PERBANDINGAN PROFIL VERTIKAL DIVERGENSI DAN VORTISITAS MODEL WRF DENGAN LUARAN SATAID KEJADIAN HUJAN LEBAT BATAM TANGGAL JANUARI 2013

PERBANDINGAN PROFIL VERTIKAL DIVERGENSI DAN VORTISITAS MODEL WRF DENGAN LUARAN SATAID KEJADIAN HUJAN LEBAT BATAM TANGGAL 30 – 31 JANUARI 2013 Akhmad Fadholi

Abstrak: Divergensi dan vortisitas merupakan dua parameter yang erat kaitannya dengan proses dinamis atmosfer khususnya dalam proses pembentukan awan. Analisis terkait dua parameter tersebut mengalami perkembangan dengan munculnya model numerik yang dapat digunakan untuk menampilkan kedua parameter tersebut. Di Indonesia, Weather Research Forecasting (WRF) dan Satellite Animations and Interactive Diagnosis (SATAID) merupakan cara yang sering digunakan untuk menampilkan divergensi dan vortisitas, khususnya dalam analisis kondisi cuaca buruk seperti hujan lebat. Dalam kasus hujan lebat yang terjadi di Batam pada tanggal 30-31 Januari 2011, penulis mencoba membandingkan nilai divergensi dan vortisitas dari hasil olahan WRF dan SATAID. Hasil menunjukkan beberapa perbedaan yang signifikan. Perbedaan tersebut antara lain nilai divergensi dan vortisitas yang WRF yang jauh lebih tinggi dibandingkan SATAID dan pola pergerakan nilai divergensi dan vortisitas secara temporal untuk tiap lapisan isobarik sehingga menyebabkan korelasi yang rendah dan nilai RMSE yang besar antara WRF dan SATAID. Kata kunci: divergensi, vortisitas, WRF, SATAID. ABSTRACT: Divergence and vorticity are two parameters are closely related to dynamic atmospheric processes, especially in the process of cloud formation . Analysis of these two parameters has been developed by using numerical models that can be used to calculate and display both divergence and vorticity. In Indonesia, Weather Research Forecasting (WRF) and Satellite Animations and Interactive Diagnosis (SATAID) are commonly used to display the divergence and vorticity, especially in analysis of bad or extreme weather conditions such as heavy rain. In the case of heavy rain that occurred in Batam on 30 to 31th January 2011, the author tries to compare the value of the divergence and vorticity from WRF and SATAID. Result shows some significant differences from both WRF and SATAID. The differences between divergence and vorticity that WRF is much higher than SATAID and movement patterns of divergence and vorticity values for each isobaric level temporally causes low correlation and large RMSE values between WRF and SATAID. Keywords: divergence, vorticity, WRF, SATAID

PENDAHULUAN Dalam cuaca,

terkait proses dinamis yang terjadi di melakukan

khususnya

kejadian

cuaca

ekstrim

parameter-parameter identifikasi

pada

atmosfer.

analisa

proses dinamika atmosfer yang biasa

digunakan

cuaca

kondisi-kondisi

analisis

dikaji

sebagai

antara

vortisitas.

signifikan

Parameter

Dua

lain

cuaca

terkait

divergensi

parameter

dan

tersebut

berkaitan langsung dengan pergerakan

1Sekolah

Tinggi Meteorologi Klimatologi E-mail: [email protected]

1

2

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

massa udara yang mempunyai peran

kasus hujan lebat yang menyebabkan

dalam pembentukan awan konventif.

banjir di Batam pada tanggal 30-31

Saat ini, pembahasan tentang

Januari

2013.

Penelitian

analisis cuaca maupun iklim tidak lepas

membandingkan

dari penggunaan model prediksi cuaca

vortisitas hasil olahan WRF dengan

numerik

SATAID,

atau

Numerical

Prediction

(NWP).

pemodelan

parameter

Weather

Salah

divergensi

ini

dan

dan

diharapkan

dapat

satu

memberikan kesimpulan tentang kaitan

yang

kondisi kedua parameter dari WRF dan

sering dipakai saat ini adalah Weather

SATAID terhadap kondisi hujan lebat.

Research Forecasting (WRF). Selain

Selain itu juga diharapkan mampu

digunakan dalam pemodelan prakiraan

memberikan hasil tentang korelasi dan

cuaca, WRF juga digunakan dalam

selisih

analisis parameter cuaca dengan data

sehingga dapat menjadi acuan pada

reanalisis.

Badan

penelitian

Japan

selanjutnya.

Selain

Meteorologi

cuaca

WRF,

Jepang

Meteorological

(JMA:

Agency)

Satellite

WRF

Animations

atau

SATAID

pengembangan

Divergensi dan Vortisitas

and

Divergensi didefinisikan sebagai

Interactive Diagnosis (SATAID) yang

pergerakan

digunakan dalam menampilkan data

menyebar

dalam

NWP Global Spectral Model (GSM).

