493
Pengaruh Fenomena Double Vortex di Samudra Hindia Bagian Timur
terhadap Curah Hujan dan Moisture Transport di Indonesia
Bagian Barat dan Tengah
The Impact of Double Vortex Phenomena in Southern Indian Ocean on
Rainfall and Moisture Transport in Western and Central Part of Indonesia
I Kadek Yoga D.P.1,2*), Nurjanna J. Trilaksono2,3
1Meteorology Undergraduate Program, Institut Teknologi Bandung 2 Weather and Climate Prediction Laboratory
3Atmospheric Science Research Group, Faculty of Earth Sciences and Technology, Institut Teknologi Bandung
*)E-mail: [email protected]
ABSTRAK
-
Fenomena Double Vortex merupakan sepasang vortex yang terjadi secara bersamaan di Samudra Hindia bagian timur sebelah utara dan selatan ekuator. Penelitian mengenai proses fisis dari fenomena tersebut masih kurang dilakukan. Oleh sebab itu, kajian secara fisis terutama dampak fenomena tersebut terhadap moisture transport perlu dilakukan untuk mengetahui dampak yang ditimbulkan oleh fenomena Double Vortex secara lebih komprehensif. Dalam penelitian ini, identifikasi fenomena Double Vortex dilakukan dengan menggunakan data reanalysis daily wind dari National Centers for Enviromental Prediction-National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) selama tahun 2005/2006 hingga 2015/2016. Selanjutnya, dilakukan komposit data curah hujan spasial menggunakan data satelit Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) pada waktu fenomena Double Vortex terjadi. Untuk melihat moisture transport-nya, maka digunakan pula data spesific humidity dari NCEP-NCAR selama periode kajian. Hasil identifikasi fenomena Double Vortex menunjukkan sebanyak 56 Double Vortex terjadi selama periode kajian. Analisis curah hujan dari hasil komposit data TRMM menunjukkan adanya anomali positif di Samudra Hindia bagian timur, sebagian Pulau Sumatra dan pesisir barat Pulau Kalimantan. Lebih lanjut, analisis moisture trasnport menunjukkan adanya pembelokan moisture transport di beberapa wilayah akibat adanya pola siklonik dan antisiklonik dari Double Vortex yang selanjutnya menyebabkan berkurangnya suplai uap air ke wilayah Indonesia bagian tengah yang memengaruhi terjadinya anomali curah hujan negatif di wilayah tersebut. Pola moisture sink di sekitar vortex sebelah utara dan selatan ekuator juga menjelaskan terjadinya anomali curah hujan positif di wilayah tersebut.Kata kunci: Double Vortex, curah hujan, moisture transport, Samudra Hindia bagian timur
ABSTRACT – A Double Vortex phenomenon is a pair of vortex that occur simultaneously in the Eastern Indian Ocean in the northern and southern part of the equator. Research on the physical process of the phenomenon is still limited. Therefore, physical studies, especially the impact of these phenomena on moisture transport need to be done to determine the impact caused by the phenomena of Double Vortex in a more comprehensive way. In this study, the identification of the Double Vortex phenomena was carried out using daily wind reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction-National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) during 2005/2006 to 2015/2016. Furthermore, a spatial rainfall data composite was made using Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite data at the time of occurrence of the Double Vortex phenomena. To analyze the moisture transport, specific humidity data from NCEP-NCAR was used during the study period. The identification of Double Vortex results shows 56 Double Vortex occurred during the study period. The rainfall analysis of the TRMM data composite shows a positive anomaly in the eastern Indian Ocean, some part of Sumatra Island and the west coast of Kalimantan Island. Furthermore, the moisture transport analysis shows the existence of moisture transport deflection in some areas due to the cyclonic and the anticyclonic pattern of Double Vortex which further leads to a decrease of water vapor supply to the central part of Indonesia affecting the occurrence of negative rainfall anomalies in the region. The pattern of moisture sinks around the northern and southern vortices of the equator also coincides with the occurrence of positive rainfall anomalies in the region.
Keywords: Double Vortex, rainfall, moisture transport, Eastern Indian Ocean
1. PENDAHULUAN
Fenomena vortex merupakan fenomena skala sinoptik yang berupa aliran berpusar dengan nilai vortisitas sebagai ukuran kekuatannya. Borneo Vortex merupakan salah satu fenomena vortex yang paling sering dikaji di Indonesia. Keberadaan fenomena sinoptik ini dapat menyebabkan hujan dengan intensitas tinggi di wilayah
494
semenanjung Malaysia dan Laut China Selatan (Chang dkk., 2005; Juneng dkk., 2007). Fenomena Borneo Vortex muncul akibat adanya vortisitas yang disebabkan oleh windshear dan konvergensi yang dihasilkan dari interaksi antara angin monsun timur laut dan topografi Kalimantan (Johnson dan Houze, 1987). Prakosa (2012) menyatakan bahwa Borneo Vortex yang terjadi di sekitar Laut Cina Selatan dapat menahan moisture transport yang berasal dari Laut Cina Selatan sehingga menyebabkan penurunan curah hujan bahkan di seluruh wilayah Indonesia.
