fins-09-analisis keadaan atmosfer ketika hujan es di medan

Proseding Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya
Sabtu, 19 November 2016
Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor
ANALISIS KEJADIAN CUACA EKSTREM HUJAN ES DI
KOTA MEDAN
(STUDI KASUS TANGGAL 26 JULI 2015 DAN 12
SEPTEMBER 2016)
RIZKA ERWIN LESTARI*, EJHA LARASATI SIADARI, AMBINARI RACHMI PUTRI
Prodi Meteorologi
Sekolah Tinggi Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika
Jl. Perhubungan I No. 5 Pondok Betung Tangerang Selatan Banten
Abstrak. Dalam periode 2015-2016, media massa mencatat telah terjadi dua fenomena
hujan es di Kota Medan, yaitu pada tanggal 26 Juli 2015 di dan 12 September 2016.
Meskipun tidak menimbulkan korban jiwa, kejadian tersebut merupakan fenomena
cuaca ekstrem yang jarang terjadi di Indonesia sehingga analisis terkait keadaan
atmosfer saat kejadian sangat diperlukan. Metode analisis yang digunakan dalam
penulisan ini adalah analisis udara permukaan, analisis udara atas, analisis satelit
Himawari-8, dan analisis data NOAA/NESDIS SST serta anomalinya. Adapun
parameter yang digunakan pada analisis udara permukaan adalah suhu, tekanan,
kelembaban udara relatif permukaan, dan present weather; indeks stabilitas yang
digunakan dalam analisis udara atas adalah LI (Lifting Index), K-Index, CAPE
(Convective Available Potential Energy), dan TT (Total-Total Index); produk Satelit
Himawari-8 yang digunakan adalah Convective Cloud Coverage; serta analisis
NOAA/NESDIS SST yang menggunakan Sea Surface Temperature (SST) dan
anomalinya. Dari analisis yang telah dilakukan didapat hasil bahwa kondisi udara
permukaan pada kedua tanggal menunjukkan adanya aktivitas konvektif di permukaan
yang mendukung terjadinya fenomena cuaca ekstrem, kondisi udara atas menunjukkan
nilai-nilai indeks yang menggambarkan ketidakstabilan atmosfer, analisis satelit
menunjukkan adanya tutupan awan konvektif di area kejadian hujan es, serta analisis
SST dan anomalinya menunjukkan adanya anomali hangat di Perairan sekitar Medan
dan Samudera Hindia.
Kata Kunci : Hujan es, udara permukaan, udara atas, satelit, SST
Abstract. During the years 2015-2016, the masses media have reported two
phenomenon of hail in Medan city on July 26, 2015 and September 12, 2016. Although
it did not cause victims, that phenomena is categorized as a rare extreme weather in
Indonesia so that the analysis of the atmosphere’s condition at that time is important.
The analytical method used in this paper are the analysis of surface air, analysis of
upper air, analysis of satellite Himawari-8, analysis of NOAA / NESDIS SST data and
its anomaly. The parameters used in the analysis of surface air are temperature, surface
pressure, relative humidity, and present weather; the stability indeces used in the
analysis of upper air are LI (Lifting Index), K-Index, CAPE (Convective Available
Potential Energy), and TT (Total-Total Index); Himawari-8 Satellite products that used
in this research is Convective Cloud Coverage; analysis of NOAA / NESDIS SST using
*
email : [email protected]
Kode Artikel: FINS-09
ISSN: 2477-0477
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
the Sea Surface Temperature (SST) and its anomaly. Based on the analysis of surface
air showed that the surface air condition on both dates indicate convective activity on
the surface that supports the occurrence of the extreme weather phenomena, analysis of
upper air condition showed that the stability indeces value describe atmospheric
instability condition, analysis of satellite showed that there was convective cloud cover
area around Medan, analysis of SST and its anomaly showed a warmer anomaly in the
sea around Medan and the Indian Ocean.
Keywords : Hail, surface air, upper air, satellite, SST
1.