Sebaliknya,

jika

Meskipun fungsi pokok aplikasi tersebut

udara

adalah analisa data citra satelit MTSAT

konvergensi

(Multi-functional

divergensi

Transport

dan

juga

mengeluarkan aplikasi yang dikenal dengan

antara

Satellite),

massa

udara

yang

suatu

area.

pergerakan

massa

mengumpul

maka

(Holton, positif

terjadi

2004).

Nilai

mengindikasikan

SATAID juga sering kali digunakan

adanya pergerakan menyebar secara

dalam menampilkan data NWP. WRF

horizontal, dan sebaliknya merupakan

maupun

konvergensi

dalam

SATAID, analisis

dapat

digunakan

parameter

cuaca

atau

terdapat

pertemuan/pemampatan massa udara.

khususnya divergensi dan vortisitas. Perbandingan

dua

parameter

𝜕𝑢

𝜕𝑣

̅=( + ) 𝐷 = 𝑑𝑖𝑣𝑈 𝜕𝑥 𝜕𝑦

(1)

cuaca tersebut menggunakan WRF dan 𝜕𝑢

dan

𝜕𝑣

SATAID khususnya pada kondisi cuaca

dimana

merupakan

ekstrim belum pernah dilakukan di

perubahan dari komponen angin arah

Indonesia. Penelitian ini mengambil

horisontal, dan u adalah untuk arah

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas.............3

timur-barat (x) sedangkan v untuk arah

Model WRF WRF (Weather Reasearch and

utara-selatan (y). Vortisitas adalah ukuran dari

Forecasting) Model merupakan salah

rotasi dalam fluida dan memiliki kedua

satu model regional yang saat ini

besaran

banyak dikembangkan oleh kalangan

skalar dan arah

(Holton,

2004). Semakin tinggi nilai mutlak

meteorologist.

vortisitas maka semakin besar vektor

memodelkan kondisi atmosfer di suatu

angin yang berotasi. Untuk daerah

wilayah sehingga dapat membantu

lintang

dalam

selatan,

menunjukan

vortisitas

adanya

mengakibatkan

negatif

siklonik

terbentuknya

WRF

mempelajari

dapat

suatu

dengan

kejadian

yang

meteorologi

awan

(Sulung, dkk, 2011). WRF (WRFARW)

lintang utara (Seto, 2000).

lanjutan sistem simulasi cuaca numerik

𝜕𝑣

𝜕𝑢

 = (𝜕𝑥 − 𝜕𝑦)

(2)

meso

melayani

model

baik

konvektif dan berlaku sebaliknya untuk

skala

merupakan

lebih

yang

simulasi

generasi

didesain

untuk

operasional

dan

kebutuhan penelitian atmosfer. Model Divergensi

dan

vortisitas

ini

mempunyai

dinamik

saling berkaitan dan sering digunakan

dimensional (3DVAR) sistem asimilasi

dalam

data dan arsitektur perangkat lunak

pertumbuhan

awan

berlipat,

inti

merupakan dua parameter cuaca yang

analisis

yang

keistimewaan

yang

konvergensi

aliran

melakukan komputasi secara paralel

menyebabkan

dan sistem ekstensibel. WRF cocok

timbulnya gerak vertikal (Endarwin,

untuk aplikasi yang luas dari skala

2010). Pertumbuhan awan akan dengan

meter sampai ribuan meter.

massa

udara

divergensi

dapat

digunakan

3-

khususnya awan konvektif. Terdapatnya atau

dapat

variasi

untuk

Usaha untuk mengembangkan

mudah terjadi jika vortisitas negatif, dimana massa udara yang masuk akan

WRF

berkonvergensi dan tumbuhlah awan-

kolaborasi,

awan

2000).

antara National Center for Atmospheric

Sedangkan menurut Hariadi (2010),

Reasearch (NCAR), National Oceanic

kedua parameter tersebut merupakan

and

indikator

(NOAA),

konvektif

keadaan

(Seto,

sesaat

presipitasi di atas suatu tempat.

proses

merupakan yang

Atmospheric National

kerjasama

pada

prinsipnya

Administration centers

for

Environmental Prediction (NCEP) dan Forecast systems Laboratory (FSL),

4

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

dan

Air

Force

Weather

Agency

operfasional.

