Oseanografi Fisika Hari/ tanggal : Kamis/ 13 November 2009
ANGIN
An Introduction
Oleh:
Sandro Wellyanto Lubis G24063245
LABORATORIUM OSEANOGRAFI FISIKA DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Secara umum angin adalah gerakan massa udara yang bergerak dari sel tekanan rendah menuju tekanan yang tinggi. Pengetahuan mengenai angin sangat penting untuk dipelajari karena angin merupakan gaya yang mampu mendorong terjadinya arus dan gelombang di laut. Selain itu dengan mempelajari angin
identifikasi distribusi pergerakan material, bahang di laut dapat diselidiki sehingga sangat bermanfaat dalam bidang ekplorasi alut dan dalam bidang perikanan laut.
Angin merupakan kajian yang terkait atmosfer dan bukan laut. Namun perlu dipelajari dalm fisika oseanografi karena angin memiliki interaksi yang kuat terhadap lautan dan infomasi angin dapat digunakan untuk aplikasi kelautan seperti navigasi atau teknik kontruksi bangunan lepas pantai.
Angin memiliki beberapa sifat yang terkait dengan dinamikanya. Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi penas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi (wikipedia, 2009).
Angin memiliki manfaat dan dapat juga merugikan kehidupan manusia. Pola angin, kekuatan dan sebaran angin sangat penting dipelajari agar sifat angin secara pasti diketahui. Dengan mengetahui sifat angin ini maka tindakan mitigasi atau adaptasi dapat di lakukan dalam rangka mengurangi atau menghindari dampak negatif dari angin bagi kehidupan manusia. Analisis persebaran angin pada suatu
daerah dapat dijadikan indikator untuk melakukan kajian sifat angin. Angin memiliki sifat membantu pekerjaan manusia, namun juga dapat merusak kegiatan manusia.
Jadi, kemampuan untuk mengolah data angin diperlukan agar dapat melihat sifat atau karakter tipe angin yang mempengaruhi sutau daerah. Pada analisis ini digunakan dua perangkat lunak yaitu WR Plot dan Matlab. Penggunaan perangkat lunak ini diharapakn dapat membantu dalam kegiatan analisis karakter angin iklim (jangka waktu panjang) sebagai indikasi pola angin yang dominan mempengaruhi daeran tersebut.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui cara mengolah data angin dengan menggunakan perangkat lunak matlab dan WR-Plot.
2. Dapat mengoperasikan Matlab dan WR Plot untuk mengolah data angin suatu perairan.
3. Dapat mengolah dan membuat visualisasi data arah dan kecepatan angin suatu perairan.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi angin
Menurut Turyanti dan Effendy (2006), angin adalah dinamika perpindahan massa udara secara mendatar (horizontal), yang pada umumnya diukur dalam dua parameter yaitu kecepatan dan arah. Gerak vertikal massa udara dapat diabaikan karena gerak vertikal (w) setara dengan gaya gravitasi. Kecepatan angin umumnya diukur dengan anemometer sedangkan arah angin diukur dengan panah angin (wind vane) dan kantong angin (wind sack). Namun seiring berkembangnya pengetahuan dan teknologi pengukuran angin dilakukan dengan menggunakan teknologi
penginderaan jauh.
Angin adalah massa udara yang bergerak akibat adanya perbedaan tekanan udara dengan arah aliran angin dari tempat yang memiliki tekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah atau dari daerah yang memiliki suhu / temperatur rendah ke wilayah bersuhu tinggi (wikipedia 2009). Selain itu menurut Pariwono dan Manan (1991) angin didefinisikan sebagai gerakan udara mendatar (horizontal) yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara (tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya. Gradien tekanan disebabkan oleh adanya perbedaan suhu udara maka implikasinya adalah semakin besar pula angin yang bertiup atau massa udara yang bergerak menuju suatu lokasi tertentu.
Menurut Ahrens (2007), angin merupakan gerakan udara yang kekuatanya sangat bergantung pada gradien tekanan dan merupakan proses penting dalam transport bahang (panas),kelembaban, uap air, mikrooragnisme dan material lainnya dari suatu tempat menuju tempat yang lain.
Pergerakan angin sangat sering dikaitkan dengan menggunakan hukum II Newton tentang gerak dalam berbagai kerangka acuan. Diamana angin yang bergerak akan senantiasa mengikuti laju perubahan momentum persatuan waktu. Pendekatan untuk menentukan arah dan kecepatan angin adalah analisis dengan menggunakan persamaan momentum untuk massa udara dalam kerangkan acuan non-inersia (goesentris) khususnya dalam skala besar (large scale).
2.2 Penyebab terjadinya angin
Angin memiliki hubungan yang erat dengan sinar matahari karena daerah yang terkena banyak paparan sinar mentari akan memiliki suhu yang lebih tinggi serta tekanan udara yang lebih rendah dari daerah lain di sekitarnya sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara. Angin juga dapat disebabkan oleh pergerakan benda sehingga mendorong udara di sekitarnya untuk bergerak ke tempat lain.
Proses terjadinya angin merupakan proses yang relevan dengan fungsi suhu dan unsur cuaca lainnya. Secara umum angin terjadi karena terbentuknya gradien tekanan atau slope tekanan udara pada dua wilayah yang berbeda. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Jika suatu wilayah menerima energi radiasi matahari lebih besar maka suhu udara yang dimilikinya akan lebih panas dan tekanan udara yang terbentuk akan cenderung lebih rendah. Perbedaan kerapatan massa udara akan terjadi antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, sehingga mengakibatkan terbentuknya aliran udara pada wilayah tersebut dari tekanan yang lebih tinggi (antilsiklonik) menuju pusat tekanan yang
lebih redah (siklonik). Dengan kata lain bahwa pada wilayah pusat tekanan rendah, tekanan udara di sekitarnya akan menurun karena udara di sekitarnya berkurang akibat dari pemanasan implikasinya adalaha udara dingin yang memiliki massa lebih tinggi (padat) dan yang bertekanan tinggi akan mengalir menuju daerah yang memiliki tekanan yang rendah. Sehingga dapat disimpulkan bahwa tekanan dan suhu udara sangat penting dalam proses terjadinya angin atau perbedaan tekanan sebagai akibat dari perbedaan suhu inilah yang menjadi penyebab terjadinya angin.
Menurut Ahrens (2007), teori pergerakan angin yang dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur di sebut dengan thermal circulation. Proses ini
menjelasakan bahwa dalam keadaan netral posisi isobar secara vertikal tersusun sejajar dan datar pada bidang horizontal. Ketika terjadi pemanasan di permukaan maka isobar ini akan terdorong keatas dan terjadi kekosongan udara pda lapisan bawahny, sebaliknya pada wilayah lainnya akan mengalami penyusutan aatau penurunan garis isobark dan pemampatan massa udara. Kekosongan udara pada sel tekanan rendah ini akan mendorong massa udara dari sel tekanan tinggi (mampat) bergerak menuju sel tekanan rendah yang kosong. Proses ini terus berlangsung membentuk pola sirkulasi (looping) secara terus menurus selama sel tekanan rendah dan tinggi masih terbentuk. Sirkulasi yang disebabkan oleh suhu dan merubah struktur tekanan udara ini disebut dengan nama thermal circulation.
