SENSITIVITAS RADAR CUACA DOPPLER C-BAND (CDR) TERHADAP KEJADIAN ANGIN PUTING BELIUNG DI KECAMATAN SIBORONGBORONG TANGGAL 29 JANUARI 2013 Yahya Darmawan1, Christin Afrin Matondang2 1,2 BBMKG Region I, Jl. Ngumban Surbakti No. 15, Sempakata, Medan, 20131 E-mail:
[email protected];
[email protected] Abstrak - Radar Cuaca Doppler C-band (CDR) telah dioperasikan di Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah I (BBMKG Wilayah I) sejak 08 April 2010. Sebagai sebuah sistem yang berorientasi pada sebuah tujuan maka perlu dilakukan evaluasi terhadap kemampuan dan sensitivitas radar cuaca di BBMKG Wilayah I dalam mendeteksi adanya fenomena perubahan cuaca khusunya untuk fenomena cuaca yang jauh dari sumber radar dan berada pada topografi yang tinggi. Sebagai studi kasus dalam mengevaluasi sensitivitas radar cuaca BBMKG Wilayah I, maka telah dilakukan analisa kejadian angin puting beliung pada tanggal 29 Januari 2013 di kecamatan siborongborong, kabupaten tapanuli utara, propinsi sumatera utara. Dengan menggunakan produk turunan data radar cuaca CDR yaitu CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator), PPI (Plan Position Indicator), VIL (Vertical Integrated Liquid Water Content), Storm Track serta divalidasi dengan menggunakan Citra satelit MTSAT (Multi-functional Transport Satellites), Radar Cuaca Doppler C-band (CDR) di BBMKG Wilayah I terbukti mampu dan sensitif dalam mendeteksi kejadian angin puting beliung di kecamatan siborongborong, tapanuli utara yang terletak kurang lebih 145 km dari sumber radar (Medan). Kata-kata kunci : Radar Cuaca, Doppler, C-band, Angin Puting Beliung
1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
dan mengukur kecepatan radial, baik dalam udara yang bersih ataupun dalam lokasi curah hujan yang lebat yang ditutupi oleh awan (Tanjung, 2011). Namun, Radar
Sejak Desember 2009, Radar Cuaca Doppler C-Band
Cuaca Doppler C-Band juga memiliki kelemahan seperti
(CDR) telah diinstal di Balai Besar Meteorologi
keterbatasan rekaman terhadap topografi.
Klimatologi dan Geofisika (BBMKG) Wilayah I. CDR
untuk daerah pegunungan maka hasil radar di daerah
ini telah resmi di gunakan sejak tanggal 08 April 2010.
yang tertutupi pegunungan akan berkurang keakuratan
Radar cuaca Doppler C-Band memiliki kemampuan
datanya (Tanjung, 2011).
Misalnya
untuk mendeteksi badai, angin siklon tropis, hujan ektrim, berbagai fenomena penting yang berkaitan
Pada tanggal 29 Januari 2013 sekitar pukul 15.00 WIB
dengan cuaca termasuk untuk prediksi ke depan jumlah
telah terjadi hujan disertai angin puting beliung yang
curah hujan secara kuantitatif yang akan terjadi
melanda
mendatang (Diao et al., 2011). Radar cuaca ini bertujuan
Tapanuli Utara, Sumatera Utara.
untuk mendukung penyediaan informasi cuaca untuk
terkena terkena dampak bencana tersebut yaitu Desa
wilayah Sumatera Utara dan sekitarnya.
Pohan
Kecamatan
Tonga,
Desa
Siborong-borong,
Lobu
Kabupaten
Ada tiga desa yang
Siregar
dan
Desa
Siborongborong. Di Desa Pohan Tonga terdapat empat Radar Doppler C-Band bekerja berdasarkan prinsip
rumah yang rusak, di Desa Lobu Siregar II terdapat satu
Doppler sehingga sering disebut dengan Doppler Radar.
rumah yang rusak, dan di Desa Siborong-Borong II juga
Jenis Doppler Radar adalah satu-satunya instrumen
satu rumah yang rusak. Kerusakan terutama di bagian
penginderaan jauh yang dapat mendeteksi jejak angin
atap (www.news.detik.com, 2013).
Kecamatan Siborongborong terletak sekitar 145 km dari
band. Selain itu, Radar C Band untuk mengamati angin
lokasi radar (Medan). Selain itu, topographi kecamatan
dan badai atau cuaca ekstrim (Holleman, 2010).
Siborongborong juga tergolong dalam dataran tinggi (> 100 msl) . Merujuk pada keterbatasan radar Doppler -
1.2.1.