Memiliki

pilihan

(AFWA), Naval Reasearch Laboratory,

spektrum

Universitas Oklahoma dan Federal

diperoleh dari percobaan dan hasil

Aviation Administration (FAA).

komunitas ilmuan. Terdapat WRF-Var

WRF merupakan model yang

fisi

asimilasi

yang

memadukan

untuk

lingkungan

dinamis

yang

yang merupakan sistem variasi data

fleksibel dan memiliki code portable efisien

dan

yang data

dimana

dapat

observasi

untuk

computing dan pararel supercomputer

mengoptimalkan kondisi inisial model,

sampai laptop. WRF modular, single-

dan juga WRF-Chem model untuk

source

code

pemodelan kimia udara (Wahyudi,

untuk

penelitian

dapat

di

konfigurasi

dan

aplikasi

dkk, 2011).

Gambar 1. Diagram Alir Proses Running WRF

SATAID

kemudian

JMA

(Japan

Meteorology

Agency)

meluncurkan

satelit

MTSAT

(Multi-functional

cuaca

mengembangkan

sebuah

aplikasi yang diberi nama SATAID (Satellite

Animation

and

Interactive

Transport

Diagnosis) yang berfungsi mengambil

Satellites) yang secara umum bertujuan

data parameter meteorologi dari citra

untuk

perkembangan

satelit MTSAT. Penggunaan aplikasi

atmosfer dalam rangka pencegahan

tersebut sebagai penyedia data dukung

dan

yang

parameter meteorologi pada citra satelit

diakibatkan oleh badai topan dan cuaca

untuk menganalisa kejadian alam, baik

buruk lainnya (Fadholi, 2013). JMA

yang terkait dengan cuaca maupun

mengamati

mitigasi

bencana

alam

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas............. 5

bencana (Andriyanto, 2011). SATAID

dan

adalah

yang

merupakan data NWP Global Spectral

dijalankan di dalam sistem operasi

Model (GSM) yang disediakan oleh

Windows, berfungsi untuk mengolah

JMA.

gambar satelit (Harsa, 2011).

satelit, data NWP tersedia 4 kali sehari

satu

set

software

Hal yang paling mendasar dari pengolahan dengan

citra

satelit

menggunakan

diolah

menggunakan

Berbeda

dengan

SATAID

data

citra

pada jam 00, 06, 12, dan 18 UTC

MTSAT

sehingga untuk dapat menampilkan

aplikasi

tiap

jamnya

harus

diinterpolasi.

SATAID yaitu tenik menampilkan citra

Dengan data NWP tersebut maka

satelit sebagai indentifikasi awan dan

dapat diketahui parameter-parameter

teknik pemanfaatan data Numerical

cuaca

Weather Prediction (NWP) sebagai

kelemababan, angin, vortisitas, depresi

analisis unsur-unsur cuaca (Fadholi,

suhu, dan nilai labilitas udara (JMA,

2013). Data NWP yang telah diunduh

2006).

lainnya

seperti

suhu,

Gambar 2. Data NWP dioverlay ke dalam citra satelit

METODE PENELITIAN

didapat dari ftp://satelit.bmkg.go.id. Hasil

Data

pengolahan yang dibahas dan dianalisa Data

yang

dalam

hanya pada parameter divergensi dan

penelitian ini antara lain data final model

vortisitas yang dihasilkan dari WRF

National

maupun SATAID. Fokus lokasi pada

Centers

digunakan

for

Environmental

Prediction (NCEP) yang didapat dari

koordinat

http://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2 dan

Nadim Batam yaitu 1,1o Lintang Utara

data SATAID serta model GSM yang

(LU) dan 104,1o Bujur Timur (BT)

stasiun

meteorologi

Hang

6

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

dengan waktu kejadian mulai tanggal 30

hasil pengamatan stasiun meteorologi

Januari jam 00 UTC hingga 31 Januari

Hang Nadim Batam yang berkoordinat

2013 jam 06 UTC.

1,1o Lintang Utara dan 104,1o Bujur Timur.

Pengolahan WRF

Oleh karena keterbatasan model

Sebagai syarat awal dan syarat

WRF yang ada pada saat dilakukan

batas model digunakan data FNL (Final

percobaan, maka dalam percobaan ini

Analysis) dari National Centers for

domain tanpa nesting, yakni langsung

Environmental Prediction – National

mengambil domain dengan resolusi 6

Center

Research

km, dengan data yang diolah selama 30

(NCEP-NCAR) dengan interval waktu

jam, terhitung dari 30 Januari 2011

1o

pukul 00.00 UTC sampai dengan 31

x 1o yang dapat didownload melalui situs

Januari 06.00 UTC. Adapun untuk lebih

http://rda.ucar.edu.

jelasnya mengenai proses running yang

for

Atmospheric

selama 6 jam, yang memiliki resolusi

Sementara

data

pengamatan permukaan diperoleh dari

dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Informasi Proses Running WRF TIPE GRID

