SENSITIVITAS RADAR CUACA DOPPLER C-BAND (CDR) TERHADAP KEJADIAN ANGIN PUTING BELIUNG DI KECAMATAN SIBORONGBORONG TANGGAL 29 JANUARI 2013

Transkripsi

1 SENSITIVITAS RADAR CUACA DOPPLER C-BAND (CDR) TERHADAP KEJADIAN ANGIN PUTING BELIUNG DI KECAMATAN SIBORONGBORONG TANGGAL 29 JANUARI 2013 Yahya Darmawan 1, Christin Afrin Matondang 2 1,2 BBMKG Region I, Jl. Ngumban Surbakti No. 15, Sempakata, Medan, yahya_darmawan@yahoo.com; dazzling_frinz@yahoo.com Abstrak - Radar Cuaca Doppler C-band (CDR) telah dioperasikan di Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah I (BBMKG Wilayah I) sejak 08 April Sebagai sebuah sistem yang berorientasi pada sebuah tujuan maka perlu dilakukan evaluasi terhadap kemampuan dan sensitivitas radar cuaca di BBMKG Wilayah I dalam mendeteksi adanya fenomena perubahan cuaca khusunya untuk fenomena cuaca yang jauh dari sumber radar dan berada pada topografi yang tinggi. Sebagai studi kasus dalam mengevaluasi sensitivitas radar cuaca BBMKG Wilayah I, maka telah dilakukan analisa kejadian angin puting beliung pada tanggal 29 Januari 2013 di kecamatan siborongborong, kabupaten tapanuli utara, propinsi sumatera utara. Dengan menggunakan produk turunan data radar cuaca CDR yaitu CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator), PPI (Plan Position Indicator), VIL (Vertical Integrated Liquid Water Content), Storm Track serta divalidasi dengan menggunakan Citra satelit MTSAT (Multi-functional Transport Satellites), Radar Cuaca Doppler C-band (CDR) di BBMKG Wilayah I terbukti mampu dan sensitif dalam mendeteksi kejadian angin puting beliung di kecamatan siborongborong, tapanuli utara yang terletak kurang lebih 145 km dari sumber radar (Medan). Kata-kata kunci : Radar Cuaca, Doppler, C-band, Angin Puting Beliung 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Sejak Desember 2009, Radar Cuaca Doppler C-Band (CDR) telah diinstal di Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BBMKG) Wilayah I. CDR ini telah resmi di gunakan sejak tanggal 08 April Radar cuaca Doppler C-Band memiliki kemampuan untuk mendeteksi badai, angin siklon tropis, hujan ektrim, berbagai fenomena penting yang berkaitan dengan cuaca termasuk untuk prediksi ke depan jumlah curah hujan secara kuantitatif yang akan terjadi mendatang (Diao et al., 2011). Radar cuaca ini bertujuan untuk mendukung penyediaan informasi cuaca untuk wilayah Sumatera Utara dan sekitarnya. Radar Doppler C-Band bekerja berdasarkan prinsip Doppler sehingga sering disebut dengan Doppler Radar. Jenis Doppler Radar adalah satu-satunya instrumen penginderaan jauh yang dapat mendeteksi jejak angin dan mengukur kecepatan radial, baik dalam udara yang bersih ataupun dalam lokasi curah hujan yang lebat yang ditutupi oleh awan (Tanjung, 2011). Namun, Radar Cuaca Doppler C-Band juga memiliki kelemahan seperti keterbatasan rekaman terhadap topografi. Misalnya untuk daerah pegunungan maka hasil radar di daerah yang tertutupi pegunungan akan berkurang keakuratan datanya (Tanjung, 2011). Pada tanggal 29 Januari 2013 sekitar pukul WIB telah terjadi hujan disertai angin puting beliung yang melanda Kecamatan Siborong-borong, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara. Ada tiga desa yang terkena terkena dampak bencana tersebut yaitu Desa Pohan Tonga, Desa Lobu Siregar dan Desa Siborongborong. Di Desa Pohan Tonga terdapat empat rumah yang rusak, di Desa Lobu Siregar II terdapat satu rumah yang rusak, dan di Desa Siborong-Borong II juga satu rumah yang rusak. Kerusakan terutama di bagian atap ( 2013).