Di Atmosfer tedapat gaya- gaya yang menimbulkan pergerakan massa udara atau angin yaitu gaya primer dan gaya skunder. Gaya Primer yang menyebabkan terjadinya aliran udara horizontal adalah gaya gradien tekanan (PGF).
Semakin tinggi gradien tekanan (dp/dz) maka gaya (PGF) semakin besar sehingga udara bergerak semakin cepat. Gaya ini terjadi karena adanya perbedaan
tekanan yang disebabkan oleh gradien atau slope perbedaan suhu. Gaya gradien tekanan umumnya sangat mudah dijelaskan dengan menggunakan prinsip pemanasan pada laut dan darat. Kapasitas darat lebih kecil dari kapasitas panas laut, sehingga wilayah daratan akan lebih mudah terpanasi dan membentuk sel tekanan udara rendah. Udara yang berada pada daerah bersuhu tinggi akan mengembang dan bergerak ke atas sehingga tekanannya menjadi rendah dari sekitarnya. Akibatnya. Terjadi perbedaan gradien tekanan antara darat dan laut sehingga terbentuklan gaya gradien tekanan yang menggerakan massa udara dari laut menuju darat yang memicu terjadinya angin. Udara bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah dan semakin tinggi gaya gradien tekanan maka akan semakin cepat udara bergerak. (Turyanti dan Effendy, 2006).
Gambar 1. Aliran massa udara karena gaya gradien tekanan (Anonim, 2007)
Gaya skunder yang menyebabkan terjadinya angin dan memiliki pengaruh dalam penentuan jalur (curved path flow) angin pada arah yang bereda-beda adalah gaya coriolis, gaya sentrifugal dan gaya gesekan. Gaya skunder pembangkit angin
adalah gaya yang timbul pada udara setelah udara mulai bergereak atau gaya yang timbil setelah terjadinya dinamika massa udara dalam suatu periode tertentu.
Gaya coriolis adalah gaya semu bumi yang timbul karena adanya rotasi bumi atau kecepatan angular bumi. Gaya ini akan membelokan massa udara atau angin dengan arah yang berbeda. Pembelokan arah angin ke kanan di belahan bumi utara dan ke kiri di belahan bumi selatan, Perumusan atau notasi untuk persamaan gaya coriolis adalah (Holton, 2004):
j k
xV m V x m Fc ˆ sin ˆ cos 2 2 Gambar 2. Gaya Coriolis akibat rotasi bumi merubah arah angin (Sumber: http://www.ux1.eiu.edu)
Gaya coriolis ini akan semakin kut membelokan arah angin pada wilayah lintang tinggi dan maksimum di kutub sedangkan pada daerah lintang rendah pengaruh gaya ini dapat diabaikan. Gaya skunder lainnya adalah gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal (Fs) adalah gaya tarik ke arah luar pada jalur yang melengkung Gaya sentrifugal merupakan salah satu sebab terjadinya sirkulasi yang berbeda pada daerah tekanan rendah dan tinggi di bumi. Dan gaya skunder terakhir adalah
gaya gesekan udara (Ff). Gaya gesekan terjadi akibat kekasapan permukaan bumi Gaya gesekan arahnya berlawanan dengan arah gerak angin. Semakin tinggi dari permukaan pengaruh gaya gesekan semakin kecil. Gaya gesekan ~ 0 pada ketinggian > 600 mdpl. Gaya gesekan bergantung kepada kadar kekasaran permukaan dan ketinggian angin. Permukaan yang lebih kasar, seperti kawasan bergunung atau berbukit, akan mempunyai gaya gesekan yang lebih kuat berbanding dengan suatu permukaan yang licin, seperti kawasan dataran.
Selain itu di dalam wikipedia (2009) proses terbentuknya angin dipengaruhi oleh empat faktor yaitu gradien barometris, letak tempat, tinggi tempat dan waktu. 1. Gradien barometris
Gardien barometris merupakan suatu bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 km sehingga jika makin besar gradient barometriknya maka angin yang dihasilkan akan semakin cepat (magnitude).
2. Letak tempat
Variasi letak tempat akan mempengaruhi kecepatan angin. Letak ini jga
bergantung dari posisi lintang. Lintang rendah umumnya menerima radiasi surya lebih besar dari daerah lintang tinggi sehingga potensi terbentuknya sel-sel tekanan rendah (siklonik) pada daerah khatulistiwa akan lebih besar jika
dibandingkan dengan lintang tinggi sehingga potensi untuk terjadinya angin atau turbulensi massa udara akan lebih besar jika dibandingkan dengan wilayah dilura ekuator.
3. Tinggi tempat
Ketinggian memiliki korelasi yang cukup erat dengan perubahan tekanan udara. Wilayah yang lebih tinggi memiliki tekanan udara yang elbih rendah jika dibandingkan daerah dekat 0 mdpl atau pesisir pantai. Perbedaan ketinggian jug akan memicu pergerakan angin atau massa udara. Sehingga semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup. Namun hal ini juga harus memperhatikan factor lainnya seperti pengaruh gaya gesekan pada permukaan. 4. Waktu
Waktu umumnya sangat terkait dengan musim dan periode penyinaran matahari. Pada musim panas pusat tekanan rendah akan lebih banyak terbentuk dan
potensi terjadinya konvergensi udara akan sangat besar sehingga angin akan bergerak menuju wilayah tersebut begitu pula sebaliknya. Sama halnya pada siang hari angin akan bergerak lebih cepat dibandingkan pada malam hari. Hal ini disebabkan pada siang hari pada daerah tertentu akan memperoleh panas lebih banyak, sehingga tekanan pada daerah tersebut akan rendah. Adanya perbedaan tekanan yang cukup signifikan menimbulkan angin yang cukup kencang. Toeri ini berlaku dengan asumsi bahwa gaya pembangikt angin primer yang hanya mempengaruhi arah dan kecepatan angin.