Arakawa C-Grid

KATEGORI LAND USE DIMENSI GRID BARAT-TIMUR DIMENSI GRID SELATAN-UTARA DIMENSI GRID DASAR-PUNCAK RESOLUSI GRID PADA SB. X (DX) RESOLUSI GRID PADA SB. Y (DY) PUSAT LINTANG PUSAT BUJUR SKEMA MIKROFISIK SKEMA RADIASI GEL. PANJANG SKEMA RADAIASI GEL. PENDEK OPSI LAP. PERMUKAAN OPSI PERMUKAAN DARAT OPSI LAP. BATAS (PBL) OPSI CUMULUS SUMBER INPUT PERMUKAAN UPDATE DATA SST FEEDBACK LANGKAH WAKTU INTEGRASI

USGS (Mixed Dyland/Irregated Coplaid and Pasture) 149 110 28 6000 m 6000 m 1° LU 104°BT WRF Single Moment 5 Class Scheme RRTM (Rapid Radiation Transfer Model) Scheme Dudhia MM5 NOAH Land Surface YSU (Yonsei University) Scheme KF (Kain-Fritsch) Scheme WPS/geogrid No SST Update One-way nesting 30 detik

Setelah proses running model

sebagai bahan analisis. Namun pada

WRF selesai, maka dihasilkan banyak

penelitian ini, beberapa parameter yang

parameter

diambil sebagai bahan analisa antara

yang

dapat

digunakan

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas............. 7

lain temperature, kelembaban, angin

menjadi empat yaitu start program,

dan curah hujan.

register image data in memory, display image data, dan advanced operation.

Pengolahan SATAID

Bagian-bagian langkah umum tersebut

Secara umum, langkah-langkah pengolahan

dalam

SATAID

terbagi

dapat

dilihat

pada

diagram

alir

pengolahan pada Gambar 3.

Gambar 3. Langkah-langkah Umum pengolahan SATAID

Pengolahan data NWP pada

melakukan

plotting

data

NWP.

SATAID didahului dengan register data

Penampilan data NWP GSM sehingga

satelit baik Infra-Red (IR-1) tanggal 30

didapatkan divergensi dan vortisitas

Januari 2011 jam 00 UTC hingga 31

pada SATAID memerlukan langkah-

Januari 2011 jam 06 UTC. Selanjutnya,

langkah sebagai berikut.

dilakukan register data NWP GSM



Register data satelit

tanggal 30 Januari 2011 (jam 00, 06,



Register data NWP GSM

12, 18 UTC dan 31 Januari 2011 (jam



Aktifkan NWP dan jendela NWP

00, 06, 12, 18 UTC). Hal ini disebabkan data satelit tersebut mencakup peta yang

mempunyai

merupakan

tempat

akan aktif 

Pada jendela NWP, aktifkan “Vort”

koordinat

yang

untuk vortisitas atau “Div” untuk

SATAID

untuk

divergensi

8

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)



Pilih fungsi measure

mendekati (+1) atau r mendekati -1



Pilih fungsi Time

maka



Klik di koordinat lokasi penelitian

memiliki korelasi linear yang tinggi

divergensi/vortisitas

dengan

SATAID.

WRF

Tanda

negatif

mendekati -1 berarti hubungan sangat

Korelasi Perhitungan

kuat dan berlawanan fase. Sedangkan,

untuk

mencari

nilai

jika nilai r mendekati 0 maka antara

hubungan

antara

dua

WRF dan SATAID hampir tidak memiliki

dimaksudkan kekuatan

korelasi

peubah acak (Susanti, dkk, 2013).

hubungan (relasi).

Dalam hal ini digunakan hanya untuk menentukan

besarnya

hubungan

kedekatan antara nilai divergensi dan

Root Mean Square Error (RMSE) Metode RMSE ini digunakan untuk

dari

mengetahui penyimpangan yang terjadi

pengolahan WRF dengan SATAID.

antara nilai divergensi dan vortisitas

Perhitungan korelasi difokuskan pada

antara

satu titik yaitu pada 1,1o LU dan 104,1o

SATAID. Sama seperti perhitungan

BT.

korelasi, perhitungan RMSE dilakukan

vortisitas

yang

Persamaan

dihasilkan

3

adalah

rumus

hasil

olahan

WRF

dengan

pada satu titik juga yaitu 1,1o LU dan

korelasi yang digunakan:

104,1o BT. Persamaan 4 adalah rumus r

 

n i 1

n i 1

( xi  x)  ( yi  y )

( xi  x) 2 



n i 1

RMSE yang digunakan (Arif, dkk, (3)

( yi  y ) 2

2012):

𝑛

Keterangan :

