IDENTIFIKASI KONDISI ANGIN SURYA (SOLAR WIND) UNTUK PREDIKSI BADAI GEOMAGNET

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXIV HFI Jateng & DIY, Semarang 10 April 2010 hal. 275-283

275

IDENTIFIKASI KONDISI ANGIN SURYA (SOLAR WIND) UNTUK PREDIKSI BADAI GEOMAGNET Anwar Santoso Bidang Aplikasi Geomagnet dan Magnet Antariksa Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa – LAPAN Bandung Jl. Dr. Djundjunan No. 133 Bandung 40173 Email : [email protected] INTISARI Dalam kegiatan prediksi badai geomagnet, masalah utama yang menjadi perhatian utama adalah kondisi geo-effectiveness. Pada makalah ini, kita diskusikan tentang pentingnya komponen denistas angin surya (Nsw) sebagai salah satu faktor pengendali terbentuknya badai geomagnet selain komponen kecepatan angin surya (Vsw) yang terjadi bersamaan dengan arah selatan medan magnet antar planet (Interplanetary Magnetic Field). Dengan menggunakan data Nsw dan Bz IMF kita dapatkan parameter P yang merepresentasikan sebuah faktor “fitting” antara nilai maksimum Nsw dan minimum Bz. Melalu persamaan Khabarova (2007) kita peroleh persamaan yang menghubungkan antara P dengan indeks Dst maksimum saat badai geomagnet yaitu Dst = 3,915P – 36,898 dengan harga korelasi sebesar 85,47%. Artinya, bahwa komponen Nsw patut dipertimbangkan sebagai faktor koreksi untuk penyempurnaan hasil prediksi badai geomagnet. Kata kunci: badai geomagnet, indeks Dst, faktor geo-effectiveness, komponen angin surya

I. PENDAHULUAN Keberhasilan peramalan badai geomagnet merupakan tujuan utama penelitian / pemantauan cuaca antariksa. Pada peristiwa flare dipancarkan radiasi EM dan partikel-partikel bermuatan melalui permukaan matahari. Energi dan partikel-partikel bermuatan tersebut terbawa serta oleh angin surya (angin surya) menjelajah ke seluruh ruang antar planet di jagad raya. Pada saat terjadi tumbukan dengan magnetosfer bumi maka terjadi transfer energi dan momentum ke dalam magnetosfer melalui mekanisme rekoneksi yang selanjutnya memicu timbulnya perubahan karakteristik magnetosfer. Perubahan karakteristik magnetosfer tersebut akan menghasilkan perubahan arus listrik di dalam magnetosfer dan juga ionosfer yang selanjutnya mengakibatkan aktivitas magnetik di permukaan bumi akan mengalami peningkatan. Peningkatan ini akan membangkitkan terjadinya gangguan magnetik yaitu substorm magnetosferik (magnetospheric substorm) yang dapat teramati pada seluruh stasiun pengamat medan magnet bumi di daerah lintang tinggi dan badai magnetik (magnetic storm) yang dapat teramati secara global pada seluruh stasiun pengamat medan magnet bumi di daerah lintang ekuator, rendah menengah bahkan lintang lintang tinggi. Ilustrasi terjadinya tumbukan antara angin surya dan magnetosfer bumi yang memicu perubahan sistem arus di magnetosfer sehingga menyebabkan badai geomagnet, ditunjukkan seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema interaksi Magnetosfer Bumi-angin surya & IMF (a) Bz (+); (b) Bz (-) yang menyebabkan perubahan geometri medan magnet bumi dari konfigurasi dipol simetri yaitu geometri menyerupai ekor (Kivelson & Russell, 1995).