Awan Cumulunimbus (Cb)
band terhadap variasi topografi, maka perlu dilakukan
Salah satu penyebab terjadinya hujan deras di sertai
penelitian untuk menganalisa sejauh mana sensitivitas
angin
radar cuaca Doppler C-Band (CDR) di BBMKG Wilayah
Cumulunimbus (Cb) yang besar, ganas, menjulang
I dalam mendeteksi kejadian bencana angin puting
tinggi.
Awan Cb dikenal sebagai awan hujan yang
beliung dimana lokasi kejadian berada jauh dari lokasi
disertai
angin
dan memiliki topografi yang tinggi.
cumulonimbus
puting
beliun
yaitu
kencang antara
dan
keberadaan
petir.
100-600
Awan
Dasar
meter,
awan
sedangkan
puncaknya dapat mencapai ketinggian 15 Km atau Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa sensitivitas
ketinggian tropopause. Dalam awan cumulonimbus dapat
radar cuaca Doppler C-band (CDR) di BBMKG Wilayah
terjadi batu es (hail), guruh, kilat, hujan deras dan
I terhadap kejadian angin puting beliung di Siborong-
kadang-kadang terjadi angin ribut (puting beliung).
borong, Kabupaten Tapanuli Utara tanggal 29 januari 2013. Analisa dilakukan secara kualitatif dengan
Terdapat tiga fase pembentukan awan cb yaitu fase
menggunakan data radar cuaca Doppler C-band (CDR)
tumbuh, fase dewasa dan fase pelenyapan (Tjahyono,
serta didukung dengan data citra satelit MTSAT (Multi-
1999). Pada fase dewasa, terjadi aliran udara naik dan
functional Transport Satellites).
turun dan juga arus geseran memuntir yang dalam kondisi tertentu tabung puntiran angin dapat menerobos
1.2. Radar
Tinjauan Pustaka (Radio
Detection
sampai and
Ranging)
dapat
ke
bumi
mirip
belalai
menimbulkan angin puting beliung.
gajah
sehingga
Angin puting
dipergunakan untuk menemukan dan menjelaskan lokasi
beliung memiliki periode kurang dari 5 menit dan
sebuah obyek dan menentukan jarak antara obyek dan
mempunyai kecepatan kurang lebih 30 – 40 knots,
radar menggunakan gelombang radio (Büyükbas et al.,
sifatnya lokal dan kerusakan yang diakibatkannya kisaran
2006). Tipe radar yang terdapat di BBMKG Wilayah I
radius 5 – 10 km.
adalah Radar Cuaca Doppler C-Band (CDR) yang dikembangkan
oleh
EEC
(Enterprise
Electronics
Corporation) yang memiliki daya jangkau hingga 250 km dari pusat radar.
2.
METODOLOGI PENELITIAN
2.1. Data dan Lokasi Penelitian 2.1.1. Data Untuk mendukung penelitian ini digunakan beberapa
Radar dengan jenis C-Band sering digunakan untuk
data sebagai berikut :
pemantauan cuaca karena memiliki beberapa keuntungan
1.
Citra Radar Cuaca Doppler C-Band (CDR) tanggal
yaitu harga pembelian dan operasional yang relatif murah
29 Januari 2013 pukul 07.30 s.d. 08.00 UTC.
di bandingkan jenis radar X-band dan S-band, tingkat
(Parameter data
atenuasi menengah dibandingkan jenis X-band dan S-
Repetition Frequency = 500, Gatewidth = 500 m,
yang digunakan yaitu Pulse
2.
Gates = 1000, maximum range = 250 m, wavelength
bergantung pada jarak dan ketinggian CAPPI yang ingin
= 0.0534 m, Nyquist = 38.9 knots)
kita hasilkan (Büyükbas et al., 2006).
Citra MTSAT tanggal 29 Januari 2013 Pkl. 06.47 2.
s.d. 07.47 UTC.
PPI (Plan Position Indicator)
PPI adalah tampilan yang paling sering digunakan pada 2.2.2.
Lokasi Penelitian
radar dan dihasilkan dalam waktu singkat dibandingan
Lokasi penelitian dalam penelitian ini yaitu kecamatan
dengan scan volume.
Siborong-borong,
Utara.
parameter data yang dipilih (Z, R, V W atau ZDR) pada
Kecamatan ini berada pada koordinat 2.120 LU – 2.980
sudut elevasi permukaan yang tetap (mendekati 00)
LU dan 98.890 BT – 99.170 BT.
(Büyükbas et al., 2006).