∑ (𝑥 −𝑥𝑏,1 ) 𝑅𝑀𝑆𝐸 = √ 𝑖=1 𝑎,1 𝑛

2

(4)

r = Nilai korelasi xi = divergensi/vortisitas WRF

Keterangan :

yi = divergensi/vortisitas SATAID

Xa = Nilai divergensi/vortisitas WRF

Nilai r berkisar antara +1 sampai -1 dengan nilai r bergantung pada fase

Xb = Nilai divergensi/vortisitas SATAID n = Banyaknya data Perlu

kurva variabel yang dimaksud. Jika

diketahui

bahwa

nilai

kedua series data (WRF dan SATAID)

terbaik RMSE adalah 0, artinya data

paralel, maka nilai r akan positif,

divergensi/vortisitas WRF sama dengan

sedangkan apabila fase berlawanan

SATAID. Semakin besar nilai RMSE,

maka nilai r akan negatif. Apabila nilai r

maka

semakin

jauh

nilai

data

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas............. 9

divergensi/vortisitas

WRF

dengan

SATAID.

terlebih

dahulu

memberikan

perbandingan pola angin vertikal secara temporal sejak tanggal 30 Januari 2013

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil

jam 00 UTC hingga 31 Januari 2013

pengolahan

data

menggunakan model WRF dan SATAID

jam 06 UTC di atmosfer kota Batam sebagai berikut.

a

Gambar 4. ProfilAngin WRF (a) dan Profil Angin SATAID (b)

b

Gambar 4. (a) ProfilAngin WRF dan (b) Profil Angin SATAID

Perbandingan pola angin perjam secara

500 mb dimana terjadi gerak rotasi

vertikal

jam

secara vertikal dengan kecepatan angin

yang

bervariasi mulai dari 2 hingga 10 knot.

signifikan antara hasil model WRF dan

Hal tersebut bisa jadi merupakan suatu

SATAID. Pada saat mulai kejadian

fokus nilai divergergensi dan vortisitas

hujan lebat di Batam sekitar jam 06

yang terjadi. Kondisi perubahan lain

hingga 10 UTC tanggal 30 Januari

yang signifikan juga terlihat jelas antara

2013,

jam 18 UTC hingga jam 00 UTC

temporal

menunjukkan

model

selama perbedaan

WRF

31

menunjukkan

perubahan arah dan kecepatan angin

tanggal

31

Januari

2013

dengan

signifikan antara lapisan 700 hingga

perubahan arah dan kecepatan angin

10

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

yang terjadi hingga lapisan 200 mb

pumpunan

massa

udara

yang

menimbulkan gerak rotasi, terutama

disebabkan

massa

udara

yang

dari lapisan 400 hingga 200 mb. Gerak

berkumpul memusat secara horizontal,

rotas berlawanan dengan arah jarum

dengan

jam

adanya

konveksi. Penampilan profil divergensi

konvergensi dan vortisitas tinggi. Hal

secara vertikal dapat menambah detil

tersebut terkait dengan pembentukan

analisis

awan yang kuat sebelum terjadi hujan

identifikasi proes pembentukan maupun

sangat

peluruhan awan.

yang

mengindikasikan

lebat

di

esok

harinya.

Sedangkan pada hasil olahan SATAID, perubahan

signifikan

lain

yang

terjadi

proses

dilakukan

dalam

Terkait pola divergensi secara

dan

vertikal temporal selama hujan lebat

kecepatan angin mulai terdeteksi pada

berlangsung, hasil olahan WRF dan

tanggal 30 Januari 2013 jam 12 hingga

SATAID memberikan hasil dengan pola

18 UTC pada lapisan 700 mb saja.

yang

Hapir sama dengan kejadian pada

pergerakan nilai positif atau negatif

analisis

yang terkait dengan proses konveksi

WRF,

arah

kata

kondisi

angin

mengindikasikan adanya gerak rotasi

dapat

diindikasikan

sebagai

potensi pembentukan awan yang kuat.

sama

dalam

hal

pembentukan awan.

berlawanan dengan arah jarum jam yang

hampir

Melihat catatan kejadian hujan tiap tiga jam dari stasiun pengamat, perbandingan kondisi nilai divergensi antara hasil WRF dan SATAID terlihat.

Perbandingan Divergensi WRF dan SATAID

Pada pencatatan cura hujan, kondisi lebat mulai terjadi jam 15 UTC tanggal

cuaca

30 Januari 2011 hingga puncaknya

kasus

antara jam 00 hingga 03 UTC hari

kejadian hujan lebat yang disebabkan

selanjutnya. Maka, terjadi pertumbuhan

oleh

awan yang kuat sebelum waktu hujan

Perubahan signifikan

kondisi

terutama

awan-awan

dalam

konvetif,

menampilkan

perubahan

divergensi

signifikan.

akan nilai

lebat.