Pendahuluan
Indonesia merupakah wilayah yang cenderung memiliki suhu yang tinggi karena
pemanasan matahari lebih banyak pada wilayah katulistiwa. Oleh karena itu,
wilayah freezing level di wilayah katulistiwa (tropis) lebih tinggi daripada wilayah
pada lintang lebih tinggi. Sehingga kejadian hujan es di Indonesia cukup jarang
terjadi. Tetapi selama 2 tahun berturut – turut yaitu 2015 – 2016 telah terjadi
fenomena hujan es di Kota Medan. Berdasarkan Harian Kompas dan detik.com,
menyebutkan bahwa pada tanggal 26 Juli 2015 tepatnya pukul 13.30 WIB telah
terjadi hujan es di Jalan Brigjen Zein Hamid, Kecamatan Medan Maimun Gang
Keluarga Kota Medan. Selain itu, pada Harian Analisa Medan juga menyebutkan
telah terjadi fenomena hujan es tanggal 12 September 2016 di Jalan Setiabudi,
Kecamatan Medan Selayang, Kota Medan pada pukul 20.10 WIB. Meskipun
fenomena ini tidak menimbulkan korban jiwa dan kerusakan material, tetapi
kejadian cuaca ekstrem ini perlu dilakukan analisis tentang kondisi atmosfer dan
lautan saat dan sebelum kejadian berlangsung. Sehingga, apabila pada waktu
mendatang terjadi hujan es pada skala yang lebih besar, maka dapat diketahui
kondisi atmosfer sebelum kejadian, untuk mencegah adanya korban jiwa dan
kerusakan material.
Hujan es adalah kejadian cuaca ekstrem yang disebabkan anomali cuaca (keadaan
menyimpang) berupa jatuhnya butiran es/kristal yang berdiameter kecil ke
permukaan bumi. Tidak seperti hujan air, hujan es ini berbahaya dalam skala
besar, dapat mengakibatkan kerusakan bagi atap rumah, pertanian bahkan
penerbangan. Hujan es ini biasanya terjadi pada wilayah ektratropis tapi dapat
juga terjadi pada wilayah tropis seperti Indonesia (Hidayati, 2015). Hujan es
terjadi karena tumbuhnya jenis awan bersel tunggal berlapis-lapis
(Cumulonimbus) yang dekat dengan permukaan tanah atau dapat juga berasal dari
multi sel awan dengan luasan area horizontal sekitar 3-5 km yang tumbuh vertikal
ke atas dengan ketinggian mencapai 30.000 feet atau lebih (Fadholi, 2012). Awan
Cumulonimbus mengalami tahapan – tahapan pertumbuhan sebelum menjadi
matang. Pada awal pembentukan, awan ini hanya berupa awan cumulus kecil atau
biasanya disebut dengan cumulus humilis. Tetapi karena adanya updraft serta
keadaan atmosfer yang labil, maka awan Cumulonimbus tumbuh secara vertikal
sampai mencapai Tropopause. Dibagian puncak awan ini, suhu sangat rendah
mencapai -60 °C dan telah terbentuk krital – kristal es. Pada wilayah diatas
Tropopause, awan Cumulonimbus tidak dapat tumbuh lagi karena terdapat inversi
suhu pada wilayah tersebut. Sehingga akibat pengaruh gaya grafitasi bumi, awan
Cumulonimbus yang telah matang mengalami penurunan kebawah (downdraft).
Ketika mencapai permukaan bumi, sebagian kristal – kristal es mengalami
141
Rizka Erwin Lestari, dkk
pencairan sehingga menjadi hujan. Tetapi pada beberapa kejadian kristal es juga
dapat menjadi butiran es (hail). Hal ini tergantung pada jarak serta suhu pada
permukaan bumi.
Fenomena hujan es kebanyakan bersifat lokal sehingga sulit untuk dilakukan
prediksi. Karena hujan es identik dengan awan Cumulonimbus, maka alat – alat
pendeteksi awan ini sangat penting, seperti Satelit dan Radiosonde. Menurut
NOAA, Radiosonde merupakan seperangkat peralatan (dengan berat 250 – 500
gram) yang digantungkan dibawah balon besar yang berisi hydrogen atau helium.
Ketika radiosonde naik pada ketinggian 300 meter/menit sensor akan
mengirimkan data tekanan, suhu Relative Humudity dan posisi GPS setiap detik.
Data – data tersebut pada setiap lapisan atmosfer dapat digunakan untuk
mengetahui kelabilan atmosfer. Semakin labil lapisan atmosfer, maka potensi
terjadinya cuaca ekstrem akan semakin besar.
2.