Kabupaten
Tapanuli
Berdasarkan data
PPI menunjukan penyebaran
Produk PPI klasik paling baik
topografi SRTM (Shuttle Radar Topography Mission),
untuk mendapatkan gambaran situasi (reflektivitas) pada
kecamatan siborongborong berada pada ketinggian 1.089
jarak yang lebih jauh (Wardoyo, 2013).
s.d. 1.561 msl. 3.
VIL (Vertical Integrated Liquid Water Content)
VIL adalah untuk memberikan prakiraan kandungan air yang cepat pada tempat / lapisan atmosfer yang diinginkan pengguna untuk mengindikasikan potensi curah hujan pada contohnya badai yang hebat (Wardoyo, 2013). 4. Gambar 1. Lokasi penelitian
Storm Track
Strom
Track
menunjukan
pergerakan
cell
yang
2.3. Metode Penelitian
menunjukan
Metode penelitian dalam penelitian ini dibagi menjadi 2
StormTrack menyediakan informasi lokasi-lokasi pusat
(dua) tahap utama yaitu analisa citra radar cuaca dan
badai pada beberapa periode waktu (EEC, 2010).
keberadaan
badai
secara
berurutan.
analisa citra MTSAT. Pada langkah pertama, maka citra radar harus di create menjadi beberapa produk citra radar
Langkah kedua yaitu melakukan perbandingan antara
yang berbeda. Dalam penelitian ini, ada 5 (lima) produk
hasil analisa menggunakan Citra Radar Cuaca dengan
citra radar yang dipakai yaitu :
hasil dari Citra MTSAT. MTSAT adalah satelit cuaca Jepang
1.
CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator)
yang mengorbit
geosynchronous, merupakan
wahana antariksa yang memiliki tiga - axis stabilized
CAPPI adalah irisan horisontal melalui atmosfer oleh
dan membawa dua misi utama yakni misi meteorologi
karena itu diperlukan sebuah scan volume PPI di
dan komunikasi penerbangan (JMA, 2013).
beberapa sudut elevasi. Jumlah sudut dan spasi CAPPI
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil 3.1.1.
Citra Radar Cuaca Doppler C-band (CDR)
Analisa kejadian angin puting beliung di Kecamatan Siborongborong, Tapanuli Utara akan dilakukan secara bertahap berdasarkan produk-produk turunan dari citra radar cuaca Doppler C-Band yaitu CAPPI (Z), PPI (V), Gambar 3. Cross section produk turunan citra radar : CAPPI (Z) ;(29/01/2013; 07.30 UTC) pada cell awan pertama (a) dan pada cell awan kedua (b).
VIL dan Storm Track. Berdasarkan produk turunan citra radar cuaca CAPPI (29/01/2013; 07.30 UTC), terlihat adanya 2 cell awan cb dengan nilai reflektifitas maksimum mencapai 48 dbz yang sedang berkembang di sekitar wilayah Siborongborong. Kedua cell tersebut secara berurutan ditunjukan oleh lingkaran merah dan biru pada Gambar 2.
Pada pukul 07.40 UTC, kedua cell awan Cb tersebut saling mendekat (gambar 4.a.) dan akhirnya pada pukul 07.50 UTC menyatu menjadi sebuah cell awan Cb tunggal yang ditandai peningkatan jumlah cell awan berwarna merah (Gambar 4.b.). merah
mengindikasikan
Cell awan berwarna
peningkatan
jumlah
awan
dengan reflektifitas yaitu sekitar 48 dbz.
Gambar 2. Produk turunan citra radar : CAPPI (Z); (29/01/2013; 07.30 UTC). Terdapat dua cell awan pada lokasi penelitian dengan reflektifitas : 48 dbz . Awan 1 : lingkaran merah dan Awan 2 : lingkaran biru.
Irisan vertikal (cross section) dari cell awan pertama
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. Perubahan citra radar : CAPPI (Z); (29/01/2013 pada Pkl. 07.40 UTC (a); Pkl. 07.50 UTC (b) and Pkl. 08.00 UTC (c).
(lingkaran merah) ditunjukkan pada gambar 3.a. Pada cell pertama, cell berwarna orange mendominasi pada
Berdasarkan irisan vertikal (cross section) dari produk
ketinggian 2 s.d. 8 km. Pada ketinggian diatasnya ( 8 s.d.
citra radar CAPPI (Z) untuk pukul 07.30 UTC (Gambar
15 km), terlihat dominasi oleh cell berwarna hijau.
3), pukul 07.50 UTC (gambar 5.a.) dan pukul 08.00 UTC (gambar 5.b.), pada pukul 07.30 UTC cell awan
Pada irisan vertikal untuk cell kedua (Gambar 3.b.), cell
berwarna merah (reflektifitas tinggi) mulai terbentuk.
berwarna orange juga mendominasi pada cell ini.