Kondisi

proses

pembentukan

ini

awan yang kuat dapat dilihat dari pola

pembentukan

divergensi baik dari WRF maupun

awan konvektif, maka pada prosesnya

SATAID antara jam 06 hingga 12 UTC

akan

tanggal 31 Januari 2011 dimana terjadi

terjadi

negatif

yang

karena

dalam

memerlukan yaitu

tanda

nilai

Hal

divergensi

akan

adanya

divergensi negatif (konvergensi) mulai lapisan

permukaan

hingga

hampir

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas.............11

dilihat dari positif atau negatif nilai

tersebut bukan dari nilainya, namun

divergensi.

pembentukan awan kuat

kondisi hujan lebat

mencapai 400 mb. Kemiripan pola

a

pembentukan awan kuat

kondisi hujan lebat

Divergence Vertical Countour (E-6)

b

Gambar 5. (a) Kontur vertikal divergensi WRF dan (b) Kontur vertikal divergensi SATAID

Perbandingan

nilai

hingga 15 UTC tanggal 30 Januari

divergensi dari WRF dan SATAID juga

2013. Pada kondisi tersebut dapat

dilakukan

lapisan

diketahui adanya proses pembentukan

isobarik untuk mengetahui lebih detil

dan peluruhan awan (hujan). Kondisi

perbedaan nilai dan pola pergerakan

tersebut hampir sama jika dikaitkan

tiap jam dengan grafik (Lampiran 1.a &

dengan pencatatan hujan stasiun. Pada

1.b).

pada jam selanjutnya kondisi nilai Pada

pada

grafik

antara

beberapa

divergensi

WRF

divergensi

cenderung tersebut

menurun.

(Lampiran 1.a) bahwa secara umum

Kondisi

mengindikasikan

terlihat adanya fluktuasi nilai divergensi

adanya konvergensi atau aliran massa

yang sangat tinggi antara jam 06

udara yang memusat hingga lapisan

12

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

700

mb.

Pada

jam-jam

tersebut

awan yang secara terus menerus.

merupakan proses pertumbuhan awan

Meskipun didominasi oleh nilai negatif

konvektif

Sedangkan

yang berarti terjadi konvergensi, nilai

olahan

SATAID

divergensi SATAID mempunyai selisih

divergensi

lapisan

yang jauh dengan WRF (meskipun

bernilai

sama-sama negatif).

yang

divergensi (Lampiran

kuat.

hasil 1.b),

permukaan

hinga

700

mb

negatif yang secara jelas dari awal

Dari hasil perbandingan nilai

hingga akhir. Namun, kondisi yang

divergensi pada lapisan permukaan

signifikan tentang divergensi negatif

(surface/SFC), 1000 mb, 850 mb, 700

adalah pada jam 00 hingga 12 UTC

bm, dan 500 mb pada titik 1,1o LU dan

tanggal 30 Januari 2011. Hal tersebut

104,1o BT, didapatkan nilai korelasi dan

mengindikasikan potensi pembentukan

RMSE pada Tabel 2.

Tabel 2. Korelasi dan RMSE antara nilai divergensi WRF dan SATAID Level Isobarik Permukaan 1000 mb 850 mb 700 mb 500 mb

Korelasi 0,15 0,18 0,18 0,03 0,17

RMSE (E-6) 425,16 469,24 389,42 322,40 269,19

Hasil korelasi WRF dan SATAID

yang dikarenakan selisih nilai sangat

menunjukkan hubungan yang sangat

besar antara WFR dan SATAID untuk

lemah untuk semua lapisan, meskipun

tiap

keduanya diambil pada kasus dan

perbandingan

waktu

lapangan terutama pada pencatatan

yang

kemungkinan

sama.

Hal

dikarenakan

tersebut nilai

hujan,

jamnya.

Namun dengan

fluktuasi

dalam

kondisi

divergensi

di

dan

divergensi yang berbeda jauh antara

pergerakan nilai WRF lebih memenuhi

hasil WRF dan SATAID dan pergerakan

untuk proses pertumbuhan awan yang

trend nilai yang jauh berbeda. Selain itu

kuat hingga hujan lebat.

juga, sistem interpolasi dari SATAID yang kemungkiann tidak sama dengan

Perbandingan Vortisitas WRF dan SATAID

WRF. Hasil perbandingan nilai juga menunjukkan RMSE yang sangat besar

Kondisi vortisitas erat kaitannya dengan potensi pengangkatan massa

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas.............13

udara

dalam

menunjuang

proses

mikro.

