VARIASI SPASIAL DAN TEMPORAL HUJAN KONVEKTIF DI PULAU JAWA BERDASARKAN CITRA SATELIT GMS-6 (MTSAT-1R) YETTI KUSUMAYANTI DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
ABSTRAK YETTI KUSUMAYANTI. Variasi Spasial dan Temporal Hujan Konvektif di Pulau Jawa berdasarkan Citra Satelit GMS-6 (MTSAT-1R). Dibimbing oleh SOBRI EFFENDY dan EDVIN ALDRIAN. Hujan konvektif merupakan tipe hujan yang sering dijumpai di Indonesia, yang dihasilkan oleh proses konveksi. Tipe hujan ini berupa hujan deras dalam waktu singkat dan dapat memiliki intensitas yang lebih tinggi daripada hujan monsun biasa. Proses konveksi dapat memiliki variasi yang berbeda baik terhadap waktu (temporal) maupun lokasi (spasial). Dalam penelitian ini dilakukan penentuan terhadap variasi spasial dan temporal hujan konvektif di pulau Jawa berdasarkan citra satelit GMS-6 dengan menggunakan metode gradien black body temperature (temperatur benda hitam atau T BB ). Hujan konvektif yang dianalisis adalah hujan konvektif ratarata tahunan, bulanan dan tiga bulanan (musiman). Waktu kejadian hujan konvektif baik secara tahunan, bulanan maupun musiman tidak jauh berbeda, yaitu pada pagi hari sekitar pukul 07.00 sampai 11.00 WIB dan malam hari antara pukul 18.00 WIB sampai 05.00 pagi. Puncak kejadian hujan umumnya terjadi mulai pukul 18.00 WIB sampai tengah malam. Tetapi berdasarkan lokasi terjadinya hujan pada saat puncak, diperoleh adanya perbedaan antara hujan konvektif rata-rata tahunan, bulanan dan musiman. Hujan konvektif rata-rata tahunan umumnya berawal di bagian barat pulau Jawa dan kemudian mengalami pergerakan/penjalaran ke bagian timur. Pada rata-rata bulanan, hujan konvektif sebagian besar dijumpai berawal di bagian timur pulau Jawa dengan pergerakan ke arah barat. Hanya pada bulan Juli sampai November 2006 hujan terjadi di pulau Jawa bagian barat. Sementara itu, pada rata-rata musiman terdapat dua pola spasial, yaitu pada musim hujan dan musim peralihan basah-kering hujan konvektif dijumpai merata dari barat sampai ke timur pulau Jawa. Sedangkan pada musim kemarau dan peralihan kering-basah, hujan konvektif sebagian besar hanya dijumpai di pulau Jawa bagian barat.
VARIASI SPASIAL DAN TEMPORAL HUJAN KONVEKTIF DI PULAU JAWA BERDASARKAN CITRA SATELIT GMS-6 (MTSAT-1R) YETTI KUSUMAYANTI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Geofisika dan Meteorologi DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi : Variasi Spasial dan Temporal Hujan Konvektif di Pulau Jawa berdasarkan Citra Satelit GMS-6 (MTSAT-1R) Nama : Yetti Kusumayanti NIM : G24103001 Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir. Sobri Effendy, M.Si Dr. Edvin Aldrian, B.Eng M.Sc NIP: 131918657 NIP: 680002393 Mengetahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP: 131578806 Tanggal lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang berlangsung sejak bulan Mei 2007 ini mengambil tema mengenai hujan konvektif, dengan judul Variasi Spasial dan Temporal Hujan Konvektif di Pulau Jawa berdasarkan Citra Satelit GMS-6 (MTSAT-1R). Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Sobri Effendy, M.Si selaku pembimbing I serta Bapak Dr. Edvin Aldrian, B.Eng M.Sc selaku pembimbing II yang telah banyak memberikan saran dan bimbingan kepada penulis. Terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ahmad Bey selaku dosen penguji atas saran dan masukannya. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada ibu dan kedua kakak serta seluruh keluarga yang selalu mendukung penulis selama menjalani perkuliahan di Bogor. Selain itu, terima kasih pula untuk seluruh teman-teman GFM angkatan 40 yang berjuang bersama dan memberi bantuan baik tenaga maupun saran selama penelitian khususnya kepada Mamat dan Eko yang telah membantu untuk menginstall Linux. Terima kasih juga untuk Kak Fanida dan Kak Yudhya Sudarmadi yang banyak membantu selama pengumpulan data. Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini tidak lepas dari kekurangan. Tetapi penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Bogor, Juni 2008 Yetti Kusumayanti