Pada
Pada pukul 07.50 UTC adalah puncak pertumbuhan awan
kedua irisan vertikal awan, terdapat cell berwarna merah
cell berwarna merah yang menandakan peningkatan nilai
yang jumlahnya masih sedikit. Ketinggian awan kedua
reflektifitas awan. Cell berwarna merah mulai meluruh
lebih tinggi dibandingkan awan pertama.
dan menghilang pada pukul 08.00 UTC.
Citra Strom Track memperlihatkan terjadinya badai di sekitar lokasi kejadian yang muncul pada pukul 07.50 UTC (gambar 8). Badai tersebut menghilang setelah pukul 07.50 UTC. (a)
(b)
Gambar 5. Cross section produk turunan citra radar : CAPPI (Z); Tanggal 29/01/2013); Pukul 07.50 UTC (a) dan Pukul 08.00 UTC (b).
Berdasarkan Citra PPI (V), kecepatan radial disekitar siborongborong lebih dari 19.2 knots dimana cell berwarna merah tua dan hijau cyan mendominasi di sekitar lokasi kejadian pada pukul 07.50 UTC (gambar
Gambar 8. Produk turunan citra radar Strom Track (29/01/2013; pukul 07.50 UTC).
6). 3.1.2.
Citra Satelit MTSAT
Untuk mendukung hasil analisa radar, dalam penelitian ini digunakan hasil Citra Satelit MTSAT.
Dalam
pengolahan
dengan
citranya,
MTSAT
diolah
menggunakan bantuan software SATAID (Satellite Animation and Interactive Diagnosis). SATAID adalah Gambar 6. Cross section produk turunan citra radar : PPI (V); (29/01/2013 pada Pkl. 07.50 UTC.
sebuah software yang digunakan untuk visualisasi dan manipulasi data citra satelit, NWP (numerical weather prediction), hasil pengamatan dan data (JMA, 2013).
Berdasarkan produk citra radar VIL mengindikasikan perubahan warna cell yang signifikan pada daerah siborongborong. Pada gambar 7, terlihat adanya sebuah spot warna biru tua dan distribusi cell berwarna biru muda yang menutupi daerah siborongborong pada pukul
Berdasarkan data citra MTSAT IR2 29/01/2013, pada pukul 06.47 UTC terlihat adanya liputan awan cb di sekitar wilayah Siborong-borong dengan suhu puncak awan -45°C.
07.50 UTC.
Gambar 7. Produk turunan citra radar : VIL; (29/01/2013 pada Pkl. 07.50 UTC.
Gambar 9. Citra MTSAT pukul 06.47 UTC.
Pada Pukul 07.47 UTC awan Cb tersebut semakin
orange dan sedikit warna merah.
berkembang ditandai dengan suhu puncak awan yang
orange menunjukan nilai reflektifitas antara 28 – 38 dbz.
mencapai -65°C (gambar 10). Pada Pukul 08.47 UTC
Sedangkan
pertumbuhan awan di sekitar wilayah siborong-borong
reflektifitas 48 dbz. Hal tersebut mengindikasikan bahwa
sudah mulai meluruh.
awan Cb telah memulai fase tumbuh pada pukul 07.30
warna
merah
Degradasi warna
memperlihatkan
nilai
UTC (gambar 3) sedangkan fase dewasa terjadi pada pukul 07.50 UTC. Pada pukul 08.00 UTC, awan cb telah memasuki fase pelenyapan. Berdasarkan hasil analisa produk PPI, memperlihatkan adanya kenaikan kecepatan radial yaitu diatas 19 knots yang terjadi pada pukul 07.50 UTC di sekitar kecamatan Siborongborong (gambar 7). Gambar 10. Citra MTSAT pukul 07.47 UTC
Produk radar cuaca VIL
menunjukan adanya peningkatan potensi uap air yang
Cross section citra satelit MTSAT memperlihatkan suhu
terkandung di dalam awan yaitu dengan harga maksimal
puncak awan mencapai -65 C pada pukul 07.47 UTC
15 Kg/m2 di Kecamatan Siborongborong dibandingkan
(gambar 11).
dengan wilayah yang lainnya.
