DAFTAR PUSTAKA
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Madden-Julian Oscillation (MJO)
Madden-Julian Oscillation (MJO)
merupakan mode osilasi yang dominan di ekuator (Madden and Julian, 1994).Osilasi ini dihasilkan dari sirkulasi sel skala besar di ekuatorial yang bergerak ke timur dari laut Hindia ke Pasifik Tengah dengan periode 30-60 hari. Pengamatan mengenai MJO dapat melibatkan berbagai variabel meteorologi seperti OLR, presipitasi, angin zonal pada lapisan atas dan bawah troposfer, tekanan
konvergensi kelembaban, suhu permukaan laut (SST), dan flux panas laten pada permukaan laut.
MJO sering diasosiasikan dengan
terbentuknya awan-awan Super Cloud Cluster
(SCC) sehingga dapat dengan mudah diamati dari observasi satelit karena puncak awan konvektif sangat dingin. Oleh karena itu memancarkan sangat sedikit radiasi gelombang panjang. Pengukuran varians OLR pada daerah konveksi akan membaca sinyal
yang lebih besar daripada red noise sehingga
dapat menunjukkan sinyal MJO (Geerts dan Wheeler, 1998).
Gambar 1 Skema MJO di ekuatorial
(Madden dan Julian, 1972). Fenomena MJO terkait langsung dengan pembentukan kolam panas di Samudra Hindia bagian timur dan Samudra Pasifik bagian barat sehingga pergerakan MJO ke arah timur
bersama angin baratan (westerly wind)
sepanjang ekuator selalu diikuti dengan konveksi awan kumulus tebal. Awan konvektif ini menyebabkan hujan dengan intensitas tinggi sepanjang penjalarannya yang menempuh jarak 100 kilometer dalam sehari di Samudra Hindia dan 500 kilometer per hari
ketika berada di Indonesia. Pergerakan Super
Cloud Cluster ini tentu saja berkaitan dengan
pergerakan pusat tekanan rendah yang akan diikuti oleh perubahan pola angin (Seto, 2002).
Penelitian sebelumnya menggunakan data
radar yakni EAR (Equatorial Atmosphere
Radar) secara vertikal (zonal-vertikal) dapat
menunjukkan terjadiya pergerakan angin baratan di lapisan permukaan dan di lapisan atasnya terjadi angin timuran (Nurhayati, 2007). Hal tersebut sesuai dengan teori skema pergerakan MJO di ekuator, seperti yang ditunjukkan Gambar 1.
Siklus MJO ditunjukkan berupa gugus-gugus awan tumbuh di Samudera Hindia lalu bergerak ke arah timur dan membentuk suatu siklus dengan rentang 30-60 hari dan dengan cakupan daerah 10N-10S (Matthews A.J., 2000), seperti yang ditunjukan pada Gambar 1.
Gambar 2 Siklus MJO (Matthews A.J.,
2000).
Gambar 2 menunjukan siklus MJO dengan interval selama 3 harian atau 22.5° fase. Gambar tersebut menggunakan OLR sebagai salah satu cara untuk menggambarkan perjalanan siklus MJO. Siklus MJO pada fase 0 atau t=0, konveksi tumbuh dan berkembang di Samudera Hindia dan terjadi supresi (mengalami kekeringan) di Samudera Pasifik. Kedua peristiwa ini bergerak ke timur sampai fase 180 dengan lokasi yang berkebalikan (konveksi di Samudera Pasifik dan supresi di Samudera Hindia). Kondisi ini terus bergerak ke timur dan kembali ke fase 0 (konveksi di Samudera Hindia dan supresi di Samudera Pasifik). Penjalaran ini memerlukan waktu
30-60 hari dengan efek basah dan kering pada daerah-daerah yang di lewatinya.
Distribusi spasial MJO adalah antara
10oLU dan 10oLS (Madden dan Julian, 1972).
Namun sekarang MJO dikenali dari 20oLU
dan 20oLS (Wheeler dan Hendon, 2004).
Sementara itu distribusi temporal MJO berkisar antara 40-50 hari (Madden dan Julian, 1971). Di wilayah tropis osilasi ini sedikit melebar yaitu sekitar 30-60 hari, tetapi fenomena ini dapat diperpanjang dari 22-79 hari, dengan rata-rata sekitar 45 hari (Madden dan Julian 1994).
Kubota et.al (2005) yang menyatakan
bahwa data angin dapat menunjukkan terjadinya MJO yaitu selama fase aktif MJO tampak adanya penguatan angin baratan. Pada penelitian Nurhayati (2007) juga menyatakan bahwa fenomena MJO yang diamati dari angin zonal menunjukkan bahwa fenomena MJO pada lapisan troposfer bawah berasosiasi dengan adanya angin baratan. Hal tersebut juga sesuai dengan skema perpotongan MJO di ekuator menurut Matthews (2000), dimana terjadi dominasi angin baratan di lapisan bawah troposfer.