ISSN 0853 - 0823

276

Anwar Santoso / Identifikasi Kondisi Angin Surya (Solar Wind) Untuk Prediksi Badai Geomagnet

Indeks yang umum digunakan untuk menyatakan intensitas badai geomagnet adalah indeks Dst dalam satuan nT. Indeks ini diperoleh dari superposisi komponen H dari stasiun Kakioka (Jepang), Hermanus (Afrika Selatan), Honolulu (USA) dan San Juan (Brasil). Selain menyatakan intensitas badai gemagnet, indeks Dst juga menggambarkan kondisi arus cincin (ring current). Energi arus cincin terinjeksi ke dalam magnetosfer melalui mekanisme rekoneksi antara IMF (Interplanetary Magnetic Filed) dan medan magnetosferik. Rekoneksi terjadi ketika IMF cenderung mengarah ke selatan (IMF Bz (-)). Energi arus cincin yang masuk magnetosfer saat rekoneksi dipertimbangkan sebanding dengan parameter VBs, dimana V adalah komponen kecepatan angin surya dan Bs adalah IMF arah selatan (lihat Gambar 1). Oleh karena itu, peramalan badai geomagnet dilakukan dengan mempertimbangkan parameter VBz (Burton et al., 1975; Ballatore & Gonzales, 2003). Dalam kegiatan peramalan badai geomagnet, metode peramalan dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelas (Khabarova, 2007; Gopalswamy et al., 2005; Gonzales et al., 1994, 1999; Crooker, 2000) yaitu (i) kelas pendek, sekitar 1 jam-an menggunakan data satelit, (ii) kelas sedang-medium, sekitar 1-4 hari, dan (iii) kelas panjang, > 7 hari termasuk didalamnya adalah prediksi intensitas siklus matahari. Ragam bentuk model peramalan dan akurasinya sangat bergantung pada durasi waktu sinyal peringatan yang akan diramalkanya. Peramalan jangka pendek dilakukan berdasarkan informasi dari satelit yang terletak diantara bumi-matahari dan model-model statistika berbeda terkait kondisi plasma diantara bumi-matahari. Umumnya, hasil peramalan jangka pendek mempunyai tingkat akurasi yang bagus, yaitu > 90%. Akan tetapi, waktu siaga hasil peramalan jangka pendek relatif sempit sehingga terlalu pendek untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan oleh badai geomagnet. Peramalan jangka sedang adalah yang paling berharga untuk tujuan praktis. Metode-metode realisasi mereka utamanya didasarkan atas pendekatan struktur geoeffective bumi. Umumnya, hasil peramalan jangka sedang mempunyai tingkat akurasi yang relatif masih bagus, yaitu ~ 75%. Sedangkan, peramalan jangka panjang, mencoba untuk memprediksi cuaca antariksa dan situasi geomagnet secara umum relatif jauh ke depan, menggunakan pengamatan matahari dan model statitika berbeda. Untuk kasus peramalan jangka panjang, tidak ada kebenaran pasti tentang akurasi hasil peramalannya. Umumnya hasil peramalannya digunakan untuk kalangan akademik yang terkait. Beberapa model yang dikembangkan berbasis parameter VBs dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Daftar model yang telah dikembangkan berdasarkan parameter VBs (Maltsev, 2003).

Pembangunan sistem prediksi badai geomagnet berdasarkan pada struktur geoeffective diakui sebagai sebuah metode yang sukses, dan keefektifannya diperbaiki melalui hasil penyelidikan kondisi angin surya sebelum dan sesudah onset badai geomagnet pada intensitas yang berbeda-beda. Pertanyaannya “Apakah kejadian badai geomagnet selalu dibangkitkan oleh Vsw tinggi pada saat Bz(-) besar dan lama ?” Jawabannya “tidak selalu”. Badai geomagnet kadang kala terjadi ketika densitas angin surya (Nsw) kuat dan kecepatan angin surya (Vsw) relative lemah bersamaan dengan IMF Bz(-) lama dan tinggi, seperti dapat dilihat pada Gambar 2.

