PENGARUH CUACA TERHADAP GELOMBANG (Study Kasus Terjadinya Gelombang Tinggi Di Pantai Sawarna Lebak Provinsi BantenTanggal 17-18 April 2015) Latar belakang Oleh: Achmad Sasmito, Roni Kurniawan Sesuai dengan tugas pokok dan fungsi BMKG salah satu diantaranya yaitu membuat prakiraan gelombang laut yang setiap hari diterbitkan via Web BMKG. Prakiraan gelombang yang dioperasionalkan BMKG selama ini menggunakan model wind wave generasi II. Untuk mengetahui akurasi dari model tersebut pada tahun 2014 Puslitbang melakukan verifikasi dengan dua cara yaitu disandingkan dengan hasil observasi menggunakan satelit AVISO dan dilakukan pengamatan in situ di beberapa tempat, seperti di Karimunjawa, Pulau Bawean, Selat Sunda, Pulau Nias, Belitung. kepulauan Pada tahun 2015 di lingkungan Puslitbang BMKG sedang mempelajari prakiraan gelombang model Wavewatch generasi III, untuk mengetahui akurasi model juga dilakukan pengamatan in situ menggunakan alat Acoustic Wave and Current (AWAC) yang dilakukan pada tanggal 10-19 April 2015 di pantai Sawarna Lebak Banten. Berdasarkan hasil pengamatan dari alat selama kurun waktu tersebut pada tanggal 17 pukul 15-16 sore dan 18 April 2015 pukul 05-06 pagi diperoleh data tinggi gelombang maksimum berturut-turut setinggi 6 dan 4 meter. Untuk meyakinkan bahwa data tersebut benar yang diperoleh dari alat yang beroperasi dengan baik, maka dilakukan penyelidikan mengapa bisa terjadi gelombang setinggi itu. Untuk mengetahui terjadinya gelombang yang cukup tinggi pada tanggal tersebut pada kesempatan ini akan ditinjau beberapa variabel meteorologi yaitu dengan memperhatikan kondisi cuaca di daerah tersebut dengan melakukan analisis data satelit MTSAT, model gelombang Windwaves-05, dan hasil observasi cuaca permukaan menggunakan automatic weather station (AWS) yang dipasang dekat alat AWAC tersebut. 1
Tujuan kajian Tujuan kajian ini untuk menyelidiki sejauh mana keterkaitan antara fenomena kelautan (gelombang) dengan atmosfer. Salah satu tehnik yaitu dengan melakukan analisis time series data cuaca yang diduga dapat membangkitkan gelombang setinggi 6 dan 4 meter pada tanggal 17 dan 18-04-2015 khususnya antara pukul 15.00-16.00 dan pukul 03.00-04.00 WIB di sekitar pantai Sawarna Lebak Provinsi Banten. Tinjauan Teoritis Windwaves-05 adalah software berbasis PC untuk analisis dan prakiraan gelombang yang didesain untuk keperluan operasional dalam menyediakan informasi meteorologi kelautan BMG. Software ini dikembangkan berdasarkan model MRI-II yang diperoleh tahun 1994 dari Asean Specialized Meteorologi Center(ASMC), Singapura. Studi tentang penerapan model ini untuk prakiraan gelombang di perairan Indonesia dilakukan oleh Suratno, 1997 yang didalam studinya model diverifikasi dengan data kapal. Setelah melalui uji coba selama 3 tahun pada tahun 2000, model MRI II dioperasikan secara rutin untuk pelayanan informasi meteorologi kelautan. Persamaan umum yang digunakan dalam model-model prakiraan gelombang adalah persamaan transfer energi gelombang yang dapat ditulis sebagai [1,2]: S/ t = -. (CgS) + S in + S nl + D ds 1. Dengan S S( f, ) adalah spectral energi sebagai fungsi frekuensi dan arah rambat, tmenyatakan waktu, C adalah vector kecepatan kelompok gelombang (group velocity). Suku -.( S) C g menyatakan perubahan energi selama perambatan gelombang karena adveksi dan refraksi oeleh dasar laut, Sin menyatakan perubahan energi karena angin, Snl perubahan energi karena tranfer energi non linier anatar gelombang dan yang hilang karena termasuk karena gesekan dasar laut. S ds menyatakan menyatakan energi Dalam kajian ini untuk menghitung prakiraan gelombang selain menggunakan model numeric juga digunakan model statistik yaitu tinggi gelombang sebagai fungsi angin, tekanan permukaan, dan suhu permukaan. Dalam matematis lazim ditulis sebagai 2