Metode Penelitian
Adapun data yang digunakan dalam penelitian ini adalah udara permukaan, data
udara atas (Radiosonde), data satelit Himawari-8, dan data NOAA/NESDIS SST
serta anomalinya. Untuk parameter yang digunakan pada analisis udara
permukaan adalah suhu, tekanan, kelembaban udara relatif permukaan, dan
present weather; indeks stabilitas yang digunakan dalam analisis udara atas adalah
LI (Lifting Index), K-Index, CAPE (Convective Available Potential Energy), dan
TT (Total-Total Index); produk Satelit Himawari-8 yang digunakan adalah
Convective Cloud Coverage dan Cloud Type; serta analisis NOAA/NESDIS SST
yang menggunakan Sea Surface Temperature (SST) dan anomalinya.
Metode yang digunakan dalam deskripsi analisis terhadap parameter – parameter
tersebut sebelum dan saat kejadian hujan es pada kedua tanggal. Untuk analisis
data udara atas digunakan olahan dari data Radiosonde Stasiun Meteorologi
Kualanamu Medan yang telah terbentuk dalam diagram skew-T. Sehingga nilai
dari indeks – indeks kestabilan dapat diketahui dari diagram tersebut. Selanjutnya
analisis udara permukaan diperoleh dari pengamatan synop Stasiun Meteorologi
Kualanamu Medan pada jam – jam penting. Sedangkan analisis SST dan
anomalinya serta Convective Cloud Coverage juga tidak menggunakan software
khusus.
3. Hasil dan Pembahasan
Pada proses terbentuknya awan Cumulonimbus diperlukan adanya penguapan
yang cukup besar sehingga menghasilkan energi yang kuat untuk terjadinya
gerakan vertikal keatas (updraft). Naiknya suhu permukaan laut mengindikasikan
kenaikan energi di lautan yang memberikan kemungkinan naiknya penguapan di
atmosfer (Aldrian, 2008). Semakin hangat nilai SST dan anomalinya maka energi
panas laten untuk pembentukan awan convective akan semakin besar. Berdasarkan
data SST dari NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
menunjukkan bahwa pada tanggal 25 – 26 Juli 2015 mencapi nilai 30.4 - 31.6 °C
di perairan sekitar Medan dan Samudera Hindia serta untuk anomali 3 harian
sebelum dan saat kejadian yaitu 2,00 °C. Selanjutnya pada kejadian hujan es tahun
2016 menunjukkan nilai SST yaitu 30.4 – 31.0 °C pada tanggal 11 – 12
142
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
September 2016 dan anomali 3 harian mencapai 2,5 °C. Nilai tersebut cukup
signifikan untuk membentuk awan konvektif yang kuat.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 1. Suhu Permukaan Laut (a) 11 September 2016 (b) 12 September 2016 (c) 25 Juli 2015
(d) 26 Juli 2015
143
Rizka Erwin Lestari, dkk
(a)
(b)
(c)
Gambar 2. Rata – Rata Anomali Suhu Permukaan Laut (a) 23, 24, 25, 26 Juli 2015 (b) 9, 10, 11
September 2016 (c) 12, 13, 14 September 2016
144
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Gambar 3. Cloud Type (a) 12 September 2016 12.00 (b) 12 September 2016 13.00 UTC (c) 26
Juli 2015 05.00 UTC (d) 26 Juli 2015 06.00 UTC (e) 26 Juli 2015 07.00 UTC
145
Rizka Erwin Lestari, dkk
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 4. Convective Cloud Coverage (a) 26 Juli 2015 05.00 UTC (b) 26 Juli 2015 06.00 UTC
(c) 12 September 2016 12.00 UTC (d) 12 September 2016 13.00 UTC
Selain analisis pada kondisi permukaan laut, kejadian hujan es juga memerlukan
analisis atmosfer saat dan sebelum kejadian berlangsung. Berdasarkan data dari
Satelit Himawari-8 untuk parameter Convective Cloud Coverage dan Cloud Type
pada tanggal kedua kejadian yaitu 26 Juli 2015 dan 12 September 2016
menunjukkan adanya awan konvektif Cumulonimbus yang menutupi wilayah
kejadian hujan es pada jam sebelum dan saat kejadian. Awan Cumulonimbus
merupakan pemicu adanya hujan es disuatu wilayah.