ISSN 0853 - 0823

277

Dst (nT)

Dst (nT)


Vsw (km) Vsw (km)

Waktu (UT)

Waktu (UT)

Gambar 2. Contoh Dampak Perilaku Vsw pada Akurasi Model Badai Geomagnet Berbasis VBs. [Ket. Gambar : absis adalah fungsi waktu (UT) dan ordinat-kiri adalah amplitudo (nT) serta ordinatkanan adalah komponen kecepatan angin surya (Vsw) dalam km] Dalam makalah ini dibahas bagaimana kondisi (perilaku) IMF Bz dan angin surya sebelum badai geomagnet terhadap badai geomagnet yang ditimbulkannya (terutama ketika komponen kecepatan angin surya (Vsw) tidak terlalu tinggi tetapi komponen densitas angin surya (Nsw) tinggi pada saat Bz(-) besar dan lama. II. DATA DAN METODE PENELITIAN Untuk mendukung analisis permasalahan digunakan indeks Dst beberapa hari sebelum dan sesudah kejadian badai geomagnet, komponen tekanan, kecepatan dan densitas angin surya (Psw, Vsw, Nsw), data flare dan CME serta komponen Bz IMF tahun 1996-2001. Data indeks Dst diperoleh dari, komponen angin surya dan IMF diperoleh dari website http://omniweb.gsfc.nasa.gov/form/dx1.html. Sedangkan data flare dan CME diperoleh dari http://umtof.umd.edu/pm/FIGS.HTML dan http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/). Pertama dilakukan identifikasi badai geomagnet menggunakan indeks Dst dan data CME. Hasil identifikasi kemudian ditabulasikan. Selanjutnya, dilakukan identifikasi dan analisis terhadap pola densitas dan kecepatan angin surya (Nsw dan Vsw) serta IMF Bz pada saat kejadian badai geomagnet. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil indetifikasi terhadap indeks Dst dari tahun 1996 sampai dengan 2001, diperoleh 61 kejadian badai geomagnet kuat (Dst ~ -100 nT), seperti ditunjukkan pada Tabel 2 Tabel 2. Daftar kejadian badai geomagnet yang teridentifikasi di sepanjang tahun 1996 s/d 2001 Waktu Badai Geomagnet

ISSN 0853 - 0823

278


III.1. Hasil Indentifikasi terhadap Perilaku IMF Bz sebelum dan saat Badai Geomagnet Identifikasi terhadap indeks Dst, flare dan CME diperoleh 6 kejadian badai geomagnet yang diawali dengan kejadian solar energetic particle (SEP) kuat, seperti ditunjukkan pada Tabel 3.

No 1 2 3 4 5 6

Table 3. Daftar 6 kejadian CME kuat yang membangkitkan badai geomagnet (http://umtof.umd.edu/pm/FIGS.HTML) Tanggal SEP Kelas Flare Jenis CME Harga Dstmin 14-07-2000 X5.7 F hallo -301 (15-07) 8-11-2000 M7.4 Ada -96 (6-11) 29-03-2001 X6.7 F hallo -371 (31-03) 24-09-2001 X2.6 Hallo -102 (25-09) 4-11-2001 X1.0 Ada -292 (6-11) 22-11-2001 M9.9 F hallo - 182 (24-11)