berikuths = f (VV), Hs = f (VV, PP), atau Hs = f (VV, PP, TT).Dalam bentuk persamaan biasa ditulis sebagai berikut: Y = a +bx1 Y = a + bx1+ cx2 Y = a + b.x1+ c.x2 + d.x3 2. Dimana : Y = Tinggi Gelombang Hs atau Hmax ; a, b, c, d = konstantanta empiris; x1 = Kecepatan angin ; x2 = Tekanan udara permukaan ; x3 = Suhu udara permukaan. Mengingat data tekanan udara satuannya sangat besar (ribuan) terhadap nilai data Hs, Hmax, angin, dan temperature udara (puluhan), maka dalam tehnik pengolahannya digunakan nilai anomalinya yaitu x3 x3 rata2nya dibagi standar deviasinya. Sedang untuk mencari hubungan antar variabel tersebut dihitung dengan menggunakan nilai korelasi yaitu ditulis sebagai berikut: Dimana : R zxy = korelasi 3 variabel x,y, dan z; r xz =korelasi variabel xz; r yz =korelasi variabel yz; r xy =korelasi variabel xy. Hasil 1. Hasil analisi data gelombang Hs dan Hmax tanggal 10-19 April 2015 tampak bahwa mulai tanggal 16-19 terdapat trend yang semakin meningkat dibandingkan dengan hasil pengamatan sebelumnya, dan puncaknya pada tangga 17-18 terdapat gelombang tinggi berturut-turut 6 dan 4 meter. Keadaan tersebut tidak lazim selama pengamatan tersebut. Hasil analisis tersebut dapat dilihat seperti pada gambar 1 2. Berdasarkan pantauan AWS yang dipasang di pinggir pantai Sawarna pada ketinggian 2 meter menunjukkan bahwa pada pukul 03.00-04.00 WIB (pagi) dan pukul 15.00-16.00 WIB (sore) kecepatan angin permukaaan berkisar antara 1-2 meter/detik, sedangkan 3
analisis data tekanan udara menunjukkan nilai yang relatif rendah dibanding sebelumnya. Hasil analisis tersebut dapat dilihat seperti pada gambar 2 3. Hasil analisis data tekanan udara rata-rata setiap jam menunjukkan bahwa variasi tekanan udara maksimum terjadi sekitar pukul 09.oo pagi dan minimum terjadi pada pukul 15.00 sore. Hasil analisis tersebut dapat dilihat seperti pada gambar 3 4. Bila ditinjau skala synoptis dengan resolusi 1,25x1,25 o lintang hasil analisis data angin permukaan lapisan 1000 mb produk NWP Model JMA tanggal 17-18 April 2015 pukul 15.00-16.00 WIB dan pukul 03.00-04.00 WIB menunjukkan bahwa angin disebelah selatan Pantai Sawarnadominan angin dari barat, sedang di sebelah utara pantai sawarna dominan angin dari timur, hasilnya diperlihatkan seperti pada gambar 4. 5. Berdasarkan pantauan satelit MTSAT kanal IR3 (water vapour) tanggal 17-18-April- 2015 pukul 15.00-16.00 WIB (sore) dan pukul 03.00-04.00 WIB tampak pertumbuhan awan Cb besar dengan suhu puncak awan berkisar antara-50 o s/d -80 o C, hasilnya diperlihatkan seperti gambar 5. 