Hal tersebut

sangat

identik

konveksi yang menyebabkan awan-

dengan lapisan permukaan, namun

awan konvektif. Pada kasus hujan lebat

tidak menutup potensi kejadian di

yang terjadi di Batam, vortisitas nilai

lapisan atas. Nilai vortisitas secara

positif

potensi

vertikal temporal akan menambah detil

pengangkatan massa udara karena

identifikasi proses pertumbuhan dan

terjadi putaran (vortex) dengan skala

peluruhan awan (hujan).

merupakan

Negative Area Positive Area

a

Vorticity Vertical Countour (E-6)

Positive Area

b

Gambar 6. (a) Kontur vertikal vortisitas WRF dan (b) Kontur vertikal vortisitas SATAID

Perbandingan WRF dan

nilai

SATAID secara

vortisitas vertikal

temporal pada kasus hujan lebat dapat memberikan

gambaran

tentang

sensitivitas baik WRF maupun SATAID

dalam

analisis

kondisi

dinamika

atmosfer yang terjadi. Perbandingan tersebut ditampilkan pada Gambar 6. Gambar

6

menunjukkan

perbedaan pola yang dihasilkan WRF

14

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

dan SATAID. Seperti yang diketahui

vortisitas

bahwa vortisitas di belahan bumi utara

ditampilkan terletak antara jam 06

bernilai posotif maka berpotensi ada

hingga 15 UTC tanggal 30 Januari

pengangkatan massa udara sedangkan

2011. Pada jam-jam tersebut nilai

nilai negatif menyebabkan sebaliknya.

vortisitas semua lapisan isobarik positif,

Pada WRF, secara umum kondisi

menandakan aktifitas konveksi kuat

vortisitas

dalam pembentukan awan dengan nilai

vertikal

secara

temporal

terbagi menjadi 2 area yaitu area positif dan area negatif. Area positif WRF menampilkan

adanya

potensi

positif

pada

series

yang

maksimum hampir mencapai -10-3s-1. Nilai

vortisitas

SATAID

(Lampiran 2.b) mempunyai pola yang

pembentukan awan yang kuat antara

hampir

jam 06 hingga 12 UTC tanggal 31

divergensinya. Pola yang hampir sama

Januari 2011. Sedangkan pada jam-jam

tersebut

berikutnya

pertumbuhan

merupakan

area

negatif

sama

adalah

dengan

adanya

awan

series.

yang

Kondisi

nilai

kondisi terjadi

dimana nilai vortisitas didominasi nilai

sepanjang

tersebut

negatif yang mengindikasikan adanya

terlihat statis dan kurang cocok dengan

pergerakan massa udara yang turun

kondisi di lapangan dimana terjadi

dan diasumsikan sebagai kondisi hujan

hujan yang lebat dengan waktu yang

lebat. Sedangkan pada SATAID, nilai

tidak kontinu. Nilai positif pada semua

vortisitas positif mendominasi lapisan

lapisan isobarik yang terjadi dari awal

permukaan hingga 400 mb sejak awal

hingga akhir merupakan perbedaan

hingga akhir. Sehingga diasumsikan

signifikan dari nilai vortisitas hasil WRF.

terjadi pertumbuhan awan yang terus-

Dari hasil perbandingan nilai

menerus dan sulit mengindikasikan

divergensi pada lapisan permukaan

waktu terjadinya hujan lebat.

(surface/SFC), 1000 mb, 850 mb, 700 nilai

bm, dan 500 mb pada titik 1,1o LU dan

vortisitas dari WRF dan SATAID juga

104,1o BT, didapatkan nilai korelasi dan

dilakukan seperti pada nilai divergensi

RMSE pada Tabel 3.

Perbandingan

antara

(Lampiran 2.a & 2.b). Nilai vortisitas

Hasil korelasi antara WRF dan

hasil WRF (Lampiran 2.a) mempunyai

SATAID hampir sama dengan korelasi

range fluktuasi yang tinggi sehingga

divergensinya. Sebab umum korelasi

dapat dilihat perpotongan garis antar

yang lemah tersebut juga dimungkinkan

lapisan

menandakan

karena perbedaan perhitungan WRF

adanya kondisi yang dinamis. Nilai

dengan SATAID. Jika dikaitkan dengan

isobarik

yang

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas............. 15

kondisi di lapangan yang terjadi hujan

yang dihasilkan WRF terlihat lebih

lebat secara tidak kontinu, vortisitas

dinamis dibandingkan SATAID.

