KAJIAN DOUBLE SEA BREEZE MENGGUNAKAN PERMODELAN WRF-ARW TERHADAP KONDISI CUACA DI NABIRE

Transkripsi

1 KAJIAN DOUBLE SEA BREEZE MENGGUNAKAN PERMODELAN WRF-ARW TERHADAP KONDISI CUACA DI NABIRE Eusebio Andronikos Sampe, Achmad Zakir Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (STMKG), Tangerang Selatan Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta eusebio.andronikos@yahoo.com Abstrak Nabire merupakan salah satu daerah dengan letaknya berada dekat dengan garis ekuator. Letak Nabire berbentuk U mengarah ke utara sehingga keadaan cuaca di wilayah Nabire mempunyai karakteristik cuaca yang berbeda dengan keadaan cuaca yang letaknya jauh dari pantai, keadaan ini dimungkinkan akibat adanya angin lokal permukaan, angin lokal permukaan ini umumnya dikaitkan dengan angin darat dan angin laut. Dengan menggunakan Weather Research and Forecasting-Advanced Research WRF (WRF-ARW) dilakukan penelitian untuk mempelajari interaksi double sea breeze di wilayah Nabire sekitar teluk Cendrawasih. Dari penelitian didapatkan hasil bahwa sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan hujan sangat lebat, ditunjukkan dengan pola pertemuan arus angin dari teluk cendrawasih yang lebih dominan dibandingkan dengan dari laut Arafuru, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar Nabire. Sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan hujan sedang, ditunjukkan dengan pola arus angin dari teluk Cendrawasih lebih dominan dibandingkan dengan dari laut Arafuru, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar wilayah daratan yang posisinya jauh dari Nabire sedangkan sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan tidak terjadi hujan, ditunjukkan dengan pola pertemuan arus angin dari laut Arafuru lebih dominan dibandingkan dengan dari teluk Cendrawasih, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar Nabire. Interaksi double sea breeze umumnya terjadi pada siang sampai dengan sore hari yaitu pada pukul WIT. Ketinggian vertikal umumnya mencapai ketinggian antara lapisan 950 mb sampai dengan lapisan 800 mb. Kata kunci : double sea breeze, wrf-arw, ketinggian vertikal Abstract Nabire is one area with its location was close to the equator. Nabire U-shaped layout leads to the north so the weather for Nabire region has different weather characteristics with the weather situation which is far from the beach, this state is made possible by local surface wind, surface winds are generally associated with onshore winds and sea breezes. By using the Weather Research and Forecasting Advanced Research WRF (WRF-ARW) conducted research to study the interaction of double sea breeze in the area around the bay Cendrawasih Nabire. The research showed that double sea breeze circulation associated with very heavy rain, its indicated by the pattern of the current meeting winds from the Cendrawasih bay is more dominant than the sea of Arafuru, which form convergence area around Nabire. Circulation double sea breeze associated with moderate rain, as indicated by the pattern of wind flows from Cenderawasih bay is more dominant than the sea Arafuru, which form convergence area around of the land which position is far from Nabire, while the circulation of the double sea breeze associated with no rain, indicated by the pattern of the current meeting the sea breeze from Arafuru sea more dominant than those of the Cendrawasih bay, which form convergence area around Nabire. The interaction of double sea breeze usually occurs in the afternoon until the early evening is at 14:00 to 16:00 CET. The vertical height generally reach a height between 950 mb up to 800 mb layers. Keywords : double sea breeze, wrf-arw, vertical height 1