2 Kecamatan Siborongborong terletak sekitar 145 km dari lokasi radar (Medan). Selain itu, topographi kecamatan Siborongborong juga tergolong dalam dataran tinggi (> 100 msl). Merujuk pada keterbatasan radar Doppler - band terhadap variasi topografi, maka perlu dilakukan penelitian untuk menganalisa sejauh mana sensitivitas radar cuaca Doppler C-Band (CDR) di BBMKG Wilayah I dalam mendeteksi kejadian bencana angin puting beliung dimana lokasi kejadian berada jauh dari lokasi dan memiliki topografi yang tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa sensitivitas radar cuaca Doppler C-band (CDR) di BBMKG Wilayah I terhadap kejadian angin puting beliung di Siborongborong, Kabupaten Tapanuli Utara tanggal 29 januari Analisa dilakukan secara kualitatif dengan menggunakan data radar cuaca Doppler C-band (CDR) serta didukung dengan data citra satelit MTSAT (Multifunctional Transport Satellites) Tinjauan Pustaka Radar (Radio Detection and Ranging) dapat dipergunakan untuk menemukan dan menjelaskan lokasi sebuah obyek dan menentukan jarak antara obyek dan radar menggunakan gelombang radio (Büyükbas et al., 2006). Tipe radar yang terdapat di BBMKG Wilayah I adalah Radar Cuaca Doppler C-Band (CDR) yang dikembangkan oleh EEC (Enterprise Electronics Corporation) yang memiliki daya jangkau hingga 250 km dari pusat radar. Radar dengan jenis C-Band sering digunakan untuk pemantauan cuaca karena memiliki beberapa keuntungan yaitu harga pembelian dan operasional yang relatif murah di bandingkan jenis radar X-band dan S-band, tingkat atenuasi menengah dibandingkan jenis X-band dan S- band. Selain itu, Radar C Band untuk mengamati angin dan badai atau cuaca ekstrim (Holleman, 2010) Awan Cumulunimbus (Cb) Salah satu penyebab terjadinya hujan deras di sertai angin puting beliun yaitu keberadaan Awan Cumulunimbus (Cb) yang besar, ganas, menjulang tinggi. Awan Cb dikenal sebagai awan hujan yang disertai angin kencang dan petir. Dasar awan cumulonimbus antara meter, sedangkan puncaknya dapat mencapai ketinggian 15 Km atau ketinggian tropopause. Dalam awan cumulonimbus dapat terjadi batu es (hail), guruh, kilat, hujan deras dan kadang-kadang terjadi angin ribut (puting beliung). Terdapat tiga fase pembentukan awan cb yaitu fase tumbuh, fase dewasa dan fase pelenyapan (Tjahyono, 1999). Pada fase dewasa, terjadi aliran udara naik dan turun dan juga arus geseran memuntir yang dalam kondisi tertentu tabung puntiran angin dapat menerobos sampai ke bumi mirip belalai gajah sehingga menimbulkan angin puting beliung. Angin puting beliung memiliki periode kurang dari 5 menit dan mempunyai kecepatan kurang lebih knots, sifatnya lokal dan kerusakan yang diakibatkannya kisaran radius 5 10 km. 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Data dan Lokasi Penelitian Data Untuk mendukung penelitian ini digunakan beberapa data sebagai berikut : 1. Citra Radar Cuaca Doppler C-Band (CDR) tanggal 29 Januari 2013 pukul s.d UTC. (Parameter data yang digunakan yaitu Pulse Repetition Frequency = 500, Gatewidth = 500 m,

3 Gates = 1000, maximum range = 250 m, wavelength = m, Nyquist = 38.9 knots) 2. Citra MTSAT tanggal 29 Januari 2013 Pkl s.d UTC Lokasi Penelitian Lokasi penelitian dalam penelitian ini yaitu kecamatan Siborong-borong, Kabupaten Tapanuli Utara. Kecamatan ini berada pada koordinat LU LU dan BT BT. Berdasarkan data topografi SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), kecamatan siborongborong berada pada ketinggian s.d msl. bergantung pada jarak dan ketinggian CAPPI yang ingin kita hasilkan (Büyükbas et al., 2006). 2. PPI (Plan Position Indicator) PPI adalah tampilan yang paling sering digunakan pada radar dan dihasilkan dalam waktu singkat dibandingan dengan scan volume. PPI menunjukan penyebaran parameter data yang dipilih (Z, R, V W atau ZDR) pada sudut elevasi permukaan yang tetap (mendekati 0 0 ) (Büyükbas et al., 2006). Produk PPI klasik paling baik untuk mendapatkan gambaran situasi (reflektivitas) pada jarak yang lebih jauh (Wardoyo, 2013). 