2.3 Jenis-jenis angin
Angin dapat dibedakan ke dalam beberapa kelompok. Berdasarkan akibat adanya gaya tersebut maka timbul jenis angin sebagai angin geostropik, angin siklostropik, angin thermal, angin gradien, dan angin inersia. Berikut adalah penjelasan dari masing masing angin tersebut (Holton, 2004):
1 Angin geostropik (Geostrophic Flow) adalah angin yang terjadi diantara dua isobar yang saling sejajar dimana terjadinya kesetimbangan antara gaya gradien tekanan dan gaya coriolis bumi. Angin geostropik adalah angin dalam skala besar tanpa gesekan (frictionless). Persamaan angin ini adalah:
n V f g
Gambar 3. Kesetimbangan angin geostropik (sumber: http://www.atmos.umd.edu)
2 Angin Inersia (Inertial Flow) adalah angin yang terjadi karena adanya keseimbangan antara gaya sentrifugal dan gaya coriolis. Gaya gradien tekanan dalam sistem persamaan momentum angin ini diabaikan karena sistem angin melewati garis isobar yang seragama (homogen) artinya tidak terdapat perubahan gradien geopotensial terhadap waktu. Persamaan angin inersi adalah: 0 2 f v r V
3 Angin gradien (Gradient Flow) adalah angin yang terjadi karena lewatnya massa udara pada diantara isobar yang melengkung pada pusat tekanan
tinggi (antisiklonik) dan tekanan rendah (siklon). Angin ini merupakan resultan dari gaya sentrifugal, coriolis dan gradien tekanan. Angin gradien mengikuti persamaan berikut :
0 sin 2 1 2 V n p d r V
Gambar 4. Angin gradien pada inti siklonik dan antisiklonik
4 Angin Thermal (Thermal Flow) adalah angin yang terbentuk karena resultan dari dua angin geostropik pada level yang berbeda dan karena adanay distribusi suhu rata-rata pada setiap level. Angin thermal sangat bermanfaat khususnya dalam analisis atau penentukan dan prediksi angin pada level isobarik yang berbeda di permukaan bumi. Persamaan angin ini adalah: o P T P Po P T P Po P g g P P Po g V V P g P P T x k f Rd V p T x k f Rd V p T x k f Rd V V p T x k f Rd V p T x k f Rd V g g 1 1 1 0 1 1 ln ln ln ) ( ln ) ( ln ) ( 1 0
Gambar 5. Konsep terbentuknya Angin Thermal (Holton, 2004)
5 Angin Siklostropik (Cyclostrophic Flow) adalah angin yang terbentuk akiban adanya pengabaian (neglected) gaya coriolis dan terbentuknya kesetimbangan antara gaya gradien tekanan dan gaya sentrifugal akibat rotasi bumi. Persamaan angin siklostropik adalah:
2 / 1 2 n R V n R V
Berdasarkan skalanya angin dapat dikelompokan menjadi tiga yaitu angin skala mikro, meso dan makro (Ahrens, 2007). Angin skala mikro adalah angin yang hanya terjadi sesaat. Angin skala makro adalah angin lokal seperti angin darat dan laut ( sea and land breeze ), angin lembah dan gunung (mountain and valley breeze), dan Chinook Wind (Foehn). Angin lokal merupakan angin yang timbul akibat kondisi lokal yang biasanya disebabkan oleh perbedaan suhu dan topografi. Angin lokal cakupan wilayahnya terbatas pada daerah yang kecil.
1. Angin darat (Land breeze ), merupakan angin yang berhembus (blowing) dari darat menuju laut dan terjadi pada malam hari. Proses terjadinya angin ini karena adanya gaya gradien tekanan akibat laju penurunan suhu darat yang lebih cepat dibandingkan lautan sehingga terbentuk sistem tekanan tinggi di darat yang mendorong massa udara untuk bergerak menuju laut. Angin darat terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap permukaan bumi sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan (udara dingin). Sementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan ke udara. Gerakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran udara dari darat ke laut. Angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari (www.e-dukasi.net/pengpop/pp_full.php?ppid=276). Secara singkat angin darat terjadi ketika daratan lebih cepat melepaskan panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan maksimum dan lautan bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut.
2. Angin laut (Sea breeze ), merupakan angin yang berhembus (blowing) dari laut menuju darat dan terjadi pada siang hari. Proses terjadinya angin ini karena adanya gaya gradien tekanan akibat laju kenaikan suhu darat yang lebih cepat dibandingkan lautan sehingga terbentuk sistem tekanan rendah di laut yang mendorong massa udara untuk bergerak menuju darat. Angin laut terjadi ketika pada siang hari, energi panas yang diserap permukaan bumi sepanjang hari akan menaikan suhu udara daratan secara cepat (udara panas). Sementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses
dari laut bergerak menggantikan udara yang naik di daratan sehingga terjadi aliran udara dari laut ke darat. Secara singkat angin laut terjadi ketika daratan lebih cepat panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan minimum dan lautan bertekanan maksimum sehingga angin bertiup dari laut menuju darat.
Gambar 6. Proses Pembentukan angin laut (atas) dan angin darat (bawah) (sumber: http://www.e-dukasi.net)
Persamaan angin darat dan angin alut diatas dapat dihitung dengan menggunakan pendekatan teorema solenoid vortisitas dan persamaan gaya gradien tekanan. Menurut Holton (2004) persamaan teorema solenoid tersebut dapat ditulis sebagai berikut:
Tx p
dA p R dt dCi i
13. Angin lembah (Valley breeze). Pada siang hari udara yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka (bebas), maka udara mengalir dari lembah ke puncak gunung menjadi angin lembah. Proses terjadinya angin lembah dapat dijelaskan sebagai berikut pada waktu siang, pemanasan
lembah gunung oleh sinar matahari akan menyebabkan udara menjadi panas dan kemudian naik ke atas hingga ke puncak gunung. Udara panas yang naik ke atas menjadi dingin melalui pendinginan adiabatik dan kemudian menghasilkan awan kumulus serta hujan lebat.
Gambar 7. Angin lembah dan angin gunung (Anonim, 2007)
4. Angin gunung (Mountain breeze), adalah angin yang memiliki konsep pembentukan sama dengan angin lembah. Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari (wikipedia, 2009). Proses terjadinya angin gunug dapat dijelaskan sebagai berikut pada waktu malam hari, lembah gunung lebih cepat mengalami penurunan suhu udara jika dibandingkan dengan puncak gunung. Udara dari pusat tekanan tinggi bergerak menuju pusat tekanan rendah yaitu di puncak gunung sehingga terbentuk angin gunung. Angin gunung juga sering disebut dengan nama gravity winds atau nocturnal
drainage winds karena arah pergerakan angin menuju lembah gunung juga di dorong oleh gaya gravitasi bumi.
5. Angin Foehn, Angin ini dikenal dengan nama yang berebda-neda diantaranya adalah angin Chinook ( USA), Bohorok (Sumut), Gending (Pasuruan), Kumbang (Cirebon). Angin ini terjadi karena pada saat udara menuruni lereng (leewerd) maka akan dipanaskan oleh karena adanya kompresi. Pada saat pengangkatan massa udara dilereng arah tujuan angin (windward) mengalami kondensasi, terjadi pelepasan panas laten sehingga udara yang turun pada sisi berikutnya (leewerd) lebih hangat dan kering dibandingkan pada sisi tujuan angin pada ketinggian yang sama. Pada umumnya angin ini terjadi pada musim dingin atau musim semi, sehingga suhu udara didaerah tersebut dibawah suhu pembekuan, sehingga turunnya udara dengan suhu 10 oC cukup berbeda dengan suhu udara disekitarnya. Daerah pada ketinggian yang sama tetapi pada lereng yang berbeda sering kali mengalami perbedaan penerimaan mjumlah hujan sehingga bagian lereng yang menerima curah hujan lebih sedikit dikenal sebagai daerah bayangan hujan (rainshadow effect).
Sistem angin dalam skala makro atau global yang sering dikaji adalah sistem angin pasat (tradewind) dan sistem angin monsoon (Monsoon winds). Angin dalam skala global adalah angin yang bergerak secara luas dalam sistem bumi.