2 1. PENDAHULUAN Nabire merupakan salah satu daerah dengan letaknya berada dekat dengan garis ekuator, yang memiliki pola hujan ekuatorial dengan puncak berada pada bulan April dan September. Letak Nabire berbentuk U mengarah ke utara sehingga keadaan cuaca di wilayah Nabire mempunyai karakteristik cuaca yang berbeda dengan keadaan cuaca yang letaknya jauh dari pantai, keadaan ini dimungkinkan akibat adanya angin lokal permukaan, angin lokal permukaan ini umumnya dikaitkan dengan angin darat dan angin laut. Tabel 1. Tanggal data FNL yang digunakan Bulan Tanggal Hujan Sangat Lebat Hujan Sedang Tidak Hujan Juli Gambar 2. Peta Domain WRF-ARW Domain 1, 2, dan 3 berada pada center point yang sama yaitu ' BT dan ' LS dengan dengan pengaturan skema parameterisasi sebagai berikut : Gambar 1. Peta Kabupaten Nabire Memperhatikan topografi wilayah Nabire yang berada dekat dengan teluk Cendrawasih yang karakteristik cuacanya dipengaruhi oleh angin permukaan, sehingga penulis tertarik untuk mengkaji hal tersebut, yaitu meneliti tentang sirkulasi double sea breeze di daerah Nabire pada saat terjadi hujan sangat lebat dua hari berturut turut, saat terjadi hujan sedang dua hari berturut-turut dan pada saat tidak terjadi hujan dua hari berturut turut. 2. DATA DAN METODE Adapun data yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Data synop permukaan Stasiun Meteorologi Nabire unsur cuaca arah dan kecepatan angin serta kelembaban udara 2. Data FNL (Final Analysis) sebagai data input model WRF yang diunduh dari dengan resolusi spasial 10 x 10 dan resolusi temporal 6 jam adalah tanggal 14 dan 15 Juli 2013 pukul sampai dengan pukul UTC, tanggal 20 Juli 2013 pukul sampai dengan UTC kecuali tanggal 21 Juli 2013 pukul sampai dengan pukul UTC serta tanggal 27 dan 28 Juli 2013 pukul sampai dengan pukul UTC. Tabel 2. Skema Parameterisasi model WRF- ARW Skema Parameterisasi Angka Pilihan Skema Mikrofisis 3 WSW-3 Cumulus 1 Kain-Fritsch Radiasi Gelombang Pendek 1 Dudhia Radiasi Gelombang Panjang 1 RRTM PBL YSU 1 Setelah membuat domain, langkah selanjutnya adalah memulai proses running model WRF untuk kemudian menghasilkan data *.nc. File *.nc ini kemudian akan diolah lebih lanjut melalui WPS (WRF Post- Processing) agar menghasilkan file berekstensi *.ctl dan *.dat yang akan ditampilkan melalui aplikasi GrADS. Metode verifikasi menggunakan pendekatan secara statistik dilakukan dengan beberapa langkah yaitu: 1. Metode korelasi dilakukan untuk mengetahui kuat tidaknya hubungan antara data hasil olahan WRF-ARW dengan data observasi. Koefisien korelasi dapat dirumuskan sebagai berikut : n n n i=1 x i y i i=1 x i n i=1 y i n n i=1 x 2 i ( n i=1 x i ) 2. n n i=1 y 2 i ( n i=1 y i ) 2 Dimana: r(x,y) = koefisien korelasi x = nilai observasi y = nilai data hasil WRF-ARW 2

3 2. Metode Root Mean Square Error (RMSE), digunakan untuk mengetahui besarnya penyimpangan yang terjadi antara nilai olahan hasil model (WRF-ARW) dibandingkan dengan data observasi (Yushar, 2015). Rumus RMSE dituliskan sebagai berikut : Σ(F O)2 = N Dimana : F = nilai data hasil WRF-ARW O = nilai data hasil observasi n = banyaknya data Secara garis besar, metode yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian tergambar dalam diagram alur kerja berikut : hampir sama atau hubungan yang searah antara hasil output WRF dan observasi) dengan nilai RMSE sebesar Sementara untuk tanggal 20 ditunjukan dari nilai korelasi sebesar (pola yang hampir sama antara hasil output WRF dan observasi) dengan nilai RMSE sebesar 0.52 dari komponen U (zonal). Selanjutnya antara komponen V observasi dan komponen V hasil output WRF sebesar ditunjukan dengan nilai korelasi sebesar +0.1 (pola yang hampir sama antara hasil output WRF dan observasi) dengan nilai RMSE sebesar Saat terjadi hujan sangat lebat Tanggal 27 Juli 2013 a. Jam UTC (12.00 WIT) Gambar 3. Diagram Alir Penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Verifikasi Nilai korelasi dan RMSE hasil dari running model dengan data pengamatan permukaan ditampilkan pada Tabel 3. Tabel 3. Nilai Korelasi dan RMSE dari hasil running model bila dibandingkan dengan hasil Observasi Berdasarkan hasil perhitungan statistik, diperoleh untuk tanggal 27 nilai korelasi antara komponen V observasi dan komponen V hasil output WRF sebesar (pola yang Gambar 4. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. konvergensi di sekitar Nabire, yang sampai dengan utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan lapisan 550 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju 3