III.1.1 Kasus Badai Geomagnet 15 Juli 2000 (Bastille Day) Badai geomagnet tanggal 15 Juli 2000 dengan onset SSC terjadi pada pukul 14.37 UT (berdasarkan data komponen H stasiun Biak) dibangkitkan oleh kejadian CME (full hallo, kecepatan 1674km/s) yang diikuti oleh flare kelas X5.7 (22oN; 7oW) tanggal 14 Juli 2000 dengan onset flare pukul 10.03 UT dan puncaknya pukul 10.24 UT yang diikuti semburan proton dan peningkatan fluks partikel berenergi, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Beberapa jam sebelum IPS terjadi (tepatnya 452 menit), IMF Bz mulai mengarah ke selatan dengan intensitas ± - 8 nT. Setelah itu, IMF Bz dominant mengarah ke selatan dengan intensitas maksimum -60 nT pada pukul 14.37 UT tanggal 15 Juli 2000 (tepatnya 28 jam 12 menit setelah onset flare). Dampak dari flare ini adalah sebuah badai geomagnet yang ditandai dengan Sudden Commencement (SC). Badai geomagnet ini menyebabkan terdepresinya komponen H stasiun Biak sampai harga maksimum -322.7 nT pukul 21.52 UT, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 3. (Atas) Karakteristik fluks proton dalam berbagai tingkat energi (>10MeV; >50MeV dan >100MeV). (Bawah) Fluks X-ray pada 2 panjang gelombang yaitu 0.5-4 Α dan 1-8 Α tanggal 1315 Juli 2000 (http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/). Komponen H Biak, Bz dan By IMF Tanggal 15 Juli 2000 60 50 40 30 20

UT

10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

120 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 -360

ByGSM BzGSM HBIK

nT

Gambar 4. Pola IMF By(GSM), IMF Bz(GSM) dan komponen H Biak tanggal 15 Juli 2000. Keterangan : garis vertikal ; (merah) adalah tengah hari waktu lokal, (biru) onset orientasi IMF arah ke selatan sebelum IPS dan (hijau) IPS atau onset SC komponen H stasiun Biak ISSN 0853 - 0823


279

III.1.2 Kasus Badai Geomagnet 10 Nopember 2000 Kejadian badai geomagnet tanggal 10 Nopember 2000 dibangkitkan oleh keberadaan CME hallo parsial yang diikuti oleh flare berurutan dengan intensitas masing-masing adalah M1.5, M2.9 dan M7.4 tanggal 8 Nopember 2000. Flare terbesar kelas M7.4, terjadi bersamaan dengan daerah aktif area 9213 (10oN; 22oW) yang onsetnya terjadi pada 22.42 UT dan puncaknya terjadinya pada pukul 23.28 UT (Kecepatan 1738km/s tercatat oleh GOES-8) yang diikuti semburan proton dan fluks partikel berenergi, seperti terlihat pada Gambar 5. Kecepatan angkut flare untuk kasus ini sebesar 1040km/s diperkirakan mampu menyebabkan badai geomagnet yang sangat besar. Namun kenyataanya, pengaruh depresinya pada komponen H stasiun Biak hanya sebesar -116.9 nT pukul 11.20 UT tanggal 10 Nopember 2000. Hal ini dikarenakan beberapa jam sebelum IPS, IMF Bz tidak menunjukkan orientasi yang cenderung ke selatan dan baru setelah IPS, arah IMF Bz dominan ke selatan dengan instensitas rata-rata hanya sebesar -11 nT, seperti ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 5. (Atas) Fluks X-ray pada 2 panjang gelombang yaitu 0.5-4 Α dan 1-8 Α. (Atas) Karakteristik fluks proton dalam berbagai tingkat energi (47-65 keV; 112-187 keV; 0.31-0.58 MeV; 0.76-1.22 MeV; 1.06-1.91 MeV dan 1.99-6.03 MeV) tanggal 8-10 Nopember 2000 (http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/). Pola IMF By(GSM), IMF Bz(GSM) dan HBIK taanggal 10 Nopember 2000 150

40 30

100

20 50 By GSM

nT

10 0 0

Bz GSM HBIK

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

-50

-10 -100

-20 -30

-150 UT

Gambar 6. Pola IMF By(GSM), IMF Bz(GSM) dan komponen H Biak menitan tanggal 10 Nopember 2000. Keterangan : garis vertikal ; (merah) adalah tengah hari waktu lokal, (biru) onset orientasi IMF arah ke selatan sebelum IPS dan (hijau) IPS atau onset SSC komponen H stasiun Biak

