KONDISI ATMOSFER KETIKA SEBARAN ABU VULKANIK GUNUNG SINABUNG DI SEKITAR STASIUN METEOROLOGI KUALANAMU

Transkripsi

1 KONDISI ATMOSFER KETIKA SEBARAN ABU VULKANIK GUNUNG SINABUNG DI SEKITAR STASIUN METEOROLOGI KUALANAMU Cristine Widya S *1, Wahyu Subektyo 2 1 Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika 2 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika * cristinewidyasimanungkalit@gmail.com ABSTRAK Gunung Sinabung sebagai salah satu gunung berapi di Indonesia termasuk gunung berapi yang saat ini sedang aktif mengeluarkan material-material vulkaniknya. Kondisi masuknya zat lain ke dalam atmosfer atau berlebihannya jumlah zat atau bahan tertentu dalam atmosfer, seperti material vulkanik, tentu akan mengganggu kondisi atmosfer disekitarnya. Penelitian dilakukan dengan metode deskriptif analitik, menggunakan analisis sounding data sandi TEMP Stasiun Meteorologi Kualanamu dan menghasilkan nilai parameter udara atas, yaitu lapse rate, Lifting Condensation Level (LCL), Convective Condensation Level (CCL), Equilibrium Level (EL), tropopause, precipitable water, dan kelembaban udara relatif (RH) vertikal. Data yang diolah yaitu pada bulan Januari dengan periode banyak terjadi letusan dan bulan Januari dengan periode sedikit terjadi letusan Gunung Sinabung. Hasil pengolahan data menunjukkan bahwa nilai lapse rate udara lingkungan pada Bulan Januari dan secara umum labil bersyarat atau netral dan beberapa waktu pada lapisan 925 mb, 850 mb dan 00 mb memiliki kondisi stabil, ketinggian Lifting Condensation Level (LCL) tidak terlalu terpengaruh oleh sebaran abu vulkanik, ketinggian Convective Condensation Level (CCL) pada beberapa waktu lebih tinggi dibandingkan hari lain di Bulan Januari dengan ketinggian Equilibrium Level (EL) yang cukup rendah yang kemungkinan akibat perbedaan kandungan abu vulkanik Gunung Sinabung yang tersebar, ketinggian tropopause lebih rendah pada Bulan Januari, serta kelembaban relatif (RH) vertikal dan precipitable water menurun pada Bulan Januari akibat sifat higroskopis dari abu vulkanik Gunung Sinabung. Kata kunci : Abu Vulkanik, lapse rate, LCL, CCL, EL, tropopause, precipitable water ABSTRACT Sinabung as one of the main volcanoes in Indonesia is currently active producing volcanic materials. Conditions of entry of other substances into the atmosphere or too much amount of a particular substances in the atmosphere, such as volcanic material, certainly will disrupt the atmospheric conditions.this research was conducted with descriptive analytic method by sounding data TEMP Kualanamu Meteorological Station analysis and generate value over the air parameters, namely the lapse rate, Lifting Condensation Level (LCL), Convective Condensation Level (CCL), Equilibrium Level (EL), tropopause level, precipitable water, and vertical relative humidity (RH). The data used for processing is January with a lot eruption period and January with a period of little eruption of Mount Sinabung. Results of data processing shows that value of environmental lapse rate in January and generally conditional unstable or neutral and sometimes on the level of 925 mb, 850 mb and 00 mb have a stable condition, height Lifting Condensation Level (LCL) is not too affected by the volcanic ash, height convective Condensation Level (CCL) at several times higher than any other day in January, with a height of Equilibrium Level (EL) is quite low which is likely due to differences in the content of volcanic ash of Mount Sinabung, the height of the tropopause is lower in January characteristic of volcanic ash of Mount Sinabung. Keywords: Volcanic Ash, lapse rate, LCL, CCL, EL, tropopause, precipitable water. 