Angin pasat (Trade wind) adalah sistem angin yang terbentuk akibat adanya perbedaan gradien global hemispher bumi utara dan selatan sehingga
mengakibatkan terbentuknya pergerakan massa udara. Angin pasat menurut Turyanti dan Effendy, (2006) adalah udara yang bergerak menuju ekuator dari timur laut dibelahan bumi utara dan dari arah tenggara di belahan bumi selatan. Angin ini terbentuk di lintang kuda yaitu adanya sabuk tekanan tinggi 25o-30 o LU/LS. Tekanan tinggi ini mendorong udara menuju ke sabuk tekanan rendah di sepanjang ekuatro yang dikenal dengan nama doldrums. Wilayah sebaliknya mengalami apa yang disebut dengan angin anti pasat. Udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik
merupakan angin Anti Pasat. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang 20o - 30o LU dan LS, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun di Saudi Arabia, Gurun Sahara (Afrika), dan gurun di Australia
(http://perpustakaan-online.blogspot.com).
Angin monsoon (Monsoon winds), dicirikan oleh perubahan arah akibat perubahan musim Dominan di daerah India dan Asia tenggara. Pola hujan yang panjang pada musim panas (summer) diikut oleh musim gugur (auntum) dan kering pada musim dingin (winter). Sirkulasi ini terjadi akibat adanya perubahan posisi
matahari terhadap bumi serta perbedaan pemanasan dan pendinginan daratan dan lautan dalam skala luas. Secara umum angin monsoon di kelompokan menjadi dua yaitu monsoon barat dan monsoon timur. Dalam wikipedia (2009), klasifikasi ini adalah sebagai berikut:
Angin Musim Barat
Angin Musim Barat/Angin Monsun Barat adalah angin yang mengalir dari Benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian Barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan.
Angin Musim Timur
Angin Musim Timur/Angin Monsun Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian Timur karena angin melewati celah- celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau.
2.4 Angin di Lautan
Sistem angin yang terdapat pada laut sebagian besar sama dengan jenis-jenis angin yang telah dijelaskan diatas. Observasi, eksplorasi pengetahuan tentang angin telah berkembang bertahun-tahun yang lalu dan data tentang angin telah
dikumpulkan dan di analisis oleh para ahli. Pengetahuan tentang angin di laut berkembang bersamaan dengan majunya sistem pelayaran dan perdagangan laut zaman dulu.
Pada tahun 1805, seorang Laksamana muda Angkatan Laut Inggris yang bernama Beaufort menyusun suatu sistem untuk memperkirakan dan melaporkan kecepatan angin berdasarkan jumlah layar yang bergerak. Admiral Sir F. Beaufort memetakan kekuatan dari angin di lautan.
Skala Beaufort adalah skala yang digunakan untuk memperkirakan
kecepatan angin melalui fenomena yang tampak. Skala ini terdiri dari 13 angka dari mulai 0 untuk kondisi tenang (asap bergerak vertikal) dengan perkiraan kecepatan angin < 1mil/jam hingga 12 untuk kecepatan angin yang sangat merusak pada kejadian hurricane (Turyanti dan Effendy, 2006).
Selain itu dalam sistem angin badai di laut dikenal juga sistem skala angin hurricane yaitu skala untuk mengukur kekuatan badai angin tropis di samudera Atlantik dan Pasifik.
Dari hasil pengamatannya di peroleh jenis-jenis kecepatan angin yang dikonversikan ke dalam sebuah table skala Beaufort berikut :
Tabel 1. Skala beaufort untuk Angin untuk jenis angin di laut (sumber: www.e-dukasi.net/pengpop/pp_full.php?ppid=276) Skala Beaufort Kategori Satuan dalam km/jam Kecepatan (knot)
Keadaan di daratan Keadaan di lautan
0 Udara
Tenang 0 0
Asap bergerak secara
vertikal Permukaan laut seperti kaca
1~3 Angin
lemah ≤ 19 ≤ 10
Angin terasa di wajah; daun-daun berdesir; kincir angin bergerak
oleh angin
riuk kecil terbentuk namun tidak pecah; permukaan tetap seperti kaca
4 Angin
sedang 20~29 11~16
Debu terangkat dan menerbangkan kertas;
cabang pohon kecil bergerak
Ombak kecil mulai memanjang; garis-garis buih sering terbentuk
5 Angin
segar 30~39 17~21
Pohon kecil berayun; gelombang kecil terbentuk di perairan di
darat
Ombak ukuran sedang; buih berarak-arak
6 Angin kuat 40~ 50 22~ 27
Cabang besar bergerak; siulan terdengar pada kabel telepon; payung
sulit digunakan
Ombak besar mulai terbentuk, buih tipis melebar dari puncaknya, kadang-kadang timbul percikan
7 Angin
ribut 51~ 62 28 ~33
Pohon-pohon bergerak; terasa sulit berjalan melawan arah angin
Laut mulai bergolak, buih putih mulai terbawa angin dan membentuk alur-alur sesuai arah angin
8 Angin ribut sedang 63~ 75 34~ 40 Ranting-ranting patah; semakin sulit bergerak
maju
Gelombang agak tinggi dan lebih panjang; puncak gelombang yang pecah mulai bergulung; buih yang
terbesar anginnya semakin jelas alur-alurnya
9 ribut kuat Angin 76~ 87 41~ 47
Kerusakan bangunan mulai muncul; atap rumah lepas; cabang yang lebih besar patah
Gelombang tinggi terbentuk buih tebal berlajur-lajur; puncak gelombang roboh bergulung-gulung;
percik-percik air mulai mengganggu penglihatan
10 Badai 88~ 102 48~ 55
Jarang terjadi di daratan; pohon-pohon tercabut;
kerusakan bangunan yang cukup parah
Gelombang sangat tinggi dengan puncak memayungi; buih yang ditimbulkan membentuk tampal-tampal buih raksasa yang didorong angin,
daerahuruh permukaan laut memutih; gulungan ombak menjadi dahsyat; penglihatan terganggu
11 Badai kuat 103 ~117 56~ 63
Sangat jarang terjadi- kerusakan yang
menyebar luas
Gelombang amat sangat tinggi (kapal-kapal kecil dan sedang terganggu pandangan karenanaya), permukaan laut tertutup penuh tampal -tampal putih
buih karena daerahuruh puncak gelombang menghamburkan buih yang terdorong angin;
penglihatan terganggu
12+ Topan ³118 ³64
Udara tertutup penuh oleh buih dan percik air; permukaan laut memutuh penuh oleh percik-percik
air yang terhanyut angin; penglihatan amat sangat terganggu
Skala untuk mengukur angin hurricane di laut disusun oleh Herbert Saffir dan Robert Simpson awal tahun 1970an. Skala ini dibagi menjadi 5 kelas yaitu skala 1 dengan kecepatan sekitar 119-153 km/jam hingga 5 dengan kecepatan 249 km/jam.