6. Hasil prakiran Hs menggunakan model NWP dan statistik serta hasil korelasi antar variabel hasilnya disajikan seperti pada gambar 6 dan table 1. Pembahasan Berdasarkan data observasi gelombang laut menggunakan alat AWAC yang dipantau di pantai Sawarna menunjukkan bahwa tinggi gelombang significant (Hs) umumnya berkisar antara 1-2 meter, kecuali pada tanggal 17-04-2015 pukul 15-16 dan tanggal 18-04-2015 pukul 03-06 tinggi gelombang berturut-turut mencapai 4,4 dan 3,8 meter. Sedangkan Gelombang maksimum (Hmax) umumnya berkisar antara 2-3 meter, kecuali pada kurun waktu tersebut berturut-turut tercatat gelombang Hmax 6 dan 4 meter. Berdasarkan data time series menunjukkan bahwa gejala terjadinya peningkatan gelombang Hs dan Hmax terjadi sejak tanggal 16 April 2015. Untuk mengetahui proses fisis terjadinya gelombang Hmax hingga mencapai 6 meter perlu diperhatikan hasil analisis data yang direkam oleh alat Portable Weather Station (PWS). Sebagaimana diketahui bahwa tinggi gelombang ditriger oleh angin diatasnya (atmosfer), sedangkan kecepatan angin di suatu wilayah tergantung dari kerapatan isotach yang ada di daerah tersebut. Berdasarkan tinjauan fisis tersebut, maka dengan melakukan analisis 4
data klimatologis dari alat PWS selama kurun waktu tersebut menunjukkan bahwa data tekanan udara rata2 setiap jam terjadi maksimum sekitar pukul 09.oo pagi dan minimum terjadi pukul 15.oo sore, sedang berdasarkan data time series menunjukkan bahwa pada saat terjadi gelombang Hmax 6 dan 4 meter data tekanan cukup rendah dengan nilai residu terhadap rata-ratanya mencapai 2,0 dan 1,5 mb. Demikian sebaliknya pada saat terjadi Hmax 6 meter kecepatan angin terjadi peningkatan dengan nilai residu + 2 meter/detik terhadap harga rata-ratanya. Gejala terjadinya peningkatan Hs dan Hmax ditengarai berlangsung mulai tanggal 16 April keadaan tersebut bersamaan dengan adanya pertumbuhan awan Cb yang tumbuh di selatan Pantai Sawarnayang membentang arah timur-barat hingga 400km dan utaraselatan mencapai 175 km, dengan suhu puncak awan dimana suhu puncak awan terendah mencapai -65 o C dan pada pada tanggal 17 pertumbuhan awan Cb bergerak ke utara mendekati pantai Sawarna dengan suhu puncak awan mencapai -80 oc. Disamping itu berdasarkan analisis data angin permukaan dalam skala synoptic menggunakan NWP model JMA menunjukkan bahwa disebelah utara Pantai Sawarna angin dominan dari timur, sedang disebelah selatan pantai Sawarna dominan angin dari barat. Berdasarkan analisis data angin menunjukkan bahwa antara tanggal 10-15 April tercatat angin dengan kecepatan mencapai 2 m/detik namun tidak membangkitkan terjadinya gelombang tinggi, hal tersebut berkaitan dengan kondisi fisis air laut itu sendiri misal salinitas, temperatur laut, kekentalan air laut, kandungan plankton dan lain sebagainya. Dengan demikian terjadinya gelombang tinggi tidak semata-mata di triger oleh faktor meteorologi akan tetapi kondisi fisis kelautan juga perlu diperhatikan. Interaksi pasangan antara atmosfer dengan lautan lazim disebut dengan couple. Untuk mengetahui tinggi gelombang selain dilakukan pengukuran juga dapat dilakukan dengan perhitungan numeric (NWP), BMKG dalam operasionalnya selama ini menggunakan model Windwave generasi 02 dan selanjutnya akan mencoba menggunakan model MRI generasi III. Hanya saja model tersebut outputnya diperuntukkan khusus untuk laut dalam, sedang pengukuran yang kita lakukan selama ini berada dekat pantai atau laut dangkal. 5