1. PENDAHULUAN Letusan gunung berapi sering terjadi di Indonesia. Gunung Sinabung sebagai salah satu gunung berapi di Indonesia termasuk gunung berapi yang saat ini sedang aktif mengeluarkan material-material vulkaniknya. Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) sebelumnya telah 24

2 menaikkan status Gunung Sinabung dari Siaga (Level III) menjadi Awas (Level IV) pada tanggal 24 November 2013 pukul WIB akibat aktivitas vulkanisnya yang terus meningkat dan mengancam keselamatan manusia, di mana hingga kini masih sering terjadi letusan-letusan dari Gunung Sinabung (vsi.esdm.go.id). Pada tanggal 11 Januari misalnya, letusan Gunung Sinabung yang terjadi menyebabkan abu vulkanik tersebar hingga sampai ke Kota Medan (news.detik.com). Masuknya zat lain ke dalam atmosfer seperti yang terjadi di Kota Medan akibat adanya sebaran abu vulkanik Gunung Sinabung tentu mengganggu kondisi atmosfer di Medan. Oleh karena itu Penulis melaksanakan penelitian untuk melihat bagaimana kondisi atmosfer ketika sebaran abu vulkanik Gunung Sinabung dilihat dari parameter pengamatan udara atas. Tujunnya adalah untuk mengetahui kondisi atmosfer ketika sebaran abu vulkanik Gunung Sinabung dilihat dari parameter pengamatan udara atas. Stabilitas vertikal udara ke atas merupakan gambaran kondisi fisis suatu parsel atau gugusan udara pada suatu kondisi ketinggian dan waktu yang sedemikian yang dapat berkembang dengan pengembangan teori dan persamaan fisika seperti hukum hidrostatika dan thermodinamika (Winarso, 2009). Terdapat tiga macam penurunan suhu terhadap ketinggian yaitu lapse rate udara sekitar (γ ), lapse rate adiabatik kering (γ ) dan lapse rate adiabatik basah (γ ), di mana lapse rate adiabatik kering bernilai 9.8 C/km dan lapse rate adiabatik basah bernilai 4. C/km (Prawirowardoyo, 199), yaitu stabil mutlak (γ γ γ ), labil bersyarat(γ γ γ ), dan labil mutlak (γ γ γ). Secara vertikal terdapat beberapa level (ketinggian) penting, yaitu Lifting Condensation Level (LCL),Convctive Condensation Level (CCL), Equilibrium Level (EL), dan ketinggian tropopause. Aerosol atmosferik dapat berasal dari sumber alami, misalnya letusan gunung berapi, permukaan darat dan laut, dan dapat berasal dari buatan manusia, seperti pembakaran bahan fosil dari industri atau kendaraan bermotor (Tjasyono, 200). 