Tabel 2. Tabel Saffir Simpson Scale (Turyanti dan Effendy, 2006)
SAFFIR SIMPSON SCALE
Type CG Winds (mph) Winds (knot) Pressure (mb) Surge (ft) Tropical Depression TD <39 <34 Tropical storm TS 39-73 34-63 Hurricane 1 74-95 64-82 >980 4-5 Hurricane 2 96-110 83-95 965-980 6-8
Hurricane 3 111-130 96-113 945-965 9-12
Hurricane 4 131-155 114-135 920-945 13-18
Hurricane 5 >155 >135 <920 >18
2.5 Pola umum angin di Indonesia
Pola umum angin yang terdapat di Indonesia pada umumnya merupakan pola angin yang dipengaruhi oleh angin monsun dan angin pasat. Angin monsun yang melintasi Indonesia dikenal dengan angin monsun Asia atau angin monsun Barat dan angin monsun Australia yang dikenal dengan angin monsun timur. Sedangkan angin pasat yang terjadi di Indonesia adalah angin pasat timur laut dan pasat tenggara.
Adanya pengaruh yang kuat dari sistem monsun ini di akibatkan karena angin di Indonesia ditentukan oleh pola tekanan di Australia dan Asia, pola tekanan ini mengikuti pola gerak tahunan matahari. Sebagai akibatnya pola angin di Indonesia umumnya adalah pola monsun, yaitu sirkulasi angin yang berubah arah hampir setengah belahan bumi dalam setiap tahunnya. Pola angin monsun barat yang datang dari Asia menyebabkan terjadinya musim hujan, sedangkan monsun timur yang datang dari Australia menyebabkan terjadinya musim kemarau di Indonesia. Suhu muka laut di perairan Indonesia sebagai indeks banyaknya uap air pembentuk awan di atmosfer. Jika suhu muka laut dingin uap air di atmosfer menjadi berkurang, sebaliknya jika suhu muka laut panas uap air di atmosfer banyak (Wyrtki, 1987). Pengaruh monsun yang kuat yang mempengaruhi Indonesia dikenal dengan nama monsun barat (Asia) dan monsun timur (Australia).
Angin Monsun Barat
Angin monsun barat pada umumnya mulai terjadi pada bulan Oktober – April. Proses terbentuknya angin ini karena posisi matahari berada di belahan bumi
selatan (BBS), sehingga belahan bumi selatan khususnya wilayah daratan benua Australia lebih banyak memperoleh pemanasan matahari dari pada benua Asia. Terbentuknya sel tekanan rendah di Australia akibat ekspanasi thermal atau pemanasan. Sebaliknya di Asia yang mulai ditinggalkan matahari temperaturnya rendah dan tekanan udaranya menjadi tinggi.
Gambar 9. Pola Pergerakan Angin Monsun Barat (Asia) di Indonesia. (Sumber: http://www.e-dukasi.net)
Gradien tekanan ini mengakibatkan terjadinya pergerakan angin dari benua Asia ke benua Australia sebagai angin monsun barat. Angin ini melewati Samudera Pasifik dan Samudera Indonesia serta Laut Cina Selatan. Karena melewati lautan tentunya banyak membawa uap air dan setelah sampai di kepulauan Indonesia turunlah sebagai presipitasi hujan. Setiap bulan November, Desember, dan Januari Indonesia bagian barat sedang mengalami musim hujan dengan curah hujan yang cukup tinggi (Turyanti dan Effendy, 2006). Kasus monsoon seperti ini hanya terjadi untuk Indonesia, sedangkan untuk wilayah daratan Asia barat seperti Hindia pada saat matahari bergerak ke selatan maka massa udara kering akan turun ke daratan sehingga terjadi kemarau yang sangat parah.
Angin Monsun Timur
Angin monsun ini merupakan kebalikan dari angin monsun barat. Angin monsun timur pada umumnya terjadi setiap bulan April - Oktober, ketika matahari mulai bergeser ke belahan bumi utara. Mekanismenya adalah sebagai berikut pda saat matahri bergerak menuju utara belahan bumi (BBU), di belahan bumi utara khususnya benua Asia temperaturnya akan menjadi tinggi dan tekanan udara rendah (minimum).
Gambar 10. Pola Pergerakan Angin Monsun Timur (Australia) di Indonesia (Sumber: http://www.e-dukasi.net)
Sebaliknya di benua Australia yang telah ditinggalkan matahari,
temperaturnya rendah dan tekanan udara tinggi (maksimum). Terjadilah pergerakan angin dari benua Australia ke benua Asia melalui Indonesia sebagai angin monsun timur. Sifat angin ini adalah tidak membawa uap air yang banyak sehingga potensi hujan sangat kecil, atau membawa dampak kekeringan karena hanya melewati laut kecil dan jalur sempit seperti Laut Timor, Laut Arafuru, dan bagian selatan Irian Jaya, serta Kepulauan Nusa Tenggara. Oleh sebab itu, di Indonesia sering menyebutnya sebagai musim kemarau. Sedangkan untuk wilayah daratan Asia
barat seperti Hindia pada saat matahari bergerak ke selatan maka massa udara kering akan turun ke daratan sehingga terjadi kemarau yang sangat parah.
Di antara kedua musim, yaitu musim penghujan dan kemarau terdapat musim lain yang disebut Musim Pancaroba (Peralihan). Pada musim-musim Peralihan, matahari bergerak melintasi khatulistiwa, sehingga angin menjadi lemah dan arahnya tidak menentu. Peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau disebut musim kemareng, sedangkan peralihan dari musim kemarau ke musim penghujan disebut musim labuh. Adapun ciri-ciri musim pancaroba (peralihan), yaitu antara lain udara terasa panas, arah angin tidak teratur, sering terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu yang singkat dan lebat. (Turyanti dan Effendy, 2006).
Selain angin monsun wilayah Indonesia juga dipengaruhi kuat oleh sistem angin pasat dunia. Angin Pasat Tenggara dan pasat timur laut berhembus secara normal sepanjang tahun. Angin Pasat mengakibatkan massa air yang hangat di bagian Timur Samudera Pasifik bergerak menuju perairan Timur Indonesia. Angin Pasat Tenggara yang muncul terus menerus sepanjang tahun mengakibatkan permukaan laut sepanjang pantai Mindanao- Halmahera- Irian Jaya di Samudera Pasifik bagian Barat lebih tinggi dari pada permukaan laut sepanjang pantai Sumatera - Jawa – Sumbawa di Samudera Hindia bagian Timur. Akibat adanya gradien tekanan yang disebakan oleh perbedaan tinggi permukaan laut, sejumlah massa air Samudera Pasifik akan mengalir ke Samudera Hindia
Angin pasat timur laut umumnya terjadi pada bulan dimana matahari berada di belahan selatan bumi yaitu pada bulan Desember hingga Maret, sedangkan angin pasat tenggara terjadi pada bulan Juni hingga September (Turyanti dan Effendy, 2006).
2.6 Perangkat lunak WR Plot
WR Plot adalah perangkat lunak yang digunakan untuk memplotkan data arah dan kecepatan angin secara otomatis dengan menerapkan sistem windrose manual. Sebagaimana dikertahui bahwa wind rose memberikan dua informasi sekaligus arah angin serta kecepatannya. Biasanya penyajian seperti ini sangat berguna dalam dunia navigasi atau pelayaran.