ISSN 0853 - 0823

280


Telaah terhadap Gambar 4 dan Gambar 6 tampak bahwa perilaku IMF Bz sebelum onset (shock impact) berperan terhadap pembentukan dan intensitas badai geomagnet. Pada Gambar 4 (Kasus badai geomagnet 15 Juli 2000), kondisi IMF sebelum onset badai geomagnet cenderung mengarah ke selatan dengan intensitas rata-rata > -5 nT selama 395 menit membangkitkan badai geomagnet dengan intensitas Dst = -301 nT. Sedangkan pada Gambar 6 (kasus badai geomagnet tanggal 10 Nopember 2000), kondisi IMF sebelum onset badai geomagnet cenderung berfluktuatif bahkan cenderung mengarah ke utara pada 40 menit sebelum onset sehingga badai geomagnet yang dibangkitkannya relatif kecil dibandingkan pada kejadian tanggal 15 Juli 2000 walaupun dengan kelas flare yang relatif cukup besar. Secara keseluruhan hasil identifikasi terhadap perilaku IMF, ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Ringkasan hasil investigasi dampak perilaku IMF Bz terhadap keberadaan badai geomagnet tahun 2000-2001 (http://umtof.umd.edu/pm/FIGS.HTML). Kejadian Kelas Flare CME - Flare 14-07-2000 (Ada CME) X5.7 (22N7W) 8-11-2000 (Ada CME) M7.4 (6N18W) 29-03-2001 (Ada CME) X1.7 (14N12W) 24-09-2001 (Ada CME) X2.6 (16S23E) 4-11-2001 (Ada CME) X1.0 (06N18W) 22-11-2001 (Ada CME) X1.0 (06N18W)

ASC

Dstmin

Bzmin

BzD

118 50 185 56 65 65

-301 (15/7) -96 (10/11) -371 (31/3) -102 (26/09) -292 (6/11) -182 (25/11)

-59,5 -14,6 -48,1 -22,3 -72 -47,8

-395 +40 -90 -40* -339 -17

Keterangan : M, X adalah notasi untuk kelas flare; Dstmin, menunjukkan depresi maksimum pada indeks Dst; Bzmin, menunjukkan harga Bz minimum; ASC menunjukkan harga amplitudo SC saat interplanetary shock (IPS); dan BzD, lama waktu dari onset Bz mulai mengarah ke selatan sampai Interplanetary shock (IPS). Tanda (+ dan –), tanda +/- berarti bahwa orientasi Bz mulai mengarah ke selatan beberapa menit setelah dan sebelum IPS serta tanda * menyatakan orientasi IMF Bz berfluktuasi sebelum IPS

III.2. Hasil Identifikasi Kondisi Angin Surya Sebelum Onset Badai Geomagnet Hasil identifikasi terhadap pola densitas dan kecepatan angin surya (Nsw dan Vsw) pada saat bertepatan dengan kejadian badai geomagnet telah diperoleh 19 kejadian dominasi densitas angin surya atas kecepatan angin surya yang menyebabkan peristiwa badai geomagnet kuat (< -100 nT) dari total 59 kejadian badai geomagnet kuat sepanjang tahun 1996-2001, seperti ditunjukkan pada Tabel 5. Contoh ploting komponen angin surya dan IMF hasil identifikasi di atas dapat dilihat pada Gambar 3. Tabel 5. Beberapa contoh hasil identifikasi pola komponen angin surya (NPVsw) dan Bz(-) IMF pada saat badai geomagnet 1996-2001. No

Waktu Kejadian

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

13 Jan 1996 23 Okt 1996 10 Jan 1997 27 Peb 1997 17 Apr 1997 21 Apr 1997 15 Mei 1997 3 Sept 1997 1 Okt 1997 11 Okt 1997 7 Nop 1997 22 Nop 1997 18 Peb 1998 10 Mar 1998 21 Mar 1998 4 Mei 1998 26 Jun 1998 6 Agt 1998 27 Agt 1998 25 Sep 1998 19 Okt 1998 9 Nop 1998 13 Nop 1998 13 Jan 1999