2. DATA DAN METODE Jenis penelitian ini adalah deskriptif analitik, yaitu suatu metode dalam meneliti status sekelompok manusia, suatu objek, suatu set kondisi, suatu sistem pemikiran dengan tujuan untuk membuat deskripsi, gambaran atau lukisan secara sistematis, faktual dan akurat mengenai fakta-fakta serta hubungan antar fenomena yang diselidiki (Nazir, 1998). Data-data yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari: a. Sandi TEMP Stasiun Meteorologi Kualanamu diperoleh dari Stasiun Meteorologi Kualanamu b. Data citra satelit AURA/OMI dan SUOMI NPP/OMPS diperoleh dari website Lokasi penelitian adalah Stasiun Meteorologi Kualanamu yang terletak pada 3 33' 3'' LU dan 98 40' 48'' BT. Gunung Sinabung Sinabung bejarak sekitar 80 kilometer pada arah barat daya Kota Medan di Kabupaten Karo, dengan titik koordinat 3 10' LU dan 98 23' BT dengan puncak tertinggi 2.40 meter. G. Meda Gambar 2.1 Lokasi Penelitian (Sumber: bakosurtanal.go.id) Pada lokasi penelitian tersebut, waktu kejadian yang akan diteliti adalah: - Bulan Januari - Bulan Januari Bulan-bulan tersebut diperoleh berdasarkan banyak dan sedikitnya letusan di bulan yang sama, dalam hal ini dilihat dari citra satelit AURA/OMI. 25

3 Jurnal Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Vol. 3 No.1, Maret 201 Meteorologi Kualanamu yang sudah diunduh, disimpan dalam format.txt berbentuk notepad serta dibuka dengan aplikasi RAOB 5. sesuai tanggal dan jam pengamatan yang diinginkan. Dalam listings dapat muncul beragam data-data olahan sandi TEMP yang dibutuhkan dalam penelitian, seperti suhu udara vertikal dan ketinggian untuk menentukan lapse rate, precipitable water, LCL (Lifted Condensation Level), CCL (Convective Condensation Level), EL (Equilibrium Level), ketinggian tropopause, dan kelembaban udara relatif (RH) vertikal. Selain melalui program RAOB, nilai LCL, CCL, dan EL dapat ditentukan dengan cara manual. Data-data tersebut ditampilkan dalam bentuk tabulasi maupun grafik untuk memudahkan dalam menganalisa. Gambar 2.2 Beberapa Gambaran Sebaran SO2 Januari (Sumber: so2.gsfc.nasa.gov). MULAI INFORMASI KEJADIAN LETUSAN GUNUNG SINABUNG 1 BULAN DENGAN LETUSAN KURANG INTENSIF (JANUARI ) 1 BULAN DENGAN LETUSAN INTENSIF (JANUARI ) SANDI TEMP STASIUN METEOROLOGI KUALANAMU OLAH DENGAN RAOB LAPSE RATE, PRECIPITABLE WATER, LCL, CCL, EL, KETINGGIAN TROPOPAUSE, KELEMBABAN UDARA (RH) VERTIKAL, TABULASI DAN GRAFIK ANALISA Gambar 2.3 Beberapa Gambaran Sebaran SO2 Januari (Sumber: so2.gsfc.nasa.gov). KESIMPULAN SELESAI Dalam penelitian ini, diolah data dari 2 (dua) bulan dengan kondisi banyak terjadi letusan Gunung Sinabung dan sedikit terjadi letusan Gunung Sinabung. Berdasarkan citra satelit AURA/OMI, maka Bulan Januari menjadi waktu dengan banyak letusan Gunung Sinabung dan Bulan Januari menjadi waktu dengan sedikit letusun Gunung Berapi. Selanjutnya dilakukan pengolahan data hasil pengamatan RASON Stasiun Meteorologi Kualanamu Bulan Januari dan Januari. Sandi TEMP Stasiun Gambar 2.4 Diagram Alir Penelitian Pada dasarnya stabilitas udara dapat dideteksi dari perubahan suhu ( T) terhadap ketinggian ( Z) yang disebut lapse rate (γ) : γ (2.1) Setelah data-data selesai diolah, maka dilaksanakan analisa dari tiap hasil olahan data. Ketinggian lapisan kondensasi dianalisa dengan membandingkan dengan bulan yang lain. Lapse rate dianalisa dengan melihat 2