Secara klimatologis, daerah pembentukan Borneo Vortex ini selalu berdekatan dengan monsoon trough termasuk equatorial trough dan Inter Tropical Convergences Zone (ITCZ) (Chang dkk., 2005; Anip, 2012). Jika ditinjau dari pembentukan Borneo Vortex yang selalu berasosiasi dengan monsoon trough dan juga ITCZ, maka diduga masih terdapat vortex-vortex lain yang dapat berkembang di wilayah Benua Maritim Indonesia (BMI) yang identik dengan wilayah monsoon trough dan ITCZ. Salah satu vortex lain yang berkembang di wilayah BMI selain Borneo Vortex adalah fenomena vortex yang terjadi di Samudra Hindia bagian timur. Penelitian Pratama (2014) menunjukkan bahwa aktifitas vortex di wilayah Samudra Hindia bagian timur tersebut memberikan pengaruh yang lebih signifikan terhadap curah hujan dibandingkan dengan Borneo Vortex terutama di Kalimantan bagian selatan dan Jawa. Dalam penelitian tersebut juga diperoleh bahwa Samudra Hindia bagian timur mempunyai frekuensi kejadian vortex paling tinggi dan mencapai maksimum pada periode DJF.
Pengaruh vortex yang terjadi di wilayah Samudra Hindia bagian timur tersebut terhadap curah hujan akan mencapai maksimum pada saat terjadi vortex yang bersamaan di Samudra Hindia bagian timur sebelah utara dan selatan ekuator yang disebut dengan istilah Double Vortex. Pengaruh Double Vortex yang signifikan terhadap curah hujan tersebut memerlukan kajian fisis yang lebih jauh terutama mekanisme moisture transport yang terjadi saat Double Vortex berlangsung agar selanjutnya dapat dijadikan pertimbangan dalam proses prakiraan dan analisis cuaca di wilayah Indonesia karena keberadaan vortex ini secara langsung akan mempengaruhi dinamika atmosfer.
2. METODE
Dalam penelitian ini, langkah pertama yang dilakukan adalah mengidentifikasi fenomena Double Vortex di Samudra Hindia bagian timur selama bulan SON dan DJF dalam periode tahun 2005/2006 hingga 2015/2016. Area identifikasi Double Vortex dalam penelitian ini terbatas pada wilayah Samudra Hindia timur bagian utara dengan koordinat 0º - 10º LU dan 90º - 105º BT untuk vortex utara serta Samudra Hindia timur bagian selatan dengan koordinat 0º - 15º LS dan 90º - 105º BT untuk vortex sebelah selatan. Double Vortex teridentifikasi
ketika terjadi sepasang sirkulasi tertutup medan angin yang berlawanan arah jarum jam di BBU dan searah jarum jam di BBS ketika musim dingin di BBU di area identifikasi. Suatu vortex teridentifikasi ketika terjadi sirkulasi tertutup pada level 925 hPa pada 00.00 UTC dengan kecepatan melebihi 2 m/s dalam empat titik sudut 2,5º × 2,5º grid persegi tempat pusat sirkulasi berada (Chang dkk., 2003) seperti yang ditunjukkan oleh
Gambar 1. Ilustrasi identifikasi Double Vortex dengan menggunakan (a) streamline dalam satuan m/s, serta menggunakan (b) nilai vortisitas dalam satuan 10-5 s-1.
495 Gambar 1a. Untuk menambah objektifitas identifikasi Double Vortex, maka akan dilihat nilai vortisitas relatif pada waktu ketika adanya indikasi Double Vortex pada metode sebelumnya. Apabila terlihat adanya vortisitas bernilai positif di pusat vortex sebelah utara ekuator, serta vortisitas yang bernilai negatif di pusat vortex sebelah selatan ekuator, maka dapat dipastikan bahwa pusaran udara yang diperoleh merupakan Double Vortex seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 1b.
Setelah Double Vortex teridentifikasi, dapat diketahui tanggal-tanggal kejadian Double Vortex selama 10 tahun di wilayah kajian. Selanjutnya tanggal-tanggal kejadian Double Vortex dicocokkan dengan tanggal curah hujan pada data satelit TRMM. Lalu data curah hujan yang telah dicocokkan tanggalnya dengan waktu kejadian Double Vortex, dikompositkan setiap bulannya dan selanjutnya hasil komposit tersebut dikurangi dengan rata-rata curah hujan di setiap bulannya. Hasil selisih tersebut dirata-ratakan sehingga diperoleh nilai anomali curah hujan saat terjadi Double Vortex.