Program ini mampu menjelaskan statistic wind rose dan plotnya untuk beberapa format data meteorologi. Nilai yang terdapat dalam windrose merupakan nilai hitungan statistika dari sebaran data klimatologi unsur cuaca umumnya minimal 10 tahun dengan kata lain perangkat ini menampilkan nilai sebaran frekuensi yang terdapat pada angin di tiap sektor arah angin secara spesifik dan kecepatan kelas angin untuk menunukkan suatu lokasi dan periode waktunya. Dalam satu paket perangkt ini, tidak hanya visualisasi arah angin yang dapat di lihat tetapi juga tabel sebaran distribusi frekuensi dari kecepatan angin beserta stabilitas kelasnya, plot wind rose untuk kecepatannya dan stabilitas kelasnya , error checking report , Resultan unit vector dan fitur yang lainnya.
(www.weblakes.com/lakewrpl.html). Fitur lainnya yang terdapat pada WR Plot adalah dapat menganalisis data cuaca dalam bentuk format SCRAM, CD144, SAMSON, HUSWO, dan bentuk TD-3505, membaca data AERMOD dan ISCST3 pre-proses data meteorologi, menampilkan diagram angin berdasarkan kecepatan angin dan kelas-kelasnya, menampilkan intensitas hujan, termasuk data presipitasi (www. weblakes. com/ lakewrpl. html).
3. METODOLOGI
3.1 Peta lokasi/stasiun perolehan data Angin beserta sebaran stasiun beserta kondisi geografisnya.
Gambar 11. Peta lokasi/stasiun perolehan data Angin
Daerah yang menjadi pengamatan untuk mengetahui pola angin yang terjadi adalah daerah laut atau perairan utara pulau Halmahera, tepatnya pada koordinat
27.50 LU dan 127.5° BT. Halmahera Utara dipengaruhi oleh iklim laut tropis yang terdiri atas tiga musim yaitu musim hujan pada bulan November sampai Februari musim kemarau pada bulan April sampai dengan bulan Oktober, dan musim Pancaroba pada bulan Maret dan Oktober.
Arah angin yang berhembus pada pulau Halmahera pada umumnya mengikuti pola hujan yang terjadi dan iklim wilayah tersebut. Secara umum pola angin dan musim kepulauan Halmahera dibagi menjadi empat yaitu:
1. Daerah lklim Halmahera Utara, musim hujan berada pada bulan Desember-Februari dan kemarau dalam bulan Agustus-Desember yang diselingi pancaroba pada bulan Nopember-Desember.
2. Daerah Iklim Halmahera Tengah dan Halmahera Barat; dimana dipengaruhi musim Utara pada bulan Oktober-Maret, pancaroba pada bulan April. Musim Selatan pada bulan April-September yang diselingi angin Timur dan pancaroba pada bulan September.
3. Daerah Iklim Halmahera Selatan, dipengaruhi oleh dua musim yaitu musim Utara pada bulan Oktober-Maret yang diselingi angin Barat dan pancaroba pada bulan April, musim Selatan pada bulan September diselingi angin Timur dan pancaroba dalam bulan September.
4. Daerah Iklim Kepulauan Sula; terdiri atas dua musim, musim Utara pada
bulan Oktober-Maret diselingi angin Barat dan pancaroba pada bulan April dan musim Selatan pada bulan April-September, diselingi angin Timur dan pancaroba pada bulan September. (Wikipedia, 2009).
3.2 Metode perolehan data dari internet
Gambar 12. Diagram Alir perolehan data Angin
Langkah awal dari pengolahan data adalah bagaiaman cara memperoleh data dari sumbernya. Pada praktikum ini data diperoleh langsung dari internet melalui situs Eropa yaitu http:// www.ecmwf.int. Pada situs ini pilih menu data rmalan 40 tahunan dan data bulanan (1/1) misalnya dari tahun 1990-2000. Kemudian tentukan posisi dan interval. Kemudian simpan data dalam format *nc. Untuk membuka data yang telah didownload adalah dengan menggunakan ODV (ocean data view). Setelah data dubuka di ODV maka proses analisis lebih lanjutt dapat dilakukan di berbagai perangkat visualisasi data angin sperti matlab atau WR Plot.
Operasikan dengan ODV
Hubungkan dengan internet (www.ecmwf.int)
Unduh Data Angin dengan memilih data ramalan 40 Ambil Data dari tahun 1999-2000 Atur kisaran waktu, dan interval data, serta lokasi
Save data dalam format *.nc
3.3 Metode pengolahan data dengan perangkat lunak ODV, Excel, WR Plot dan MATLAB
3.3.1 Metode pengolahan data dengan menggunakan Excel dan ODV
Gambar 13. Diagram alir pengolahan data dengan menggunakan ODV dan Excel
Diagram Alir di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Pertama adalah buka data hasil download dengan menggunakan ODV
2. Tentukan lokasi pergerakan angin yang diinginkan dan perbesar wilayah dengan zoom in.
3. Kemudian Eksport ODV spreadsheet dalam bentuk *.txt untuk selanjutnya akan diolah pada excel
4. Buka data *.txt dengan menggunakan Excel, atur kolom data.
Ambil data mentaha angin *nc dan buka dengan ODV Tentukan lokasi stasiun angin yang
akan dianalisis
Buka file*txt di excel
Tentukan Arah dan Kecepatan Angin Export ODV Spread sheet dalam
format *txt
Konversi U dan V, tentukan Arah dan siap divisualisasikan dengan program Matlan
5. Ambil data komponen U dan V, kemudian konversikan sehingga didapat arah dan kecepatan.Simpan dalam bentuk *.xls
3.3.2 Metode pengolahan data angin dengan menggunakan WR-Plot
Gambar 14. Diagram alir pengolahan data dengan menggunakan WR-Plot Salah satu cara pengolahan visualisasi data angin adalah dengan
menggunakan program WRPlot. Peratama adalah import data yang telah diekstrak dari file *nc yang sebelumnya disimpan dengan menggunakan excel file *xls. Setelah data tersebut diimport, berikan nama untuk setiap nilai yang muncul pada setiap kolom yang terdapat dalam software. Dimana pada kolom a adalah kolom tahun, kolom b adalah kolom bulan, kolom c adalah kolom tanggal, kolom d adalah kolom waktu, kolom e adalah kolom arah, dan kolom f adalah kolom kecepatan.
Save dalam format SAMSON *sam Import data Excel *xls
Berikan nama untuk setiap variabel yang ada dan Asosiasikan tahun bulan,
tanggal, hari, jam, dan arah
Tentukan stastion
Tentukan jumlah Wind Direction dan Units yang dibutuhkan
Setelah selesai, masuk ke bagian station untuk memberikan nama pada station, kemudian save dalam format SAMSON atau file *sam.
Klamngkah kedua adalah masuk kembali ke menu utama, add atau tambahkan data SAMSON *sam tersebut (add file), kemudian tentukan arah angin (Wind Direction) dan Unit yang sesuai dengan gambar yang akan divisualisasikan. Hasil visualisasi disimpan dengan cara edit -- copy to file dalam bentuk bitmap.