Tabel 1. Indeks Stabilitas saat kejadian hujan es di Medan Maimun (26 Juli 2015
NO
1
2
Tanggal
25 Juli 2015
26 Juli 2015
LI
-4.56
-2.99
KI
32.10
37.90
Indeks
CAPE
2222.3
834,1
SWEAT
199.0
212.6
TT
45.20
47.30
Tabel 2. Indeks Stabilitas saat kejadian di Medan Selayang (12 September 2016
NO
1
2
Tanggal
11 September 2016
12 September 2016
LI
-3.73
-6.21
KI
37.90
37.40
Indeks
CAPE SWEAT
952.0
166.9
2370
224.0
TT
44.20
48.40
Tabel 1 menunjukkan nilai-nilai indeks stabilitas saat kejadian hujan es di Medan
Maimun. Hasil analisis labilitas udara dari beberapa indeks stabilitas pada hari
kejadian menunjukkan adanya peningkatan nilai indeks seperti LI, KI, SWEAT,
146
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
dan TT. Nilai LI sehari sebelum kejadian adalah -4.65 sedangkan pada saat
kejadian adalah -2.99, kedua nilai ini mengindikasikan adanya potensi badai guntur.
Nilai KI sehari sebelum kejadian adalah 32.10, hal ini mengindikasikan 60%
hingga 80% berpotensi terjadi badai guntur sedangkan nilai saat hari kejadian
adalah mengalami kenaikan menjadi 37.90, yang artinya 80% hingga 90 %
berpotensi terjadi badai guntur. Nilai SWEAT sehari sebelum kejadian adalah 199.0
sedangkan pada saat kejadian adalah 212.6. Nilai TT sehari sebelum kejadian
adalah 45.20 sedangkan pada saat kejadian adalah 47.30, dua nilai ini
mengindikasikan konvektif kuat petir lokal. Di antara kenaikan nilai-nilai indeks
tersebut, penurunan nilai indeks terjadi pada indeks CAPE dimana indeks sehari
sebelum kejadian adalah 2222,3 sedangkan pada saat kejadian, nilai indeks CAPE
menjadi 834,1. Meskipun terjadi penurunan pada nilai indeks CAPE, dua nilai
tersebut masih bermakna sama yaitu konveksi lemah.
Tabel 2 menunjukkan nilai-nilai indeks stabilitas saat kejadian hujan es di Medan
Selayang. Hasil analisis indeks LI (Lifting Index) pada hari kejadian menunjukkan
penurunan nilai menjadi -6.21. Nilai LI yang semakin negatif ini mengindikasikan
adanya kemungkinan potensi badai dengan intensitas kuat. Begitu juga untuk nilai
KI (K Index) yang mengalami penurunan menjadi 37.40 mengindikasikan potensi
terjadinya badai dengan kemungkinan sebesar 80-90 %. Hasil analisis pada indeks
SWEAT (SEVERE WEATHER THREAT INDEX) sehari sebelum kejadian hujan
es menunjukkan nilai SWEAT sebesar 166.9, sementara pada tanggal kejadian nilai
indeks SWEAT mengalami kenaikan menjadi 224.0. Nilai indeks CAPE
(Convective Available Potential Energy) juga mengalami peningkatan menjadi
2370 J/Kg. Menurut Djuric (1994), nilai indeks CAPE dalam rentang 1000-2500
J/Kg mengindikasikan adanya potensi energi yang cukup besar dalam potensi
konvektif. Hal ini mendukung pertumbuhan awan-awan konvektif di wilayah
Medan Sebayang. Untuk nilai indeks TT (Total-Total) juga menunjukkan adanya
peningkatan nilai pada hari kejadian sebesar 48.40. Nilai ini menunjukkan adanya
potensi konvektif yang kuat dengan kemungkinan terjadinya badai guntur dengan
skala lokal.