ISSN 0853 - 0823

Tensitas

Keterangan

No

Waktu Kejadian

-102.5 -100.5 -95 -101 -100 -105 -145 -115 -102 -123 -110 -112 -103 -156 -106 -208 -109 -154 -160 -265 -145 -167 -169 -170

No Data Nsw dominan Vsw sdkt lbh dominan Vsw = Nsw, Psw sdkt > Nsw = Vsw, Psw sdkt > Nsw dominan Nsw = Vsw, Psw > Vsw sdkt lbh dominan No Data Nsw dominan Nsw = Vsw, Psw sdkt > Nsw = Vsw, Vsw sdkt > Nsw dominan No Data Nsw sdkt > Vsw Vsw = Psw > Nsw Nsw = Psw > Vsw Nsw = Psw sdkt > Vsw Nsw = Vsw Nsw = Vsw Nsw = Psw sdkt > Vsw Nsw = Psw > Vsw Nsw > Vsw Nsw > Vsw

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

22 Sep 1999 22 Okt 1999 6 Apr 2000 17 Mei 2000 24 Mei 2000 8 Jun 2000 15 Jul 2000 20 Jul 2000 12 Agt 2000 17 Sep 2000 5 Okt 2000 14 Okt 2000 29 Okt 2000 6 Nop 2000 29 Nop 2000 11 Jan 2000 23 Jan 2000 12 Peb 2000 3 Okt 2001 21 Okt 2001 28 Okt 2001 6 Nop 2001 24 Nop 2001 20 Mar 2001

Tensitas -198 -255 -297 -101 -165 -100 -330 -100 -252 -212 -187 -115 -145 -168 -117 -100 -102 -143 -167 -198 -172 -300 -234 -151

Keterangan Nsw = Vsw Nsw = Vsw Nsw = Vsw Nsw = Vsw Nsw = Psw > Vsw Nsw = Vsw Vsw sdkt > Nsw Nsw sdkt > Vsw Vsw = Nsw Vsw = Nsw Vsw = Nsw Nsw sdkt > Vsw N sdk > Vsw Vsw = Nsw < Psw Nsw = Psw > Vsw Nsw = Psw > Vsw Nsw = Psw = Vsw Nsw = Psw = Vsw >= Nsw = Psw > V sw Nsw = Psw = V sw Vsw > Psw = Nsw No Data Nsw = Psw > Vsw Vsw = Psw > Nsw


281

Untuk lebih jelasnya ke-19 kejadian dominasi densitas angin surya (Nsw) atas kecepatan angin surya (Vsw) yang menyebabkan peristiwa badai geomagnet kuat (< -100 nT) ditampilkan dalam bentuk grafik, seperti pada Gambar 7.

20-27 Oktober 1996

19-23 April 1997

9-13 oktober 1997

15-20 Pebruari 1998

19-23 Maret 1998

4-28 Juni 1998

17-21 Oktober 1998

6-11 Nopember 1998

11-15 Nopember 1998

11-15 Januari 1999

22-26 Mei 2000

18-22 Juli 2000

12-16 Oktober 2000

26-31 Oktober 2000

27 Nop – 1 Des 2000

9-13 Januari 2000

1-5 Oktober 2001

22-26 Nopember 2001

9-13 April 2001

Gambar 7. Grafik Pola angin surya (N,V,P), Bz IMF dan Indeks Dst tahun 1999-2001 (http://omniweb.gsfc.nasa.gov/form/dx1.html) yang menunjukkan dominasi Nsw sebagai pemicu badai geomagnet bersamaan dengan kondisi IMF arah selatan kuat dan lama. ISSN 0853 - 0823