3.3.3 Metode pengolahan data angin dengan menggunakan MATLAB
Gambar 15. Diagram alir pengolahan data dengan menggunakan Matlab Pengolahan data pada Matlab hal pertama matlab yang harus diperhatikan adalah bahwa sintaks dan file yang akan dijalankan sudah tepat dan sesuai dengan tujuan yang diinginkan. Langkah pertma yang dilakukan adalah input data arah dan
Tampilkan dalam bentuk Windrose dan Stick Plot Buka sintaks dan sesuaikan range
Sesuaikan waktu,koordinat
Copy ke command window
Layout atau skala (colour scale) Simpan data Angin*xls dalam format *txt.
kecepatan angin yang telah disave dalam bentuk * txt. Data yang sudah di save lalu di masukan ke work dalam matlab, lalumodifikasi sintaks atau atur sintaks sesuai dengan data inputan. Setelah itu masukan syntax yang telah adadan eksekusi program. Secara sistematis dapat dijelaskan sebagai yaitu buka syntax di editor dan sesuaikan dengan nama file yang ada, copy ke command window, run program dan akhirnya tambahkan color scale, eksport dalam bentuk *.jpg
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tampilan Windrose, histogram distribusi frekuensi dan tabel distribusi frekuensi rata-rata arah dan kecepatan angin selama 10 tahun (1991-2000)
Gambar 16. Wind rose Angin Januari,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 18. Wind rose Angin Maret,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 20. Wind rose Angin Mei,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 22. Wind rose Angin Juli,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 24. Wind rose Angin September,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 26. Wind rose Angin November,WR Plot (kiri) & Matlab (kanan)
Gambar 28. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin Januari (Kiri) dan Februari (Kanan)
Gambar 29. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin Maret (Kiri) dan April (Kanan)
Gambar 30. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin Mei (Kiri) dan Juni (Kanan)
Gambar 31. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin Juli (Kiri) dan Agustus (Kanan)
Gambar 32. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin September (Kiri) dan Oktober (Kanan)
Gambar 33. Histogram dan Distribusi Frekuensi Angin November (Kiri) dan Desember (Kanan)
Tabel 3. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Januari 1991-2000
Tabel 4. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Februari 1991-2000
Tabel 5. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Maret 1991-2000
Tabel 7. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Mei 1991-2000
Tabel 8. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Juni 1991-2000
Tabel 9. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Juli 1991-2000
Tabel 11. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin September 1991-2000
Tabel 12. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin Oktober 1991-2000
Tabel 13. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin November 1991-2000
Pada bulan Januari, angin dominan berasal dari barat daya dengan frekuensi 41.67 %, dan dengan kecepatan angin maksimum berkisar 5.7-8.8 m/s. Distribusi angin pada kecepatan 0.5-2.1 m/s adalah 8.3%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 16.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s adan >= 11.1 m/s tidak memiliki nilai karena tidak ada angin yang berhembus dengan kecepatan lebih dari 8.8 m/s. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kecepatan angin rata-rata pada bulan Januari tergolong sedang antara 2.1-5.7 m/s.
Di bulan Februari, arah angin yang dominan masih berasal dari arah barat daya dengan frekuensi terjadinya yang lebih tinggi dari bulan Januari yaitu 88.89 % dan dengan kecepatan angin maksimum berkisar 8.8-11.1 m/s. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 12.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 20.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s adalah 1.4% dan >= 11.1 m/s adalah 0%. Angin tenang (calms) berkisar 2.8 %. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
kecepatan angin rata-rata pada bulan Februari menyebar dari kisaran calms hingga 11.1 m/s.
Pada bulan Maret, arah angin yang dominan masih berasal dari Barat daya dengan total distribusi frekuensi sebesar 45.83 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 1-4 m/s adalah 33.33%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 4-7 m/s adalah 41.7 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 7-11 m/s adalah 25%. Namun pada
bulan Maret arah angin dari Barat daya masih mendominasi kuat dibandingkan arah angin lainnya.
Selanjutnya pada bulan April, arah angin yang dominan mulai bergeser yaitu berasal dari arah timur laut dengan total distribusi frekuensi sebesar 45.83 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s dan kecepatan angin 8.8-11.1 m/s adalah 0% dan begitu juga >= 11.1 m/s adalah 0%. Pada bulan ini dapat disimpulkan bahwa arah angin berhembus mulai bergeser menuju timur laut.
Di bulan Mei, arah angin yang dominan berasal dari arah utara dengan total distribusi frekuensi sebesar 85.9 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 1-4 m/s adalah 58.3%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 4-7 m/s adalah 25 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 7-11m/s adalah 12.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 11-17 m/s adalah 4.2%. Angin pada bulan ini memiliki arah yang terletak sekitar utara-timur laut.
Di bulan Juni, arah angin yang dominan berasal dari arah timur laut dengan total distribusi frekuensi sebesar 29.17 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 20.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1-3.6 m/s adalah 37.5 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 29.2 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 8.3%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s dan >= 11.1 m/s adalah 0%.
Di bulan Juli, arah angin yang dominan berasal dari arah timur laut dengan total distribusi frekuensi sebesar 45.83%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 29.2 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 29.2%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 8.3%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s dan >= 8.8-11.1 m/s adalah 0%.
Di bulan Agustus, arah angin yang dominan masih berasal dari utara dengan total distribusi frekuensi sebesar 45.83 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 4.2%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1-3.6 m/s adalah 16.7%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 45.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s adalah 8.3% dan >= 11.1 m/s adalah 0%.
Di bulan September, arah angin yang dominan berasal dari arah utara-timur laut dengan total distribusi frekuensi sebesar 45.8%-33.3%. Distribusi frekuensi
kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 4.2%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 16.7%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6-5.7m/s adalah 45.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s adalah 8.3% dan >= 11.1 m/s adalah 0%.
Pada bulan Oktober, arah angin yang dominan berasal dari arah barat dengan total distribusi frekuensi sebesar 29.12%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1-3.6 m/s adalah 29.2%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 37.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 4.2%. Distribusi frekuensi kecepatan
angin 8.8-11.1 m/s adalah 0% dan >= 11.1 m/s adalah 0%. Frekuensi kecepatan angin tenang (calms) adalah 4.2 %.
Di bulan November, arah angin yang dominan berasal dari arah timur dengan total distribusi frekuensi sebesar 50 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 12.5%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 25%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 37.5 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s adalah 25 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 8.8-11.1 m/s dan >= 8.8-11.1 m/s adalah 0%.
Di bulan Desember, arah angin yang dominan berasal dari arah tenggara dengan total distribusi frekuensi sebesar 29.17%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 0.5-2.1 m/s adalah 29.2%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 2.1-3.6 m/s adalah 45.8%. Distribusi frekuensi kecepatan angin 3.6-5.7m/s adalah 25 %. Distribusi frekuensi kecepatan angin 5.7-8.8 m/s, kecepatan angin 8.8-11.1 m/s dan >= 11.1 m/s adalah 0%. Pada bulan ini angin dominan berhembus dari tenggara.
4.2 Windrose, histogram distribusi frekuensi dan tabel distribusi frekuensi dari rata-rata arah dan kecepatan angin selama 10 tahun (1991-2000).