147
SUHUPERMUKAAN(°C)
Rizka Erwin Lestari, dkk
40
SUHUPERMUKAAN12SEPTEMBER2016
30
20
10
0
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.00
JAM(WIB)
SUHUPERMUKAAN(°C)
SUHUPERMUKAAN26JULI2015
40
30
20
10
0
JAM(WIB)
Gambar 5. Grafik Suhu Udara Permukaan 12 September 2016 dan 26 Juli 2015
Pada grafik suhu udara tanggal 12 September 2016 terdapat penurunan suhu udara
permukaan mulai jam 15.00 WIB sampai 21.00 WIB. Hal ini akibat adanya
pertumbuhan / pembesaran es (hail) pada awan Cumulonimbus yang
menyebabkan daerah disekitarnya mengalami suhu rendah. Ketika jam – jam
disekitar fenomena hujan es, suhu juga semakin rendah karena diikuti dengan
terjadinya hujan lebat dan angin kencang. Untuk grafik suhu udara tanggal 26 Juli
2015 terdapat penurunan yang cukup curam pada jam 12.00 – 14.00 WIB. Hal ini
mengindikasikan adanya fenomena cuaca ekstrem hujan es yang menyebabkan
penurunan suhu ini.
148
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
TEKANANUDARA(mb)
TEKANANUDARA12SEPTEMBER2016
1012
1010
1008
1006
1004
1002
JAM(WIB)
TEKANANUDARA(mb)
TEKANANUDARA26JULI2015
1013
1012
1011
1010
1009
1008
1007
JAM(WIB)
Gambar 6. Grafik Tekanan Udara Permukaan 12 September 2016 dan 26 Juli 2015
Pada analisis grafik tekanan udara permukaan tanggal 12 September 2016 terjadi
kenaikan mulai jam 15.00 – 22.00, selisih yang terjadi sangat signifikan.
Sedangkan pada analisis grafik tekanan udara permukaan tanggal 26 Juli 2015
terjadi penurunan mulai jam 12.00 – 14.00, namun penurunan yang terjadi tidak
signifikan. Penurunan ini terjadi akibat perubahan cuaca ekstrem yang terjadi
sehingga tekanan menjadi tidak stabil. Hal yang terjadi pada kedua studi kasus ini
mendukung aktivitas konvektif yang terjadi.
149
Rizka Erwin Lestari, dkk
RELATIVEHUMIDITY(%)
RELATIVEHUMIDITY12SEPTEMBER2016
100
80
60
40
20
0
JAM(WIB)
RH(%)
RELATIVEHUMIDITY26JULI2015
120
100
80
60
40
20
0
JAM(WIB)
Gambar 7. Grafik Relative Humidity (RH) 12 September 2016 dan 26 Juli 2015
Pada analisis Relative Humidity (RH) tanggal 12 September 2016 terdapat
kenaikan RH mulai jam 15.00 – 22.00 WIB. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat
massa udara yang mengandung banyak uap air di atmosfer sehingga menyebabkan
atmosfer tidak stabil dan terjadinya proses konvektif serta mengakibatkan
fenomena hujan es. Pada kasus hujan es tanggal 26 Juli 2015 juga terjadi kenaikan
RH mulai jam 12.00 – 14.00 WIB. Kenaikan ini merupakan indikasi adanya
fenomena hujan es di wilayah tersebut.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis data SST dan anomalinya, data satelit tutupan awan, data
indeks – indeks labilitas dan data udara permukaan mengindikan adanya proses
konvektif yang kuat dari awan Cumulonimbus yang menyebabkan terjadinya hujan
es di wilayah Kota Medan selama 2015 – 2016. Hal ini ditunjukkan dengan
menghangatnya suhu permukaan laut, adanya tutupan awan Cumulonimbus serta
kondisi atmosfer yang labil sebelum dan saat kejadian berlangsung pada kedua
studi kasus.
150
Analisis Kejadian Cuaca Ektrem Hujan Es di Kota Medan.....
Daftar Pustaka
1.
2.
3.
4.
5.
Aldrian, Edvin. (2008). Meteorologi Laut Indonesia. Jakarta: Badan
Meteorologi Klimatologi dan Geofisika.
Fadholi, A. (2012). Analisa Kondisi Atmosfer pada Kejadian Cuaca Ekstrem
Hujan Es (Hail). Simetri, Jurnal Ilmu Fisika Indonesia, 1 (2(D)), September
2012.
Hidayati, Rahman. (2015). Analisis Kejadian Hujan Es di Wilayah Bandung
Berdasarkan Kondisi Atmosfer dan Citra Satelit. Fibusi (JoF) Vol. 3 No. 1,
April 2015.
Djuric, D. (1994). Weather Analysis. Prentice-Hall Inc, 304 pp.
Nation Weather Service. (2009), Upper-air Observations Program. Diakses
November 2016 dari http://www.ua.nws.noaa.gov/.
151