3. VIL (Vertical Integrated Liquid Water Content) VIL adalah untuk memberikan prakiraan kandungan air yang cepat pada tempat / lapisan atmosfer yang diinginkan pengguna untuk mengindikasikan potensi curah hujan pada contohnya badai yang hebat (Wardoyo, 2013). Gambar 1. Lokasi penelitian 2.3. Metode Penelitian Metode penelitian dalam penelitian ini dibagi menjadi 2 (dua) tahap utama yaitu analisa citra radar cuaca dan analisa citra MTSAT. Pada langkah pertama, maka citra radar harus di create menjadi beberapa produk citra radar yang berbeda. Dalam penelitian ini, ada 5 (lima) produk citra radar yang dipakai yaitu : 1. CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator) CAPPI adalah irisan horisontal melalui atmosfer oleh karena itu diperlukan sebuah scan volume PPI di beberapa sudut elevasi. Jumlah sudut dan spasi CAPPI 4. Storm Track Strom Track menunjukan pergerakan cell yang menunjukan keberadaan badai secara berurutan. StormTrack menyediakan informasi lokasi-lokasi pusat badai pada beberapa periode waktu (EEC, 2010). Langkah kedua yaitu melakukan perbandingan antara hasil analisa menggunakan Citra Radar Cuaca dengan hasil dari Citra MTSAT. MTSAT adalah satelit cuaca Jepang yang mengorbit geosynchronous, merupakan wahana antariksa yang memiliki tiga - axis stabilized dan membawa dua misi utama yakni misi meteorologi dan komunikasi penerbangan (JMA, 2013).

4 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Citra Radar Cuaca Doppler C-band (CDR) Analisa kejadian angin puting beliung di Kecamatan Siborongborong, Tapanuli Utara akan dilakukan secara bertahap berdasarkan produk-produk turunan dari citra radar cuaca Doppler C-Band yaitu CAPPI (Z), PPI (V), VIL dan Storm Track. Berdasarkan produk turunan citra radar cuaca CAPPI (29/01/2013; UTC), terlihat adanya 2 cell awan cb dengan nilai reflektifitas maksimum mencapai 48 dbz yang sedang berkembang di sekitar wilayah Siborongborong. Kedua cell tersebut secara berurutan ditunjukan oleh lingkaran merah dan biru pada Gambar 2. Gambar 3. Cross section produk turunan citra radar : CAPPI (Z) ;(29/01/2013; UTC) pada cell awan pertama (a) dan pada cell awan kedua (b). Pada pukul UTC, kedua cell awan Cb tersebut saling mendekat (gambar 4.a.) dan akhirnya pada pukul UTC menyatu menjadi sebuah cell awan Cb tunggal yang ditandai peningkatan jumlah cell awan berwarna merah (Gambar 4.b.). Cell awan berwarna merah mengindikasikan peningkatan jumlah awan dengan reflektifitas yaitu sekitar 48 dbz. Gambar 2. Produk turunan citra radar : CAPPI (Z); (29/01/2013; UTC). Terdapat dua cell awan pada lokasi penelitian dengan reflektifitas : 48 dbz. Awan 1 : lingkaran merah dan Awan 2 : lingkaran biru. Irisan vertikal (cross section) dari cell awan pertama (lingkaran merah) ditunjukkan pada gambar 3.a. Pada cell pertama, cell berwarna orange mendominasi pada ketinggian 2 s.d. 8 km. Pada ketinggian diatasnya ( 8 s.d. 15 km), terlihat dominasi oleh cell berwarna hijau. Pada irisan vertikal untuk cell kedua (Gambar 3.b.), cell berwarna orange juga mendominasi pada cell ini. Pada kedua irisan vertikal awan, terdapat cell berwarna merah yang jumlahnya masih sedikit. Ketinggian awan kedua lebih tinggi dibandingkan awan pertama. (a) (b) (c) Gambar 4. Perubahan citra radar : CAPPI (Z); (29/01/2013 pada Pkl UTC (a); Pkl UTC (b) and Pkl UTC (c). Berdasarkan irisan vertikal (cross section) dari produk citra radar CAPPI (Z) untuk pukul UTC (Gambar 3), pukul UTC (gambar 5.a.) dan pukul UTC (gambar 5.b.), pada pukul UTC cell awan berwarna merah (reflektifitas tinggi) mulai terbentuk. Pada pukul UTC adalah puncak pertumbuhan awan cell berwarna merah yang menandakan peningkatan nilai reflektifitas awan. Cell berwarna merah mulai meluruh dan menghilang pada pukul UTC.