Untuk mengetahui distribusi uap air saat Double Vortex berlangsung, maka dilihat nilai moisture transport yang terjadi dengan menggunakan data spesific humidity dari NCEP-NCAR selama periode kajian. Moisture transport (Bq merupakan integrasi vertikal dari spesific humidity (q) dan vektor kecepatan angin
horizontal (𝑽) yang dapat dihitung dengan rumus (Webster dan Fasullo, 2003) sebagai berikut :
𝐵 = ∫ 𝑞𝑽 𝑑𝑧 ... (1)
dengan plot moisture transport tersebut diharapkan mampu menjelaskan anomali curah hujan yang terjadi saat Double Vortex berlangsung. Hal tersebut akan memberikan gambaran secara fisis bagaimana fenomena Double Vortex tersebut memengaruhi dinamika atmosfer skala sinoptik, terutama di wilayah Indonesia bagian barat dan tengah.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Selama periode kajian, yaitu bulan September, Oktober, November, Desember, Januari, dan Februari pada periode tahun 2005/2006 hingga 2015/2016, ditemukan sebanyak 56 fenomena Double Vortex di Samudra Hindia bagian timur yang secara rinci ditunjukkan pada Tabel 1. Dari periode bulan awal, hanya ditemukan fenomena Double Vortex di bulan November, Desember, Januari, dan Februari, sedangkan bulan September dan Oktober tidak ditemukan fenomena Double Vortex sama sekali. Frekuensi kejadian Double Vortex terbanyak ditemukan pada bulan Desember, yaitu mencapai 16 kejadian, sedangkan frekuensi terendah terjadi pada bulan Januari yaitu hanya mencapai 11 kejadian saja. Tingginya frekuensi kejadian di bulan Desember kemungkinan disebabkan oleh intensitas monsun yang terkuat terjadi pada bulan Desember (Anip dan Lupo, 2012) sehingga frekuensi gangguan sinoptik seperti Double Vortex mencapai maksimal di bulan tersebut.
Tabel 1. Jumlah fenomena Double Vortex selama periode kajian Periode
Tahun
Bulan Kejadian Double Vortex
Nov Dec Jan Feb
2005/2006 0 0 0 0 2006/2007 0 0 1 1 2007/2008 1 0 0 2 2008/2009 0 2 1 0 2009/2010 4 3 4 0 2010/2011 0 1 0 0 2011/2012 0 0 0 2 2012/2013 4 2 1 3 2013/2014 3 6 1 1 2014/2015 1 1 2 2 2015/2016 2 1 1 3 Total 15 16 11 14
496
Selanjutnya, pengaruh fenomena Double Vortex di Samudra Hindia bagian timur terhadap curah hujan di Indonesia bagian barat dan tengah ditinjau secara spasial menggunakan data satelit TRMM dari tahun 2005/2006 hingga 2015/2016 yang berupa anomali curah hujan. Intensitas curah hujan dari data satelit TRMM saat terjadi fenomena Double Vortex dikurangi dengan rata-rata curah hujan di bulan tersebut lalu dikompositkan sehingga menghasilkan anomali curah hujan yang ditunjukkan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Anomali curah hujan saat terjadi Double Vortex dalam mm/hari.
Pada gambar tersebut, anomali positif terlihat hampir di seluruh wilayah Samudra Hindia bagian timur baik di utara maupun di selatan ekuator. Hal tersebut merupakan salah satu dampak dari terjadinya Double Vortex di wilayah itu. Namun selain di Samudra Hindia bagian timur, anomali positif juga terlihat di beberapa wilayah di Pulau Sumatra serta di pesisir barat Pulau Kalimantan bagian tengah. Selain wilayah tersebut, Pulau Kalimantan terlihat memiliki nilai anomali yang cenderung negatif, khususnya Pulau Kalimantan bagian utara. Di Pulau Jawa terlihat anomali negatif di wilayah barat hingga bagian tengah Pulau Jawa, atau sekitar 106o
BT. Di Pulau Jawa bagian timur tidak terlihat adanya anomali yang signifikan. Sedangkan untuk Laut Jawa dan daerah antara Selat Makassar dan Laut Flores terlihat mengalami anomali yang bernilai negatif, begitu pula dengan wilayah Nusa Tenggara Barat dan Bali.
Gambar 3. Moisture Transport (kg m s-1) saat terjadi Double Vortex selama periode tahun 2005/2006 hingga 2015/2016 di Samudra Hindia bagian timur.