282


Dari Gambar 7 di atas, terlihat dengan jelas bahwa ke-19 kejadian badai geomagnet tersebut dominan dipengaruhi oleh kenaikan komponen densitas angin surya (Nsw) dibandingkan dengan komponen kecepatan angin surya (Vsw). Intensitas badai geomagnet yang ditimbulkan oleh dominasi densitas angin surya (Nsw) relatif kuat berkisar antara -100 nT s/d -289 nT. Badai geomagnet terkuat sepanjang tahun 1996 s/d 2001 yang dominan dipengaruhi oleh kemunculan densitas angin surya (Nsw) adalah -289 nT yaitu pada tanggal 11 April 2001. Ketika tekanan dinamik angin surya praktis dikendalikan oleh densitas angin surya (Khabarova et al., 2006), maka faktor naiknya densitas angin surya yang berkombinasi dengan Bz(-) IMF baik dengan atau tanpa jedah adalah pemicu / penuntun munculnya faktor geoeffective kuat. Penyelidikan terhadap 19 kasus badai geomagnet yang bersamaan dengan kenaikan densitas angin surya dan Bz(-) IMF telah menunjukkan bahwa badai geomagnet mulai terjadi bahkan ketika jedah waktu antara Nsw dan Bz(-) berlansung beberapa jam (Khabarova, 2007), seperti dapat dilihat pada Tabel 6. Dengan kenyataan ini, bisa dikatakan bahwa komponen densitas angin surya (Nsw) patut untuk dipertimbangkan dalam kegiatan peramalan badai geomagnet (geomagnetic storm forecasting) sebagai komponen yang melengkapi faktor geoeffectiveness. Oleh karena itu, diperlukan suatu faktor koreksi dengan basis Nsw sehingga akurasi prediksi menjadi lebih baik dari sebelumnya. Tabel 6. Distribusi Nilai Nsw, IMF Bz(-) dan waktu tundah (jedah) Nsw-Bz(-) terhadap kemunculan badai geomagnet. No

Start-End

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

23 Okt 1996 21 Apr 1997 11 Okt 1997 21 Mar 1998 6 Agt 1998 9 Nop 1998 13 Nop 1998 13 Jan 1999 22 Sep 1999 22 Okt 1999 20 Apr 2000 24 Mei 2000 20 Juli 2000 14 Okt 2000 29 Okt 2000 29 Nop 2000 11 Apr 2001 3 Okt 2001 24 Nop 2001

NMaks (1/cm3) 13 30.5 30.2 25.2 39.5 12.2 17.1 20.6 46 18.2 29.7 30.8 8.2 9 39.3 17.1 24.7 8 43.9

MinBz (nT) -11 -9.5 -10.3 -12.4 -19.3 -19.7 -17.6 -14.6 -15.8 -30.7 -12.8 -19.2 -7.9 -11.5 -17.1 -10.3 -20.5 -20.9 -27.8

Delay (dT) (Jam) 5 6 3 3 5 7 4 2 9 9 4 0 10 3 4 1 5 1 4

MinDst (nT) -105 -107 -123 -85 -138 -142 -131 -112 -173 -237 -102 -147 -93 -105 -127 -119 -147 -166 -221

P (Parameter ”Fiting”) -19.0623 -23.0277 -19.8184 -12.0948 -33.3535 -28.9412 -25.8704 -21.0187 -36.147 -43.4984 -23.6995 -19.2 -16.9554 -16.6962 -29.6379 -14.4352 -31.6131 -23.7284 -41.0514

III.3. Analisis Geoeffectiveness Sebagai Faktor Koreksi Akurasi Prediksi Badai Geomagnet Untuk keperluan forecasting atau prediction, kolaborasi Nsw dan Bz(-) IMF yang memicu kemunculan badai geomagnet (walaupun dengan harga Vsw (kecepatan) minimum saat itu) diperhitungkan dalam setiap kegiatan forecasting dan prediction. Oleh karena itu diperkenalkan harga parameter fitting antara maksimum Nsw dan minimum Bz yang dilambangkan dengan huruf PFit, yang dirumuskan sebagai berikut (Khabarova, 2007), PFit = minBz -