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sumbawa Besar pada tanggal 17 Februari 1985 dari pasangan Arifuddin L (alm) dan Mastari Inder. Penulis merupakan anak bungsu dari tiga bersaudara. Pada tahun 2003 penulis menyelesaikan pendidikannya di SMU Negeri 1 Sumbawa Besar dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis diterima pada Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama menjalani perkuliahan, penulis menjadi asisten mata kuliah Analisis Hidrologi pada tahun ajaran 2007/2008, serta mata kuliah Meteorologi Dinamik tahun ajaran 2007/2008. Penulis juga menjadi penerima Beasiswa Emas PT Newmont Nusatenggara sejak tahun 2003 sampai 2008.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 1 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses Pembentukan Awan Konvektif... 1 2.2 Identifikasi Awan Cumuliform dengan Menggunakan Citra Satelit... 3 3 BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian... 4 3.2 Alat dan Bahan... 4 3.3 Metode Penelitian... 4 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Nilai Gradien T BB (Temperatur Benda Hitam)... 5 4.2 Pola Hujan Konvektif Rata-rata Tahunan... 6 4.3 Pola Hujan Konvektif Bulanan... 7 4.4 Pola Hujan Konvektif Musiman (Tiga Bulanan)... 9 4.5 Variasi Diurnal dan Spasial Hujan Konvektif di atas Pulau Jawa... 14 5 KESIMPULAN... 19 DAFTAR PUSTAKA... 20 LAMPIRAN... 21
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Sistem global satelit meteorologi... 3 2 Hujan konvektif rata-rata tahunan... 6 3 Pergerakan hujan konvektif rata-rata tahunan pada saat kejadian dominan... 7 4 Pola hujan konvektif pada lintang 7 LS berdasarkan grafik waktu vs longitude untuk bulan Januari-Juni 2006... 8 5 Pola hujan konvektif pada lintang 7 LS berdasarkan grafik waktu vs longitude untuk bulan Juli-Desember 2006... 9 6 Pola hujan konvektif musiman pada 6 LS berdasarkan grafik waktu vs longitude... 10 7 Pola hujan konvektif musiman pada 7 LS berdasarkan grafik waktu vs longitude... 11 8 Pola hujan konvektif musiman pada 8 LS berdasarkan grafik waktu vs longitude... 11 9 Pergerakan hujan konvektif rata-rata pada saat kejadian dominan sepanjang musim hujan (DJF)... 12 10 Pergerakan hujan konvektif rata-rata pada saat kejadian dominan sepanjang musim peralihan (MAM)... 13 11 Pergerakan hujan konvektif rata-rata pada saat kejadian dominan sepanjang musim kemarau (JJA)... 13 12 Pergerakan hujan konvektif rata-rata pada saat kejadian dominan sepanjang musim peralihan (SON)... 14 13 Pola hujan konvektif pada pagi hari (06.00-12.00 WIB)... 15 14 Pola hujan konvektif pada siang-sore hari (12.00-18.00 WIB)... 15 15 Pola hujan konvektif pada malam hari (18.00-00.00 WIB)... 16 16 Pola hujan konvektif pada dini hari (00.00-06.00 WIB)... 16 17 Wilayah daratan dan lautan yang digunakan untuk membandingkan nilai gradien T BB pada saat hujan konvektif rata-rata tahunan... 17 18 Perbandingan nilai gradien T BB rata-rata tahunan antara wilayah daratan (106.5-108.5 BT dan 6.5-7.5 LS) dan lautan (108.5-110.5 BT dan 5.5-6.5 LS)... 19
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Citra GMS-6 (MTSAT-1R) dengan format PGM (portable gray map)... 22 2 Contoh data kalibrasi citra GMS-6 kanal infrared 1 (IR1)... 23 3 Script program yang digunakan untuk melakukan kalibrasi dan pemotongan citra GMS-6... 24 4 Contoh script program yang digunakan dalam pengolahan data... 26 5 Hujan konvektif rata-rata pada musim hujan (DJF)... 31 6 Hujan konvektif rata-rata pada musim peralihan basah-kering (MAM)... 33 7 Hujan konvektif rata-rata pada musim kemarau (JJA)... 35 8 Hujan konvektif rata-rata pada musim peralihan kering-basah (SON)... 37 9 Perbandingan nilai gradien T BB jam 18.00-00.00 WIB antara wilayah Jawa bagian barat, tengah dan timur... 39