0
Potensi uap air yang
tinggi berbanding lurus dengan tingginya potensi terjadinya hujan lebat dan angin puting beliung sebagai efek dari pembentukan awan cb. Selain itu, produk citra radar Storm Track mendeteksi terjadinya sebuah badai di Kecamatan Siborongborong
yaitu pada pukul 07.50
UTC. Storm Track memperlihatkan bahwa badai tersebut meluruh setelah pukul 07.50 UTC (gambar 8). Gambar 11. Cross section Citra MTSAT jam 07.47 UTC
Hasil analisa citra satelit MTSAT memperlihatkan bahwa 3.2. Pembahasan
suhu puncak awan meningkat dari pukul 06.47 UTC ke
Reflektifitas sangat dipengaruhi jumlah gelombang yang
pukul 07.47 UTC yaitu sebesar -45 0C menjadi -65 0C
dipantulkan dan kembali diterima oleh receiver radar.
(gambar 9 dan 10). Semakin rendah suhu puncak awan
Reflektifitas gelombang yang tinggi mengindikasikan
mengindikasikan tingginya peluang terbentuknya awan
keberadaan obyek yang lebih padat densitasnya sehingga
cb. Hal tersebut menunjukan bahwa pembentukan awan
memantulkan lebih banyak gelombang ke receiver. Pada
cb terbanyak telah terjadi pada sekitar pukul 07.47 UTC.
hasil produk CAPPI (Z) mengindikasikan adanya keberadaan awan cb dapat ditunjukan dengan nilai reflektifitas dalam sebuah cell (Gambar 2).
Irisan
vertikal (cross section) pada pukul 07.30 UTC dari produk CAPPI (Z) memperlihatkan dominasi warna
Dari hasil analisa citra radar cuaca Doppler C-band dan satelit MTSAT menunjukkan bahwa angin puting di kecamatan siborongborong pada tanggal 29 Januari 2013 terjadi pada pukul 07.50 UTC atau pukul 14.50 WIB.
Angin puting beliung tersebut merupakan hasil dari sebuah cell awan cb tunggal sehingga angin puting beliung tersebut hanya menimpa wilayah kecamatan siborongborong (bersifat lokal). 4. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai sebagai berikut: 1.
Puncak kejadian Angin Puting Beliung di daerah Siborong-borong terjadi pada tanggal 29 Januari 2013 sekitar pukul 07.50 UTC atau 14.50 WIB.
2.
Angin Puting Beliung yang terjadi di kecamatan siborong-borong adalah dari aktivitas cell awan cb tunggal sehingga kejadian angin puting beliung ini bersifat lokal.
3.
Radar Cuaca Doppler C–band (CDR) di BBMKG Wilayah I mampu dan sensitif untuk mendeteksi kejadian puting beliung yg terjadi di wilayah siborongborong dengan jarak lokasi kejadian ± 145 km dari sumber Radar dan memiliki topografi yang tinggi.
4.
Gabungan dari produk turunan citra radar cuaca Doppler C-abnd (CDR) yaitu CAPPI (Z), PPI (V), VIL dan Storm Track dapat digunakan sebagai referensi dalam menganalisa fenomena cuaca yang terjadi sekitar 145 km dari sumber radar.
DAFTAR PUSTAKA
BAHAR, Y. 2007. Peranan Radar dan Satelit Cuaca dalam Mendukung Kegiatan Pengamatan Meteorologi yang dilakukan oleh BMKG. S1 Skripsi, IPB BÜYÜKBAS, E., SIRECI, O., HAZER, A., I., T., MACIT, A. & GECER, C. 2006. Training Material on Weather Radar Systems. WMO. DIAO, X., ZHU, J. & LIU, Z. 2011. Analysis of Three Supercell Storms with Doppler Weather Radar Data. Acta Meteorologi Sinica, 25, 211-223. EEC 2010. EDGE 5 user manual. EEC. HOLLEMAN, I. 2010. Wind observations with Doppler weather radar [Online]. KNMI. Available: http://www.knmi.nl/cms/content/85020/wind_o bservations_with_doppler_weather_radar [Accessed April 11 2013]. TANJUNG, D. M. M. 2011. Processing Data Radar Cuaca C-Band Doppler untuk Curah Hujan. Skripsi Sarjana, Institut Pertanian Bogor. TJAHYONO, B. 1999. Klimatologi Umum, Bandung, Penerbit ITB. WARDOYO, E. 2013. Radar Cuaca - Pengantar II "Materi Produk Radar"Jakarta. WWW.NEWS.DETIK.COM. 2013. Angin Puting Beliung Landa Tapanuli Utara, 2 Orang Terluka [Online]. Medan. Available: http://news.detik.com/read/2013/01/29/203232/ 2155739/10/angin-puting-beliung-landatapanuli-utara-2-orang-terluka [Accessed 04 April 2013]. JMA. 2013. http://www.wis-jma.go.jp/cms/sataid/