2.2 Pola Curah Hujan di Indonesia
Curah hujan (dalam mm) adalah tinggi air hujan yang diterima permukaan sebelum mengalami aliran permukaan, evaporasi, dan peresapan ke dalam tanah.
Pola curah hujan di Indonesia dibagi menjadi tiga yaitu pola equatorial, monsunal, dan lokal.
1. Equatorial; Ciri tipe curah hujan
equatorial ditandai dengan sifat hujan
memiliki dua puncak maksimum dalam setahun, biasa berlangsung pada bulan Maret dan Oktober.
2. Monsunal; Ciri tipe monsunal adalah
hujan berlangsung selama enam bulan dan enam bulan berikutnya berlangsung musim kemarau.
3. Lokal; Tipe Lokal mempunyai ciri khusus
yang berbalikan dengan tipe Monsunal.
Indonesia merupakan daerah yang dilalui
oleh garis Inter Tropical Convergence Zone
(ITCZ). ITCZ ini dikenal sebagai pertanda bahwa pada tempat yang dilaluinya akan mempunyai curah hujan yang tinggi, dengan kata lain ITCZ akan mempengaruhi distribusi curah hujan pada wilayah-wilayah yang dilaluinya. ITCZ berkaitan dengan pergeseran posisi matahari dimana Indonesia yang terletak di ekuator mengalami dua kali pemanasan maksimum, yaitu pada waktu matahari bergerak ke selatan melintasi ekuator
dan kembali ke utara melintasi ekuator. Keadaan ini menyebabkan puncak aktivitas konveksi yang menghasilkan hujan terjadi dua kali, yang pada umumnya dapat dilihat pada pola curah hujan bulanan yang memiliki dua puncak. Kajian oleh Donald (2006) menunjukkan adanya variasi distribusi kekuatan MJO juga dipengaruhi oleh posisi ITCZ.
Selama perjalannya ke arah timur, MJO dipengaruhi oleh posisi matahari. Ketika matahari berada di garis ekuator MJO bergerak lurus ke arah timur. Sedangkan ketika posisi matahari berada di sebelah selatan garis ekuator, maka perjalanan MJO agak bergeser ke arah selatan ekuator yang dikenal dengan sebagai penjalaran
selatan-timur (south-eastern propagation). Ketika
posisi matahari berada di sebelah utara ekuator, maka perjalanan MJO agak bergeser ke arah utara ekuator, yang dikenal sebagai
penjalaran utara-timur (north-eastern
propagation) (Rui dan Wang, 1990).
Gambar 3 Pola Curah Hujan di Indonesia (Sumber: Adrian, 2003).
Seto (2004) menyatakan bahwa MJO dalam fase aktif memiliki korelasi terjadinya intensitas curah hujan yang tinggi terhadap wilayah yang dilaluinya. Evana (2009) juga menyatakan bahwa pada saat indeks MJO menguat maka terdapat kecenderungan bahwa curah hujan hujan tinggi di daerah yang dilewatinya. Pada bulan-bulan kering (JJA), meskipun indeks MJO menguat akan tetapi tidak selalu diikuti dengan curah hujan yang tinggi. MJO aktif berpeluang menimbulkan curah hujan tinggi di Indonesia ketika terjadi pada bulan basah (DJF). Hal tersebut berkaitan dengan posisi ITCZ yang dipengaruhi oleh peredaran gerak semu matahari. ITCZ bergerak ke utara dan selatan mengikuti gerak semu matahari dengan lag sekitar 2 bulan (Donald, 2007).
2.3 Wind Profiler Radar (WPR)
Wind Profiler Radar (WPR) merupakan
salah satu instrumen yang dapat mengamati gerakan udara pada berbagai lapisan atmosfer (khususnya troposfer) dengan ketelitian dan resolusi waktu yang tinggi. WPR dapat memberikan struktur tiga dimensi dari arah dan kecepatan angin dari tiap lapisan atmosfer
secara realtime.
Tabel 1 Spesifikasi Teknis Wind Profiler
Radar
Property Value
Center Frequncy 1357.5 MHz
Antenna Active Phased Array
Aperture 3.5 m2 (2.5 m in
diameter)
Beam Width 6 degrees
Beam Directions (Azimuth, Zenith) =
(0,0), (0,10), (90,10), (180,10), (270,10)
Polarization Linear
Transmitter Transistor Amplifier
(A-class)
Peak Power 2100 W
Average Power 700 W (Maximum)
Band Width 15 MHz
Pulse Length 2/3, 1, 4/3, 2, 4
micro sec (variable)
IPP 50, 80, 100, 120, 200 micro sec (variable) Observation Range 300-5000 m (typical) Sumber: HARIMAU (2011)
Gambar 4 Prinsip Kerja Wind Profiler Radar (Imai, 2007).