4 b. Jam UTC (13.00 WIT) Gambar 5. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. sampai dengan utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>65%). kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan 550 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju c. Jam UTC (14.00 WIT) Gambar 6. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. sampai dengan utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>75%). kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju Tanggal 28 Juli 2013 a. Jam UTC (15.00 WIT) Gambar 7. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah utara yaitu dari arah teluk 4

5 cendrawasih hingga lapisan 800 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 850 mb sampai dengan lapisan 650 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak semakin lemah mendekati wilayah Nabire. b. Jam UTC (16.00 WIT) Gambar 8. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. dengan profil kelembaban udara cukup basah (>80%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hngga lapisan 950 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 850 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak semakin lemah mendekati wilayah Nabire. Gambar 9. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang menyebabkan kandungan uap air diatas wilayah tersebut cukup lembab. Pada kondisi angin permukaan bertiup dari arah utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). kelembaban udara cukup lembab (>75%) yang berada antara lapisan 850 mb sampai dengan lapisan 600 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju b. Jam UTC (15.00 WIT) 3.3 Saat terjadi hujan sedang Tanggal 20 Juli 2013 a. Jam UTC (14.00 WIT) 5

6 Gambar 10. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang menyebabkan kandungan uap air diatas wilayah tersebut cukup lembab. Pada kondisi angin permukaan bertiup dari arah utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). kelembaban udara cukup lembab (>75%) yang berada antara lapisan 800 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju c. Jam UTC (16.00 WIT) Gambar 11. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang menyebabkan kandungan uap air diatas wilayah tersebut cukup lembab. Pada kondisi angin permukaan bertiup dari arah utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). kelembaban udara cukup basah (>80%) yang berada antara lapisan 800 mb sampai dengan lapisan 650 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju d. Jam UTC (17.00 WIT) Gambar 12. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang wilayah tersebut cukup lembab. Pada kondisi dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>75%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hingga lapisan 900 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>80%) yang berada antara lapisan 850 mb sampai dengan lapisan 650 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak semakin lemah 6

7 e. Jam UTC (18.00 WIT) Gambar 13. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang wilayah tersebut cukup basah. Pada kondisi dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>75%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hingga lapisan 900 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>80%) yang berada antara lapisan 850 mb sampai dengan lapisan 750 mb. Angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak semakin lemah 3.4 Saat terjadi tidak hujan Tanggal 14 Juli 2013 a. Jam UTC (13.00 WIT) Gambar 14. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang wilayah tersebut cukup basah. Pada kondisi dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>65%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayan Nabire hingga lapisan 950 mb dan dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 650 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak semakin lemah b. Jam UTC (14.00 WIT) Gambar 15. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang menyebabkan kandungan uap air diatas wilayah tersebut cukup basah. Pada kondisi angin permukaan 7

8 bertiup dari arah utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>65%). sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hingga lapisan 900 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak lebih kuat menuju bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak c. Jam UTC (15.00 WIT) Gambar 16. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang menyebabkan kandungan uap air diatas wilayah tersebut cukup basah. Pada kondisi angin permukaan bertiup dari arah utara dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hingga lapisan 950 dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 600 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak lebih kuat menuju bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak d. Jam UTC (16.00 WIT) Gambar 17. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. ditemukan adanya interaksi dua angin double sea breeze laut dari arah teluk Cendrawasih dan dari arah laut Arafuru yang bertemu di daratan wilayah Nabire. Akibat dari pertemuan double sea breeze tersebut mengakibatkan terbentuknya konvergensi di sekitar Nabire yang dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah utara yaitu dari arah teluk cendrawasih hingga lapisan 950 mb dan lapisan 850 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 900 mb sampai dengan lapisan 500 mb. Angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak semakin lemah Tanggal 15 Juli 2013 a. Jam UTC (14.00 WIT) 8