5 Citra Strom Track memperlihatkan terjadinya badai di sekitar lokasi kejadian yang muncul pada pukul UTC (gambar 8). Badai tersebut menghilang setelah pukul UTC. (a) (b) Gambar 5. Cross section produk turunan citra radar : CAPPI (Z); Tanggal 29/01/2013); Pukul UTC (a) dan Pukul UTC (b). Berdasarkan Citra PPI (V), kecepatan radial disekitar siborongborong lebih dari 19.2 knots dimana cell berwarna merah tua dan hijau cyan mendominasi di sekitar lokasi kejadian pada pukul UTC (gambar 6). Gambar 6. Cross section produk turunan citra radar : PPI (V); (29/01/2013 pada Pkl UTC. Berdasarkan produk citra radar VIL mengindikasikan perubahan warna cell yang signifikan pada daerah siborongborong. Pada gambar 7, terlihat adanya sebuah spot warna biru tua dan distribusi cell berwarna biru muda yang menutupi daerah siborongborong pada pukul UTC. Gambar 8. Produk turunan citra radar Strom Track (29/01/2013; pukul UTC) Citra Satelit MTSAT Untuk mendukung hasil analisa radar, dalam penelitian ini digunakan hasil Citra Satelit MTSAT. Dalam pengolahan citranya, MTSAT diolah dengan menggunakan bantuan software SATAID (Satellite Animation and Interactive Diagnosis). SATAID adalah sebuah software yang digunakan untuk visualisasi dan manipulasi data citra satelit, NWP (numerical weather prediction), hasil pengamatan dan data (JMA, 2013). Berdasarkan data citra MTSAT IR2 29/01/2013, pada pukul UTC terlihat adanya liputan awan cb di sekitar wilayah Siborong-borong dengan suhu puncak awan -45 C. Gambar 7. Produk turunan citra radar : VIL; (29/01/2013 pada Pkl UTC. Gambar 9. Citra MTSAT pukul UTC.

6 Pada Pukul UTC awan Cb tersebut semakin berkembang ditandai dengan suhu puncak awan yang mencapai -65 C (gambar 10). Pada Pukul UTC pertumbuhan awan di sekitar wilayah siborong-borong sudah mulai meluruh. Gambar 10. Citra MTSAT pukul UTC Cross section citra satelit MTSAT memperlihatkan suhu puncak awan mencapai C pada pukul UTC (gambar 11). Gambar 11. Cross section Citra MTSAT jam UTC 3.2. Pembahasan Reflektifitas sangat dipengaruhi jumlah gelombang yang dipantulkan dan kembali diterima oleh receiver radar. Reflektifitas gelombang yang tinggi mengindikasikan keberadaan obyek yang lebih padat densitasnya sehingga memantulkan lebih banyak gelombang ke receiver. Pada hasil produk CAPPI (Z) mengindikasikan adanya keberadaan awan cb dapat ditunjukan dengan nilai reflektifitas dalam sebuah cell (Gambar 2). Irisan vertikal (cross section) pada pukul UTC dari produk CAPPI (Z) memperlihatkan dominasi warna orange dan sedikit warna merah. Degradasi warna orange menunjukan nilai reflektifitas antara dbz. Sedangkan warna merah memperlihatkan nilai reflektifitas 48 dbz. Hal tersebut mengindikasikan bahwa awan Cb telah memulai fase tumbuh pada pukul UTC (gambar 3) sedangkan fase dewasa terjadi pada pukul UTC. Pada pukul UTC, awan cb telah memasuki fase pelenyapan. Berdasarkan hasil analisa produk PPI, memperlihatkan adanya kenaikan kecepatan radial yaitu diatas 19 knots yang terjadi pada pukul UTC di sekitar kecamatan Siborongborong (gambar 7). Produk radar cuaca VIL menunjukan