497 Untuk mengkaji perbedaan anomali tersebut, maka akan dilihat distribusi moisture transport ketika Double Vortex terjadi. Gambar 3 memperlihatkan moisture transport ketika terjadi Double Vortex di Samudra Hindia bagian timur. Terlihat ada beberapa sumber uap air (moisture source) yang memengaruhi distribusi curah hujan yang terjadi. Beberapa moisture source yang terlihat antara lain di Samudra Hindia bagian selatan, Samudra Hindia timur di sekitar ekuator, sebelah utara Pulau Sumatra, serta di Laut China Selatan. Moisture source dari Samudra Hindia bagian selatan terhalang oleh adanya vortex di sebelah selatan ekuator. Hal tersebut memengaruhi terjadinya moisture sink yang selanjutnya menyebabkan anomali curah hujan positif di area tempat vortex selatan terjadi.
Selanjutnya, moisture source dari sekitar ekuator di Samudra Hindia bagian timur terlihat mengarah ke utara dan selatan yang merupakan tempat terjadinya vortex. Moisture transport dari Laut Cina Selatan yang mengarah ke selatan terlihat terbagi ke arah timur dan barat. Moisture transport yang mengarah ke barat terlihat dipengaruhi oleh adanya vortex di utara, sedangkan yang mengarah ke timur terlihat menuju Pulau Kalimantan dan sekitarnya. Terbaginya moisture transport di Laut Cina Selatan tersebut menyebabkan berkurangnya suplai uap air ke Pulau Kalimantan, Pulau Jawa serta area-area lain di belahan bumi selatan. Hal tersebut kemungkinan adalah faktor yang memengaruhi terjadinya anomali curah hujan negatif terutama Pulau Kalimantan bagian timur, Jawa, Bali, dan Nusa Tenggara Barat yang ditunjukkan oleh Gambar 2.
4. KESIMPULAN
Pada penelitian ini, disimpulkan bahwa fenomena Double Vortex yang terjadi di Samudra Hindia bagian timur menyebabkan terjadinya anomali curah hujan positif di sekitar Samudra Hindia bagian timur serta Pulau Sumatra dan pesisir barat Pulau Kalimantan bagian tengah. Selain wilayah tersebut, Pulau Kalimantan cenderung mengalami anomali curah hujan negatif. Wilayah Pulau Jawa bagian barat, Laut Jawa, Laut Flores, Pulau Bali, dan Nusa Tenggara Barat terlihat mengalami anomali curah hujan negatif akibat fenomena Double Vortex. Perbedaan anomali curah hujan yang cukup kontras antara wilayah barat dan timur dalam daerah kajian dipengaruhi oleh adanya pengurangan suplai kelembapan ke wilayah Indonesia bagian tengah akibat terbaginya moisture transport dari Laut Cina Selatan, Samudra Hindia bagian timur dan Samudra Hindia bagian selatan.
5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada National Aeronautics and Space Administration (NASA) serta National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) yang telah menyediakan dan memberikan akses data satelit TRMM dan data reanalysis daily wind dan spesific humidity yang digunakan dalam penelitian ini.
6. DAFTAR PUSTAKA
Anip, M.H.M., Lupo, A. (2012). Interannual and Interdecadal Variability Of The Borneo Vortex During Boreal Winter Monsoon. University of Missouri Columbia, USA.
Chang, C.P., Harr, P.A., dan Chen, H.J. (2005). Synoptic Disturbance over the Equatorial South China Sea and Western Maritime Continent during Boreal Winter. Monthly Weather Review, 133(5), 489-503.
Chang, C.P., Liu, C.H., dan Kuo, H.C. (2003). Typhoon Vamei : An Equatorial Tropical Cyclone Formation. Geophysical Research Letters, 30(3),
Johnson, R. H. dan R. A. Houze Jr. (1987). Precipitating clouds systems of the Asian monsoon, in Monsoon Meteorology, edited by C.-P. Chang and T. N. Krishnamurti. Oxford Univ. Press, New York.
Juneng, L., Tangang, F., dan Reason, C.J.C. (2007). Numerical Case Study of An Extreme Rainfall Event During 9–11 December 2004 Over The East Coast of Peninsular Malaysia. Meteorology Atmospheric Physic 98, 81–98, DOI 10.1007/s00703-006-0236-1.
Prakosa, S.H. (2012). Kajian Dampak Borneo Vortex terhadap Curah Hujan Di Indonesia Selama Musim Dingin Belahan Bumi Utara. (Magister Sains Master Tesis), ITB (Institut Teknologi Bandung), Bandung.
Pratama, B.E. (2014). Kajian Aktivitas Vortex di Benua Maritim Indonesia. (Magister Sains Master Tesis), ITB (Institut Teknologi Bandung), Bandung.
Webster, P.J., dan Fasullo, J. (2003). Dynamical Theory. Encyclopedia of Atmospheric Sciences. University of Colorado-Boulder, CO, USA