9 Gambar 18. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. posisinya jauh dari Nabire, yang wilayah tersebut cukup basah. Pada kondisi dengan profil kelembaban udara cukup lembab (>70%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah utara yaitu dari arah teluk cendrawasih hingga lapisan 500 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan lapisan 700 mb. Angin yang lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak semakin lemah b. Jam UTC (15.00 WIT) Gambar 18. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. dengan profil kelembaban udara cukup kering (>65%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah selatan yaitu dari arah daratan wilayah Nabire hingga lapisan 950 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 750 mb sampai dengan lapisan 650 mb. Angin yang lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak semakin lemah c. Jam UTC (16.00 WIT) Gambar 19. Plot Horizontal dan vertikal RH jam WIT. dengan profil kelembaban udara cukup kering (>65%). Pada gambar plot vertikal angin dan RH terlihat bahwa angin dominan bergerak dari sebelah utara yaitu dari arah teluk cendrawasih hingga lapisan 950 mb dan lapisan 850 mb dengan profil kelembaban udara cukup basah (>90%) yang berada antara lapisan 800 mb sampai dengan lapisan 700 mb. Angin yang bertiup dari arah laut Arafuru bergerak lebih kuat menuju wilayah Nabire dibandingkan angin yang bertiup dari arah teluk Cendrawasih bergerak semakin lemah 9

10 3.5 PEMBAHASAN Saat hujan sangat lebat Interaksi double sea breeze antara angin dari arah teluk cenderawasih dan angin dari arah laut Arafuru menuju daratan wilayah Nabire terjadi antara pukul sampai dengan pukul WIT, keadaan ini terjadi bertepatan dengan hujan sangat lebat di Nabire Saat hujan sedang Interaksi double sea breeze antara angin dari arah teluk Cendrawasih dan angin dari arah laut Arafuru menuju daratan wilayah Nabire hanya terjadi pada tanggal 20 Juli, dimana umumnya terjadi pada pukul sampai dengan pukul WIT, keadaan ini terjadi bertepatan dengan hujan sedang di Nabire Saat tidak terjadi hujan Interaksi double sea breeze antara angin dari arah teluk Cendrawasih dan angin dari arah laut Arafuru menuju daratan wilayah Nabire umumnya terjadi pada pukul sampai dengan pukul WIT, keadaan ini terjadi bertepatan dengan tidak terjadinya hujan di Nabire. 4. KESIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari analisis hasil dan pembahasan adalah sebagai berikut : 1. Sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan hujan sangat lebat, ditunjukkan dengan pola pertemuan arus angin dari teluk cendrawasih yang lebih dominan dibandingkan dengan dari laut Arafuru, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar Nabire. Sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan hujan sedang, ditunjukkan dengan pola arus angin dari teluk Cendrawasih lebih dominan dibandingkan dengan dari laut Arafuru, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar wilayah daratan yang posisinya jauh dari Nabire sedangkan sirkulasi double sea breeze yang berkaitan dengan tidak terjadi hujan, ditunjukkan dengan pola pertemuan arus angin dari laut Arafuru lebih dominan dibandingkan dengan dari teluk Cendrawasih, dimana membentuk daerah konvergensi di sekitar Nabire. 2. Pada saat kejadian hujan sangat lebat, kejadian hujan sedang maupun tidak terjadi hujan yang diakibatkan oleh interaksi double sea breeze umumnya terjadi pada siang sampai dengan sore hari yaitu pada pukul WIT. 3. Ketinggian vertikal angin laut pada saat kejadian hujan sangat lebat, saat kejadian hujan sedang dan saat tidak terjadi hujan umumnya mencapai ketinggian antara lapisan 950 mb sampai dengan lapisan 800 mb. 5. SARAN 1. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebaagai salah satu pertimbangan dalam membuat prakiraan cuaca harian. DAFTAR PUSTAKA Abubakar, A. S., 2015, Simulasi Kejadian Angin Laut dan Angin Darat di Teluk Bone Dengan Menggunakan Model WRF-ARW. Skripsi Taruna Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta Tjasyono, H.K., Bayong, 2006, Meteorologi Indonesia 1, Badan Meteorologi dan Geofisika, Jakarta. Tjasyono, H.K., Bayong,. Harijono, S.W.B 2014, Atmosfer Ekuatorial, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta. Vahada, A. D., 2015, Simulasi Dua Angin Laut Menggunakan Permodelan WRF- EMS Terhadap Kondisi Cuaca di Gorontalo (Studi Kasus Bulan November 2014). Skripsi Taruna Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Winarso, P. A. (2011). Analisis Cuaca 1. Akademi Meteorologi dan Geofisika Wulandari, S., 2015, Kajian Angin Lokal di Palu Dengan Menggunakan Model Weather Research And Forecasting- Advanced Research WRF(WRF-ARW). Skripsi Taruna Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta UCAR, 2016., Grid Grib2 6 Hourly Files For 2013, diakses bulan Desember 2015 Winarso, P. A. (2011). Analisis Cuaca 1. Akademi Meteorologi dan Geofisika 10