Tabel 3. Korelasi dan RMSE antara nilai vortisitas WRF dan SATAID Level isobarik

KORELASI

RMSE (E-6)

Permukaan 1000 mb 850 mb 700 mb

-0,40 -0,18 -0,08 0,03

178,17 135,77 227,91 277,69

500 mb

-0,37

375,80

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

Perbandingan

divergensi

dan

vortisitas antara model WRF dan luaran SATAID pada kasus hujan lebat di Batam tanggal 30-31 Januari 2011 dengan

mengambil

meteorologi

Hang

titik

di

stasiun

Nadim

Batam

menunjukkan bahwa : 1. Nilai divergensi dan vortisitas WRF cenderung lebih besar dibanding SATAID. 2. Nilai divergensi dan vortisitas WRF lebih fluktuatif dibanding SATAID. Hal tersebut menunjukkan kondisi di WRF lebih dinamis dan selaras dengan kondisi hujan lebat. 3. Kondisi divergensi dan vortisitas vertikal secara temporal hasil WRF lebih cocok dalam mengidentifikasi kondisi

pertumbuhan

peluruhan awan (hujan).

awan

dan

Andriyanto, R., 2011. Modul Diklat Teknis Meteorologi Publik : Interpretasi Citra Satelit. Pusat Meteorologi Publik. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta. Arif, F.M., Gernowo, R., dan Febrianty, D. 2012. Analisa Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Semarang Dengan Model Jaringan Syaraf Tiruan. Jurnal Berkala Fisika Vol. 15, No. 1 2012 Hal. 21 – 26. Endarwin. 2010. Deteksi Potensi Gerak Vertikal Atmosfer Di Atas Wilayah Bandung Dan Sekitarnya. Jurnal Meteorologi Dan Geofisika. Vol. 11 No. 1 Hal 44 – 51. Fadholi, A. Pengolahan Data Citra Satelit MTSAT Menggunakan Aplikasi Sataid (Sattelite Animations And Interactive Diagnosis). Jurnal Informatika dan Komputasi STMIK Indonesia Jakarta. Vol.7 No.1. Hariadi T.E., 2010, Telaah Profil Divergensi Dan Vortisitas Luaran GCM CSIRO-9 Serta Hubungannya Dengan Curah Hujan . Jurnal LAPAN.

16

Jurnal Fisika FLUX, Vol. 11 No. 1, Pebruari 2014 (1 – 17)

Harsa, H., dkk. 2011. Pemanfaatan Sataid Untuk Analisa Banjir dan Angin Puting Beliung : Studi Kasus Jakarta dan Yogyakarta. Jurnal Meteorologi dan Geofisika. Vol. 12 No. 2. Hal 197-205. Holton, J.R., 2004. An Introduction to Dynamic Meteorology. Academic Press: International Geophysics Series Volume 88, Fourth Edition. JMA. 2006. SATAID Operation Manual. Japan Meteorology Agency (JMA). Seto, T.H., 2000. Mengapa Hanya Sedikit Awan Konvektif Yang Tumbuh di Atas Daerah Bandung Pada Periode 10 Desember 1999

s.d 04 Januari 2000?. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca, Vol. 1, No. 1. Hal. 61-66. Sulung, G, dkk. 2011. Pengaruh Parameterisasi Kumulus terhadap Simulasi Angin Kencang di Makassar dengan Menggunakan WRF. Bandung: ITB. Susanti, S., dkk. 2013. Analisis Tingkat Kekeringan Menggunakan Parameter Cuaca di Kota Pontianak dan Sekitarnya. Jurnal Prisma Fisika. Vol. I No. 2. Hal. 75-81. Wahyudi, T., dkk. 2011. Pelatihan Model WRF. Bandung: ITB.

Fadholi, A, Perbandingan Profil Vertikal Divergensi dan Vortisitas............. 17

LAMPIRAN 1 SATAID Divergence

WRF Divergence

10

1000

5

Divergence : E-6/s

Divergence : E-6/s

500

0

-500 SFC 1000 mb 850 mb 700 mb 500 mb

-1000

30

1 -0

02 1_

06

09

12

15

18

21

Date_Hour

3

00 1_ 01 -2 01 1-

03

-10

-25 _0 11 20 1-0 30

06

a. Grafik divergensi hasil olahan WRF

SFC 1000 mb 850 mb 700 mb 500 mb

-15 -20

-1500 01 -2

0 -5

2

06

09

12

15

18

21

Date_Hour

00 1_ 01 -2 01 31

03

06

b. Grafik divergensi hasil olahan SATAID

LAMPIRAN 2 SATAID Vorticity

WRF Vorticity 1000 SFC 1000 mb 850 mb 700 mb 500 mb

40

Vorticity : E-6/s

Vorticity : E-6/s

500

SFC 1000 mb 850 mb 700 mb 500 mb

50

0

30

20

-500

10

0

-1000

30

a.

1 20 1-0

02 1_

06

09

12

Date_Hour

15

18

21

31

0 _0 11 20 1-0

03

06

Grafik vortisitas hasil olahan WRF

3

1_ 01 -2 01 0-

02

06

09

12

15

Date_Hour

18

21

0 1_ 01 -2 01 31

0

03

06

b. Grafik vortisitas hasil olahan SATAID