4 Lapse Rate Adiabatik Basah = 4.9 C/km; < 4.9C/km = Stabil Lapse Rate Adiabatik Kering = 9.8 C/km ; > 9.8 C/km = Labil Lapse Rate Adiabatik Basah = 4.9 C/km; < 4.9C/km = Stabil Lapse Rate Adiabatik Kering = 9.8 C/km ; > 9.8 C/km = Labil Jurnal Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Vol. 3 No.1, Maret 201 perbandingan lapse rate lingkungan, lapse rate adiabatik basah dan lapse rate adiabatik kering. Kelembaban udara relatif (RH) vertikal dianalisa dengan melihat tingkat kelembaban lapisan bawah dan atas atmosfer, adakah pengaruh hadirnya aerosol dari debu vulkanik. RH vertikal dicocokkan dengan data precipitable water yang menunjukkan jumlah kandungan uap air di atmosfer (Mayangwulan, 2011). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Lapse Rate Lapse Rate Lapse Rate Adiabatik Basah = 4.9 C/km ; < 4.9 C/km = Stabil Lapse Rate Adiabatik Kering = 9.8 C/km; > 9.8 C/km = Labil Lapse Rate Lapisan 850 mb Lapse Rate Lapisan 925 mb Gambar 3.1 Grafik Lapse Rate Stamet Kualanamu Bulan Januari Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 4.1 bahwa nilai lapse rate udara lingkungan pada Bulan Januari secara keseluruhan adalah labil bersyarat, yaitu nilai lapse rate udara lingkungan berada di antara lapse rate adiabatik basah dan lapse rate adiabatik kering, di mana lapse rate adiabatik kering bernilai 9.8 C/km dan lapse rate adiabatik basah bernilai 4. C/km (Prawirowardoyo, 199). Lapse rate udara lingkungan pada Bulan Januari berada di antara,04 C/km sampai,85 C/km, sedangkan lapse rate udara lingkungan Bulan Januari berada di antara 5, C/km sampai,4 C/km. Kondisi labil bersyarat ini dapat dikatakan sebagai kondisi netral. Tetapi, untuk lapisan 925 mb, 850 mb, dan 00 mb terdapat lapse rate udara lingkungan yang lebih kecil daripada lapse rate adiabatic kering dalam beberapa waktu, baik pada Bulan Januari maupun Bulan Januari. Artinya pada lapisan-lapisan tersebut terbentuk lapisan stabil akibat abu vulkanik Gunung Sinabung, walaupun secara umum dalam kondisi labil bersyarat Lapse RateAdiabatik Basah = 4.9 C/km; < 4.9C/km = Stabil Lapse Rate Adiabatik Kering = 9.8 C/km ; > 9.8 C/km = Labil Lapse Rate Lapisan 00 mb 3.2 Lifting Condensation Level (LCL) Ketinggian (m) ' 4-00' 5-00' -00' -00' Grafik LCL Hasil Pengamatan Rason 8-00' 9-00' 10-00' ' 13-12' 14-12' Gambar 3.2 Grafik LCL Stamet Kualanamu Bulan Januari. Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 3.2 bahwa ketinggian Lifting Condensation Level (LCL) pada Bulan Januari umumnya memiliki ketinggian dan pola yang hampir sama dibandingkan ketinggian LCL pada Bulan Januari. Kondisi ini menunjukkan bahwa pada Bulan Januari yang banyak terjadi letusan Gunung Sinabung maupun pada Bulan Januari yang sedikit terjadi letusan Gunung Sinabung, ketinggian LCL tidak terlalu berpengaruh. Kondisi ini dikarenakan, LCL terbentuk karena adanya udara yang dipaksa terangkat dari permukaan bumi dan tidak terlalu berpengaruh apabila di atmosfer terbentuk lapisan abu vulkanik. 3.3 Convective Condensation Level (CCL) 15-12' Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 4.3 bahwa ketinggian Convective Condensation Level (CCL) pada Bulan Januari dan ketinggian CCL pada Bulan Januari sangat bervariasi dan tidak banyak perubahan mencolok. Namun beberapa kali di Bulan Januari ketinggian CCL mencapai lebih dari meter, yaitu tanggal 8, 22 dan 28 Januari. Kondisi ini kemungkinan terjadi akibat adanya kandungan abu vulkanik yang lebih dibandingkan hari lain pada Bulan Januari. Namun dalam hal ini tidak termasuk dalam pengolahan data mengenai kandungan abu vulkanik 1-12' 19-12' 20-12' 21-12' 22-12' 23-12' 24-12' 25-12' 2-12' 2-12' 28-12' 29-12' 30-12' 31-12' 2