WPR terdiri dari pemancar (transmitter),
antena (antenna), penerima (receiver), dan
pengolah (processor). Prinsip kerjanya dapat
dilihat pada Gambar 3. Pengukuran WPR dilakukan dengan prinsip efek Doppler pada arah tiap beam yang berupa pendeteksian
gerak turbulen udara sepanjang arah tersebut. Radar ini memiliki tiga beam, yaitu:
1) Arah antara utara-timur (beam 1)
2) Arah antara utara-barat (beam 2)
3) Arah vertikal (beam 3).
WPR bekerja tergantung dari penyebaran gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari antena ke arah udara atas yang kemudian dihamburkan. Penghamburan ini disebabkan oleh indeks pantulan dari turbulensi atmosfer. Pengukuran dalam selang waktu selama gelombang dipancarkan kembali ke bagian antenna, jarak dari antena dapat diperkirakan. Frekuensi gelombang yang dipancarkan digeser oleh efek doppler dikarenakan pergerakan turbulensi atmosfer sebagai pergerakan atmosfer atau angin.
Informasi kecepatan angin diperoleh dengan pengukuran kuantitas dari pergeseran frekuensi doppler. Sedangkan informasi arah angin diperoleh dengan menyalakan arah beam dengan arah beam disebar dalam lima arah, yaitu zenith dan utara, selatan, timur dan barat.
Gambar 5 Wind Profiler Radar yang
dipasang di Pontianak dan Biak (HARIMAU, 2011).
Sistem observasi WPR terletak di kota-kota strategis, umumnya berada di dekat khatulistiwa (ekuator), untuk mengamati karakteristik arah dan kecepatan angin pada berbagai lapisan atmosfer untuk daerah ekuator tropis. Kota-kota ini adalah Pontianak, Manado dan Biak. WPR ini dapat mengukur kecepatan angin sampai ketinggian 9.7 km di Pontianak dan Manado, sedangkan di Biak sampai ketinggian 7.8 km.
Tabel 2 Lokasi WPR
Lokasi Lintang Bujur Ketinggian
Pontianak 109.37E 0.00S 1m
Manado 124.93E 1.55N 90m
Biak 136.10E 1.18S 15m
2.4 Real Time Multivariate MJO seri 1 dan 2 (RMM1 dan RMM2)
Real Time Multivariate MJO seri 1 dan 2
(RMM1 dan RMM2) merupakan suatu indeks musiman untuk memonitor pergerakan MJO. Hal ini didasarkan pada sepasang fungsi ortogonal (EOFs) dari gabungan rata-rata angin zonal 850-hPa, 200-hPa, dan data
observasi satelit Outgoing Longwave
Radiation (OLR). Proyeksi data dilakukan
dengan menghilangkan komponen siklus tahunan dan variabilitas komponen interannual (Wheller dan Hendon, 2004).
RMM1 dan RMM2 dapat digunakan dalam berbagai kepentingan misalnya untuk menentukan onset monsun dan peluang terjadinya curah hujan ekstrim.
Peramalan MJO dapat menggunakan indeks RMM1 dan RMM2. MJO dikatakan dalam fase aktif jika:
Gambar 6 Diagram phase MJO global hasil penurunan RMM1 dan RMM2 (Sumber: Wheller dan Hendon, 2004).
Lokasi keberadaan dapat dilihat dalam diagram dua dimensi fase pergerakan MJO yaitu dengan RMM1 dan RMM2. Terdapat 8 fase pergerakan MJO yaitu fase-8,1 di belahan bumi bagian barat dan Afrika, fase-2,3 di Samudra Hindia, fase-4,5 di Benua Maritim Indonesia, fase-6,7 di kawasan Pasifik barat. Data harian RMM1 dan RMM2 yang tersedia adalah dari tanggal 1 Juni 1974 berkelanjutan hingga saat ini.
2.4 Prakiraan dengan Time Series
ARIMA (Autoregressive Integrated
Moving Average) merupakan salah satu
model peramalan yang berbasis time series
yang dikembangkan oleh Box dan Jenkins
(1976). Metode ARIMA memiliki
keunggulan dibanding metode lainnya, yaitu metode Box-Jenkins disusun secara logis dan secara statistik akurat, metode ini memasukkan banyak informasi dari data historis, dan metode ini menghasilkan kenaikan akurasi peramalan dan pada waktu yang sama menjaga jumlah parameter seminimal mungkin (Jarret, 1991)
Metode ini menggunakan pendekatan iteratif yang mengindikasikan kemungkinan model yang bermanfaat. Model terpilih, kemudian dicek kembali dengan data historis apakah telah mendiskripsikan data tersebut dengan tepat. Model terbaik akan diperoleh apabila residual antara model peramalan dan data historis memiliki nilai yang kecil, distribusinya random, dan independen. Analisis deret waktu seperti pedekatan Box-Jenkins, mendasarkan analisis pada data deret waktu yang stasioner.
Penelitian sebelumnya yaitu Evana (2009) menggunakan metode ARIMA untuk memprediksi nilai RMM1 dan RMM2 menunjukkan bahwa model ARIMA dapat mengenali pola RMM1 dan RMM2 dengan baik.