adanya peningkatan potensi uap air yang terkandung di dalam awan yaitu dengan harga maksimal 15 Kg/m 2 di Kecamatan Siborongborong dibandingkan dengan wilayah yang lainnya. Potensi uap air yang tinggi berbanding lurus dengan tingginya potensi terjadinya hujan lebat dan angin puting beliung sebagai efek dari pembentukan awan cb. Selain itu, produk citra radar Storm Track mendeteksi terjadinya sebuah badai di Kecamatan Siborongborong yaitu pada pukul UTC. Storm Track memperlihatkan bahwa badai tersebut meluruh setelah pukul UTC (gambar 8). Hasil analisa citra satelit MTSAT memperlihatkan bahwa suhu puncak awan meningkat dari pukul UTC ke pukul UTC yaitu sebesar C menjadi C (gambar 9 dan 10). Semakin rendah suhu puncak awan mengindikasikan tingginya peluang terbentuknya awan cb. Hal tersebut menunjukan bahwa pembentukan awan cb terbanyak telah terjadi pada sekitar pukul UTC. Dari hasil analisa citra radar cuaca Doppler C-band dan satelit MTSAT menunjukkan bahwa angin puting di kecamatan siborongborong pada tanggal 29 Januari 2013 terjadi pada pukul UTC atau pukul WIB.

7 Angin puting beliung tersebut merupakan hasil dari sebuah cell awan cb tunggal sehingga angin puting beliung tersebut hanya menimpa wilayah kecamatan siborongborong (bersifat lokal). 4. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai sebagai berikut: 1. Puncak kejadian Angin Puting Beliung di daerah Siborong-borong terjadi pada tanggal 29 Januari 2013 sekitar pukul UTC atau WIB. 2. Angin Puting Beliung yang terjadi di kecamatan siborong-borong adalah dari aktivitas cell awan cb tunggal sehingga kejadian angin puting beliung ini bersifat lokal. 3. Radar Cuaca Doppler C band (CDR) di BBMKG Wilayah I mampu dan sensitif untuk mendeteksi kejadian puting beliung yg terjadi di wilayah siborongborong dengan jarak lokasi kejadian ± 145 km dari sumber Radar dan memiliki topografi yang tinggi. 4. Gabungan dari produk turunan citra radar cuaca Doppler C-abnd (CDR) yaitu CAPPI (Z), PPI (V), VIL dan Storm Track dapat digunakan sebagai referensi dalam menganalisa fenomena cuaca yang terjadi sekitar 145 km dari sumber radar. DAFTAR PUSTAKA BAHAR, Y Peranan Radar dan Satelit Cuaca dalam Mendukung Kegiatan Pengamatan Meteorologi yang dilakukan oleh BMKG. S1 Skripsi, IPB BÜYÜKBAS, E., SIRECI, O., HAZER, A., I., T., MACIT, A. & GECER, C Training Material on Weather Radar Systems. WMO. DIAO, X., ZHU, J. & LIU, Z Analysis of Three Supercell Storms with Doppler Weather Radar Data. Acta Meteorologi Sinica, 25, EEC EDGE 5 user manual. EEC. HOLLEMAN, I Wind observations with Doppler weather radar [Online]. KNMI. Available: bservations_with_doppler_weather_radar [Accessed April ]. TANJUNG, D. M. M Processing Data Radar Cuaca C-Band Doppler untuk Curah Hujan. Skripsi Sarjana, Institut Pertanian Bogor. TJAHYONO, B Klimatologi Umum, Bandung, Penerbit ITB. WARDOYO, E Radar Cuaca - Pengantar II "Materi Produk Radar"Jakarta Angin Puting Beliung Landa Tapanuli Utara, 2 Orang Terluka [Online]. Medan. Available: /10/angin-puting-beliung-landatapanuli-utara-2-orang-terluka [Accessed 04 April 2013]. JMA