5 Ketinggian (m) ' 4-00' 5-00' -00' -00' 8-00' 9-00' Gambar 3.3 Grafik CCL Stamet Kualanamu Bulan Januari Equilibrium Level (EL) Gambar 3.4 Grafik EL Stamet Kualanamu Bulan Januari. Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 3.4 bahwa ketinggian Equilibrium Level (EL) pada Bulan Januari umumnya lebih rendah dibandingkan ketinggian EL pada Bulan Januari. Bila dibandingkan dengan CCL sebelumnya, pada tanggal 8, 22, dan 28 Januari EL justru rendah. Kondisi ini menunjukkan ketebalan awal yang tidak terlalu besar, yaitu kira-kira 500 meter sampai meter, meskipun secara umum berbeda-beda. Kondisi ini kemungkinan akibat perbedaan kandungan abu vulkanik dibandingkan hari-hari lain di Bulan Januari yang dalam hal ini tidak termasuk dalam pengolahan data mengenai kandungan abu vulkanik. 3.5 Tropopause Ketinggian (m) ' 4-12' 5-12' -12' -12' Grafik CCL Hasil Pengamatan Rason 8-12' 9-12' ' ' 13-00' 12-12' 14-00' 13-12' 15-00' 14-12' 15-12' Grafik CCL-EL Hasil Pengamatan Rason 18-00' Grafik Tropopause Hasil Pengamatan Rason Gambar 3.5 Grafik Tropopause Stamet Kualanamu Bulan Januari. 1-12' 20-00' 19-12' ' 23-00' 24-00' 24-00' 25-00' 25-00' 2-00' 2-00' 2-00' 2-00' 28-00' 28-12' 29-00' 29-12' 30-00' 30-12' ' Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 3.5 bahwa ketinggian tropopause pada Bulan Januari umumnya lebih rendah dibandingkan ketinggian tropopause pada Bulan Januari. Namun, pada tanggal 1 sampai 10 Januari serta tanggal 15 sampai 23 Januari terjadi penurunan ketinggian tropopause yang cukup drastis. Kondisi ini terjadi pada Bulan Januari yang banyak terjadi letusan Gunung Sinabung. Dilihat dari ketinggiannya, letusan Gunung Sinabung bukan termasuk letusan yang cukup hebat, karena yang tertinggi hanya mencapai meter, tidak sampai melewati troposfer. Akibat letusan yang tidak terlalu hebat inilah tropopause mengalami penurunan karena abu vulkanik Gunung Sinabung hanya berada di lapisan troposfer. 3.5 Precipitable Water Precipitable Water (mm) ' Grafik Precipitable Water Hasil Pengamatan Rason 4-00' 5-00' -00' -00' 8-00' 9-00' 10-00' 11-12' 12-12' 13-12' 14-12' 15-12' Gambar 3. Grafik Precipitable Water Stamet Kualanamu Bulan Januari. Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 3. bahwa banyaknya precipitaable water pada Bulan Januari umumnya lebih rendah dibandingkan pada Bulan Januari. Khususnya pada tanggal 8 sampai 9 Januari serta tanggal 19 sampai 23 Januari, jumlah precipitable water yang teramati sangat sedikit, di mana jumlah uap air yang terkandung di atmosfer Kota Medan yang berpotensi menjadi hujan lebih sedikit dibandingkan Bulan Januari. Banyaknya abu vulkanik yang tersebar di atmosfer sekitar Medan memiliki sifat menyerap uap air atau disebut higroskopis. Sifat abu vulkanik atau aerosol inilah yang menyebabkan rendahnya kadar uap air yang 1-12' 19-12' 20-12' 22-12' 23-12' 24-12' 25-12' 2-12' 2-12' 28-12' 29-12' 30-12' 31-12' 28