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang terletak di daerah tropik. Letak tersebut mengakibatkan curah hujan yang diterima cukup tinggi. Di daerah tropik, bentuk presipitasi yang umum terjadi adalah hujan. Di Indonesia penelitian mengenai hujan menjadi penting mengingat seringkalinya timbul persoalan baik yang berkaitan dengan rendahnya curah hujan maupun persoalan tentang curah hujan yang tinggi. Di daerah tropik, umumnya hujan terjadi karena proses konvektif. Tetapi seringkali dipengaruhi pula oleh faktor lokal misalnya orografik. Hujan konvektif merupakan hujan yang sering terjadi di Indonesia, yang dihasilkan naiknya udara hangat dan lembab dengan proses penurunan suhu secara adiabatik. Tipe hujan ini berupa hujan deras dengan waktu yang singkat. Hujan konvektif biasanya dapat memiliki intensitas yang lebih tinggi daripada hujan monsun biasa. Bila hujan ini terjadi di daerah yang kurang bervegetasi, maka dapat menyebabkan terjadinya erosi permukaan atau bahkan dapat mengakibatkan banjir dan tanah longsor. Salah satu instrumen yang dapat digunakan untuk memonitor kondisi cuaca adalah satelit. Dengan menggunakan satelit, kondisi cuaca dapat teramati secara spasial dalam ruang lingkup yang cukup luas. Satelit GMS dapat memberikan informasi dari hasil liputannya yaitu memantau permukaan bumi, liputan awan, badai tropik, ENSO, posisi dan gerak ITCZ dan menduga curah hujan. Pemanfaatan satelit cuaca ini dapat pula digunakan untuk melihat sebaran awan di daerah Indonesia. Dengan pengolahan citra satelit dapat ditentukan pula sebaran hujan di berbagai daerah. Analisis mengenai hujan konvektif dapat dilakukan secara langsung dengan mengamati curah hujan yang terjadi di suatu wilayah ataupun secara tidak langsung seperti dengan mengamati awan. Dalam penelitian ini, analisis hujan konvektif dilakukan berdasarkan pemantauan yang dilakukan oleh satelit meteorologi. 1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan variasi temporal dan spasial hujan konvektif di wilayah pulau Jawa dengan menggunakan citra satelit GMS-6. Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain dapat memprediksi potensi hujan konvektif ekstrim di wilayah Pulau Jawa secara spasial dan temporal. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses Pembentukan Awan Konvektif Dalam konsep Klimatologi, hujan merupakan salah satu bentuk presipitasi yang jatuh ke permukaan bumi. Sedangkan curah hujan umumnya menunjukkan jumlah presipitasi cair. Secara umum presipitasi merupakan produk dari awan yang turun baik berupa air hujan ataupun salju. Di daerah tropik seperti Indonesia presipitasi yang lebih dominan adalah dalam bentuk curah hujan. Tipe-tipe presipitasi (hujan): 1. Hujan Orografik Hujan orografik dihasilkan oleh naiknya udara lembab secara paksa oleh dataran tinggi atau pegunungan. Dengan kata lain, hujan ini merupakan hujan yang dihasilkan dari pengangkatan mekanis di atas rintangrintang pegunungan (Linsley et al. 1986). Di daerah yang topografinya tidak datar, hujan orografik ini lebih menonjol dari hujan tipe lainnya. 2. Hujan Konvektif Hujan konvektif merupakan tipe hujan yang dihasilkan naiknya udara hangat dan lembab dengan proses penurunan suhu secara adiabatik. Udara hangat dan lembab tersebut dihasilkan dari pemanasan permukaan oleh radiasi matahari. Tipe presipitasi ini lebih dihubungkan dengan awan tinggi jenis Cumulus (cumulus congestus) dan awan cumulonimbus (Dyahwathi 2006). Gerakan vertikal dari udara lembab yang mengalami pendinginan dengan cepat akan menghasilkan hujan deras. 3. Hujan Gangguan Hujan siklonik dan hujan frontal adalah hujan yang termasuk dalam tipe hujan gangguan. Hujan siklonik merupakan hujan yang dihasilkan dari pengangkatan udara dalam skala besar yang berasosiasi dengan sistem pusat tekanan rendah (siklon). Hujan yang terjadi agak lebat, dalam waktu yang cukup panjang serta meliputi daerah yang luas yang menyatu ke dalam suatu daerah tekanan rendah. Hujan frontal terjadi di lintang menengah (daerah temperate) akibat naiknya udara yang mengalami konvergensi. Hujan frontal kadang termasuk pula sebagai hujan siklonik.