Dengan demikian bila kita bandingkan antara tinggi gelombang model untuk laut dalam (deep ocean) disandingkan dengan pengukuran laut dangkal (shallow Water) akan diperoleh hasil yang kurang tepat, disamping itu output dari model NWP tidak selalu sama dengan koordinat yang kita lakukan pengukuran. Untuk menghitung tinggi gelombang selain menggunakan model numeric (NWP) dalam kajian ini juga dilakukan dengan model statistic menggunakan regresi berganda dengan predictor data angin, tekanan udara dan suhu udara permukaan. Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa pendugaan tinggi gelombang menggunakan tiga predictor angin, tekanan udara dan suhu udara permukaan diperoleh hasil yang lebih baik bila dibanding hanya menggunakan dua variabel (angin, tekanan) atau satu variabel saja (angin). Sedang bila ditinjau nilai korelasi antara tinggi gelombang Hs dengan kecepatan angin dari hasil perhitungan diperoleh nilai negatif., perihal inilah yang menjadi pertanyaan mengapa terjadi demikian. Padahal bila ditinjau dari persamaan fisisnya semakin kencang angin yang dibangkitkan akan menghasilkan Hs semakin tinggi. Bila ditinjau dari tata letak pemasangan alat PWS yang dilakukan di Sawarna berada di sebelah belakang pemasangan alat AWAC, semestinya PWS berada di sebelah depan alat AWAC, sehingga kita mengetahui data angin yang sebenarnya yang membangkitkan gelombang tersebut. Selama ini kita berasumsi bahwa angin yang berada dibelakang alat AWAC seakan dianggap sama dapat mewakili di depan alat. Kesimpulan Terjadinya gelombang Hmax yang mencapai 6 dan 4 meter pada tanggal 17-18 April 2015 tampak seirama dengan terjadinya variasi waktu tekanan udara permukaan yang mencapai minimum pada pukul 15.oo sore yang sekaligus bertepatan dengan terjadinya angin yang relatif cukup kencang pada saat itu yaitu 3,5-4 meter/detik. Disamping itu gejala peningkatan gelombang tinggi dimulai sejak tanggal 16 April 2015 dan berturut-turut selama tanggal 16-18 April terdapat awan Cb dengan luas bentangan maksimum mencapai 400 km arah timur barat dan 175 km arah utara-selatan.memperhatikan fenomena cuaca tersebut di atas seperti yang terjadi di pantai Sawarna pada tanggal 17-18 April 2015 bila di suatu wilayah tumbuh awan dengan bentangan ± 400 x 200 km dapat digunakan sebagai kewaspadaan dini terjadinya gelombang tinggi. 6
Lampiran: Gambar 1.Time Series Gelombang Hs Dan Hmax Hasil Observasi Menggunakan Wave Recorder (Awac) Di Pantai Sawarna Lebak Banten (Posisi 7.00 LS Dan 106.30 BT) Gambar 2.Time Series Tinggi Gelombang Overly Dengan Data Tekanan Udara Permukaan Dan Kecepatan Angin Di Pantai Sawarna Lebak Banten Gambar 3. Tekanan udara Permukaan rata-rata harian Pantai Sawarna Banten 7
Gambar 4. Liputan Awan dan Angin tanggal 17-04-2015 pukul 17.00 WIB (kiri atas ) dan 18.00 WIB (kanan atas ) serta tanggal 18-05-2015 pukul 04.00-05.00 WIBdi sekitar Pantai Sawarna Lebak Banten 8
Gb 5. Kontur Suhu puncak awan Pantauan Satelit MTSAT Kanal IR3 tanggal 17-04-2015 pukul 17.00 WIB (kiri atas), pukul 18.00 WIB (kanan atas), dan tanggal 18-04-2015 Pukul 04.00 WIB (kiri bawah) dan pukul 05.00 WIB (kanan bawah) di sekitar Pantai Sawarna Gb. 6 Prakiraan Gelombang Hs Menggunakan precursor angin, tekanan dan temperature udara permukaan ( model Statistik ) dan model NWP Windwave 02. Tabel 1. Korelasi Hs Terhadap Kecepatan Angin, Temperatur Dan Tekanan Udara di Pantai Sawarna Lebak Banten (Sample data 10-19 April 2015) H (t+1) V (m/s) Temp (oc) Res PP (mb) H (t+1) 1 V (m/s) -0.12 1 Temp (oc) 0.16 0.47 1 Res PP (mb) -0.34 0.10-0.18 1 9
Referensi [1] Philips, O.M., (1969)., Dynamic of the Upper Ocean,Cambridge University Press, New York. [2] Suratno. (1997)., Model Numerik Prakiraan Gelombang Permukaan laut untuk Perairan Indonesia dan Sekitarnya. Tesis, Program studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia. Jakarta. 10