6 berpotensi menjadi hujan di Bulan Januari. 3. Kelembaban Udara Relatif Vertikal RH (%) RH Lapisan 00 mb Gambar 3. Grafik RH Lapisan 00 mb Stamet Kualanamu Bulan Januari. Januari tahun dan, terlihat pada Gambar 3. bahwa kelembaban udara relatif vertikal pada Bulan Januari dan pada Bulan Januari di lapisan 00 mb cenderung lebih rendah pada Bulan Januari dibandingkan pada Bulan Januari. Sama halnya seperti precipitable water, kelembaban udara relatif juga berhubungan dengan uap air. Sifat higroskopis dari abu vulkanik atau aerosol tersebutlah yang menyebabkan berkurangnya kadar uap air di tiap lapisan atmosfer dan menyebabkan turunnya kelembaban udara relatif di lapisan 00 mb. 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengolahan data dan pembahasan selama periode Bulan Januari dan yaitu saat kejadian letusn Gunung Sinabung, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Nilai lapse rate udara lingkungan pada Bulan Januari dan Bulan Januari secara umum labil bersyarat atau kondisi netral dengan beberapa waktu pada lapisan 925 mb, 850 mb dan 00 mb memiliki kondisi stabil akibat sebaran abu vulkanik, 2. Ketinggian Lifting Condensation Level (LCL) tidak terlalu terpengaruh oleh adanya sebaran abu vulkanik Gunung Sinabung, 3. Pada beberapa waktu, ketinggian Convective Condensation Level (CCL) jauh lebih tinggi dibandingkan hari lain di Bulan Januari dengan ketinggian Equilibrium Level (EL) yang cukup rendah, kemungkinan terdapat perbedaan kandungan abu vulkanik Gunung Sinabung yang tersebar pada saat itu. 4. Ketinggian tropopause lebih rendah pada Bulan Januari dibandingkan Bulan Januari. 5. Kelembaban relatif (RH) vertikal dan precipitable water menurun pada Bulan Januari akibat sifat higroskopis dari abu vulkanik Gunung Sinabung. 4.2 Saran Hasil penelitian ini merupakan studi awal mengenai pengaruh abu vulkanik Gunung Sinabung terhadap parameter-parameter stabilitas vertikal atmosfer di kawasan sekitar Kota Medan. Secara operasional hasil penelitian ini belum bisa menjadi landasan teori, sehingga masih diperlukan penelitian lebih lanjut. Tetapi hasil penelitian ini bisa menjadi wawasan tambahan terhadap kondisi atmosfer di sekitar Kota Medan. Untuk kedepannya diharapkan akan ada penelitian untuk waktu yang lebih panjang, yaitu sepanjang terjadinya letusan Gunung Sinabung (tahun 2013 sampai saat ini) dan membahas mengenai kandungan abu vulkanik yang dikeluarkan oleh Gunung Sinabung pada setiap letusan. Hasil penelitian tersebut dapat menjelaskan lebih detail bagaimana sebenarnya kondisi atmosfer ketika adanya sebaran abu vulkanik Gunung Sinabung. DAFTAR PUSTAKA AWS/Tr-9/00., 1990, The Use Of The Skew T, Log P Diagram In Analysis And Forecasting, (Illinois: Scott Air Force Base ) Mayangwulan, Potensi Badai Guntur Berdasarkan Prameter Kelembaban, Labilitas Udara, dan Mekanisme Pengangkatan (Studi Kasus: Di Bandar Udara Frans Kaisiepo Biak), ITB, Bandung 29

7 Nazir, Moh., Metode Penelitian, Ghalia Indonesia, Jakarta Prawirowardoyo, S., 199. Meteorologi, Institut Teknologi Bandung, Bandung Tjasyono, B. 200, Mikrofisika Awan dan Hujan, BMG, Jakarta 0/24488/10/ (diakses tanggal Desember ) vsi.esdm.go.id (diakses tanggal 1 Desember ) (diakses tanggal 10 Desember ) ml (diakses tanggal 12 Desember ) 30