N Maks dT

(1)

Dimana dT adalah selisih waktu (jam) dari puncak Nsw sampai Bz minimum. Dari persamaan (1), terlihat bahwa harga Dst minimum pada saat badai geomagnet terkait dengan besarnya selisih kekuatan Nmaks dan Bz minimum atau dengan kata lain terkoreksi oleh parameter PFit (Khabarova, 2007). Untuk mengetahui hubungan antara parameter PFit dengan Dst minimum maka dilakukan ploting, hasilnya seperti ditunjukkan pada Gambar 8. Dari Gambar 8 diperoleh bahwa korelasi antara Dst dengan parameter P adalah sebesar 85.47%. Hasil ini mempertegas bukti bahwa faktor koreksi densitas angin surya patut dipertimbangkan dalam setiap kegiatan forecast atau prediksi agar diperoleh hasil forecast atau prediksi yang relatif lebih bagus. ISSN 0853 - 0823


283

Pola Korelasi Antara Parameter P Terhadap Dst Minimum 0 -50

-40

-30

-20

-10

DstMin = 3.9157P) - 36.898 R2 = 0.7305 0

-50

-100 nT

Dst-P Linear (Dst-P) -150

-200

-250 P=Bzmin-(NswdT)^0.5

Gambar 8. Pola korelasi antara Dst minimum terhadap P (Bzmin-

N sw dt ) sebagai faktor koreksi.

IV. KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa densitas angin surya (Nsw) juga berperan penting terhadap keberadaan badai geomagnet. Oleh karenanya, densitas angin surya layak dipertimbangkan dalam kegiatan peramalan badai geomagnet sebagai salah satu komponen sebagai faktor geoeffectiveness. Hal ini dibuktikan dengan tingginya korelasi antara Dst dengan parameter PFit sebagai fungsi Nsw maksimum dengan harga korelasi sebesar 85.47%. V. DAFTAR PUSTAKA Burton, R. K., R. L. McPherron, and C. T. Russel, 1975, An empirical relationship between interplanetary conditions and Dst, J. Geophys. Res. 80, 4204-4214 P. Ballatore and W. D. Gonzales, 2003, On the estimates of the ring current injection and decay, Earth Planets Space, 55, 427-435 N. U. Crooker, 2000, Solar and Heliospheric geoeffective disturbances, J. Atm. Terr. Phys., 88, 529562 N. Gopalswamy, S. Yashiro, G. Michalek et al., 2005, Solar Source the Largest Geomagnetic Storm of cycle 23, Geophys. Res. Lett., 32 (12), L12S09, DOI:10.1029/2004GL021639/ W. D. Gonzales et al., 1994, What is Geomagnetic Storm, J. Geophys. Res. 99, NA4, pp. 5771-5792. O. V. Khabarova, 2007, Current Problems of Magnetic Storm Prediction and Possible Ways of Their Solving, Sun and Geosphere, 2 (1), 32-27, ISSN 1819-0839. W. D. Gonzales et al., 1999, Interplanetary Origin of Geomagnetic Stroms, Space Sci. Rev., 88, pp. 529-562. Kivelson M. G., and Russell C. T., Introduce of Plasma Physics, Prentice-Hall, 1995. N. U. Crooker, 2000, Solar and Heliospheric Geoeffective Disturbances, J. Atm. Sol. Terr., 62, pp. 1071-1085. http://umtof .umd.edu/pm/FIGS.HTML, pusat data aktivitas matahari, kejadian X-ray, flare dll. http://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/, pusat data geomagnet dunia.. http://omniweb.gsfc.nasa.gov/form/dx1.html.

ISSN 0853 - 0823

IDENTIFIKASI KONDISI ANGIN SURYA (SOLAR WIND) UNTUK PREDIKSI BADAI GEOMAGNET

Recommend Documents