terdapat nilai indeks SWEAT dibawah nilai 17 yaitu sebesar 2.2 % dari data yang ada atau 8 hari dari 359 hari yang merupakan hari terjadinya badai guntur. Sedangkan hal ini bertolak belakang dengan teori yang menyebutkan bahwa nilai Indeks SWEAT antara nilai hanya berpeluang membentuk awan konvektif yaitu awan cumulus dan tidak akan menimbulkan terjadinya badai guntur. Tetapi dari data di atas dapat dilihat bahwa dari interval terdapat 17 persen atau 61 hari dari 359 hari terjadinya badai guntur. Kemudian untuk nilai dalam interval terdapat 3.% atau 12 hari terjadinya badai guntur, tetapi terdapat 7.8 % atau 28 hari yang tidak terjadi badai guntur. Ini menunjukkan bahwa jika nilai Indeks SWEAT yang diperoleh berada dalam interval belum tentu akan terjadi fenomena badai guntur tersebut. Demikian halnya pada nilai di atas 25 (>25) terdapat 5.3 % ternyata tidak menunjukkan bahwa dengan nilai dalam kisaran tersebut akan terjadi badai guntur. Nilai Indeks SWEAT Saat Ts (%) Nilai Indeks SWEAT Saat no Ts (%) 17, 35,1 Dari hasil perhitungan nilai indeks SWEAT dan kaitannya berdasarkan tabel 1 mengenai keterkaitan antara indeks tersebut dengan kejadian badai guntur yang terjadi di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang, tingkat keakuratannya yaitu : 7,8 5,3 3,3 3,3 < > % termasuk dalam kategori cukup baik sehingga dapat diketahui penggunaan indeks SWEAT cukup baik pula untuk menggambarkan kondisi atmosfer pada daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang. Kesimpulan Nilai Precipitable Water dan Convective Available Potential Energy (CAPE) kurang baik dijadikan indikator dalam penentuan terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang karena dengan nilai Precipitable Water dan Convective Available Potential Energy yang sama ternyata nilai tersebut dapat mendukung terjadinya badai guntur tetapi bisa juga tidak menimbulkan terjadinya badai guntur, sehingga tetap harus memperhatikan faktor-faktor pendukung lainnya seperti temperatur konvektif (Tc), ketinggian Lifting Condensation Level (LCL), Convective Condensation Level (CCL) dan faktor-faktor lainnya. Tingkat keakuratan nilai CAPE sebagai indikator penentu terjadinya badai guntur sebesar % dan ini termasuk dalam kategori kurang baik. Tingkat keakuratan indeks SWEAT dan Total-Total dalam menentukan terjadinya badai guntur di daerah sekitar bandar udara El Tari Kupang berturut-turut sebesar 67.68% termasuk dalam kategori cukup baik dan 72.7 % termasuk dalam kategori baik. Daftar Pustaka Bayong, T.H.K. 26. Meteorologi Indonesia I Karakteristik dan Sirkulasi Atmosfer. Jakarta: Badan Meteorologi dan Geofisika. Bureau Of Meteorology, Australia. 26. Thunderstorms And Deep Convection etir.bmkg, diakses tanggal 3 Oktober 212. Irmawan, D dan Herusantoso Penerapan Logika Fuzzy Sebagai Sistem Pendukung Keputusan Prakiraan Cuaca. Kelana, Eddy. (29): Diktat Fisika Atmosfer. Badan Meteorologi dan Geofisika, Jakarta. Mayangwulan, Dian Potensi Kejadian Badai Guntur Berdasarkan Parameter Kelembaban, Labilitas Udara dan Mekanisme Pengangkatan. Biak. Prawirowardoyo, S Meteorologi. Bandung : Penerbit ITB Bandung. Soekamso (2): Modul Fisika Awan, Badan Diklat Meteorologi dan Geofisika, Jakarta. Soepangkat Pengantar Meteorologi. Jakarta: Balai Widiatmoko, H. 29. Forecaster Aerologi. Jakarta: Pusat Widiatmoko, H. 28. Analisa Udara Atas. Jakarta: Pusat Wirjohamidjojo,S /12/cuaca-badaiguntur.html#!/29/12/cuacabadaiguntur.html) diakses tanggal 3 Oktober 212. Zakir, Achmad. 28. Modul Praktis Analisa dan Prakiraan Cuaca. Jakarta: Pusat Pendidikan dan Latihan Meteorologi dan Geofisika 163