Gambar 34. Wind Rose rata-rata arah dan kecepatan angin selama 10 tahun (1991-2000)
Gambar 35. Histogram rata-rata arah dan kecepatan angin selama 10 tahun (1991-2000)
Tabel 15. Distribusi Frekuensi Arah dan Kecepatan Angin 1991-2000
Berdasarkan gambar wind rose yang diperoleh dari tahun 1991 sampai dengan 2000, maka dapat terlihat bahwa sebaran arah angin dan sebaran kecepatan angin pada koordinat 27.5° LU dan 127.5 ° BT selama 10 tahun didominasi oleh angin yang berhembus dari arah 15o- 45o atau berhembus dari arah sekitar timur laut. Pada gambar windrose ditunjukan juga bahwa arah angin ini cenderung berhembus menuju arah barat daya dengan persentase 21.67% dan arah angin yang paling sedikit angin berhembus adalah tenggara sebesar 1.25% dengan kecepatan maksimum 5.7-8.8 m/s. Meskipun arah angin dominan dari arah 15o- 45o, angin yang berhembus dari arah 195o-225o dan 225o -255o atau barat daya juga cukup kuat mengimbangi angin yang berhembus dari timur laut dengan persentase 15% dengan kecepatan maksimum 8.8-11.1 m/s. Nilai yang diperoleh dari windrose ini merupakan gambaran rata-rata arah dan kecepatan angin dari unsur iklim yang mempengaruhi wilayah perairan Halmahera. Jika di analisis lebih lanjut arah hembusan angin ini mengikuti pola pergerakan angin pasat timur laut dan terjadi pelemahan pada pasat tenggara. Namun secara umum angin yang mendominasi perairan wilayah utara Halmahera adalah angin Barat Daya dan angin Timur Laut.
Berdasarkan histogram distribusi kecepatan angin yang terjadi selama 10 tahun berada pada kisaran 0.4-11.1 m/s. Kecepatan angin yang dominan terjadi berada pada selang 5.7-8.8 m/s dengan persentase 29.2% dan kecepatan angin yang paling tidak sering terjadi berada pada kisaran 8.8-11.1 dengan persentase 0.35% dan calm 0.4 %. Besar kecilnya kecepatan angin ini akan menentukan laju pergerakan bahang dan uapa air atau energy dari wilayah tersebut ke wilayah lainnya atau sebaliknya.
4.3 Stick plot angin selama 10 tahun (1991-2000)
Gambar 36. Stick plot angin selama 10 tahun (1991-2000) Perairan Utara Halmahera 127. 5’ BT dan 2.75’ LU
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa kecepatan rata-rata pergerakan angin dari Utara-selatan bervariasi, secara umum mulai dari 0-10m/s. Pola angin yang didapatkan dari tiap tahun adalah serupa, dan hanya memiliki perbedaan sedikit saja tiap tahunnya. Bentuk angin yang berhembus dari utara-selatan ini membentuk pola osilasi yang sempurna yaitu dalam satu tahun akan mencapai titik maksimum dan sebaliknya titik minimum. Tanda negatif menunjukan dominasi kecepatan angin dari arah selatan dan positif angin dari arah utara. Kecepatan angin cenderung seimbang artinya setiap tahunnya terjadi pergantian dominasi kecepatan angin, ketika angin dari arah utara menguat maka angin selatan melemah dan sebaliknya.
Arah angin timur-barat memiliki pola kecepatan yang hampir sama dengan pola kecepatan angin utara-selatan. Namun pola osilasi yang terbentuk tidak terlalu
harmonis (sempurna). Secara umum pola kecepatan berkisar antara 0-10 m/s. Tanda negatif menunjukan angin barat dan positif angin timur. Dari grafik terlihat bahwa kecepatan angin yang dominan adalah dari arah timur, hal ini terlihat jelas karena nilai kecepatan positif (timur) lebih dominan berada diatas (0 m/s) jika dibandingkan dengan kecepatan angin dari arah barat.
Secara keseluruhan, sama seperti pembahasan sebelumnya, bahwa pola angin 10 tahunan (1991-2000) pada perairan laut utara Halmahera masih didominasi kuat oleh frekuensi angin dari arah utara-timur laut dan barat daya-barat. Pola angin ini dapat dilihat jelas pada posisi stick plot yang condong berada dalam arah timur laut-utara dan barat daya-barat.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Pola pergerakan angin di wilayah utara Pulau Halmahera didominasi oleh angin dari arah timur laut dan barat. Angin di wilayah ini masih dipengaruhi oleh angin pasat timur laut dan tenggara serta sedikit pembelokan oleh pengaruh munsonal pada arah barat-barat daya. Pola pergerakan angin di utara Pulau
Halmahera ini menunjukkan pola yang hampir sama tiap tahunnya, fluktuasi hanya terjadi kecil karena pengaruh faktor lokal seperti topografi dan fenomena iklim yang melalui wilayah ini. Dari pengamatan data angin 10 tahun 1991-2000 kecepatan arah angin cenderung berhembus menuju arah barat daya dengan persentase 21.67% dan arah angin yang paling sedikit angin berhembus adalah tenggara sebesar 1.25% dengan kecepatan maksimum 5.7-8.8 m/s. Meskipun arah angin dominan dari arah 15o- 45o, angin yang berhembus dari arah 195o-225o dan 225o -255o atau barat daya juga cukup kuat mengimbangi angin yang berhembus dari timur laut dengan persentase 15% dengan kecepatan maksimum 8.8-11.1 m/s. Sehingga dapat disimpulkan bahwa angin yang berhembus dominan di perairan utara pulau Halmahera adalah angin timur laut dan angin barat daya, sperti literature hal ini lebih dikenal dengan nama angin timur dan angin barat serta peralihannya.
Berdasarkan periode bulanan, angin pada bulan Januari hingga Maret angin yang mendominasi adalah angin dari arah barat daya. Pada bulan April hingga September berhembus dari arah timur laut-utara. Sedangkan pada bulan-bulan lainnya mulai terjadi perlaihan angin ke posisi awal.
Kelebihan penggunaan WR Plot adalah perangkat ini mampu menampilkan arah dan kecepatan angin, tabel distribusi, histogram dan lainnya dalam sekali penggunaan. Selain itu jumlah arah angin yang ingin ditampilkan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Berebeda halnya dengan perangkat lunak Matlab, untuk menggunakannya kita harus merubah sintakas dan hanya untuk eksekusi satu visualisasi saja.
5.2 Saran
Penggunaan WR Plot memiliki kemampuan visualisasi yang lebih baik dibandingkan dengan Matlab. Penggunaan MATLAB tidak memberikan hasil yang jelas dan lebih sulit dibaca dibandingkan dengan WRPlot. Dalam praktikum selanjutnya sebaiknya digunakan software lain yang dapat lebih baik menunjukkan pola angin dan dapat lebih mudah untuk dianalasis.
DAFTAR PUSTAKA
[Anonim]. 2009. Angin . www.e-dukasi.net. [Bogor, 29 November 2009].
[Anonim]. 2009. Geosthropic Flows.. http://www.atmos.umd.edu. [Bogor, 29 November 2009].
[Anonim]. 2009. Halmahera. http://www.wikipedia.com. [Bogor, 29 November 2009].
[Anonim]. Jenis-jenis Angin. www.e-dukasi.net/pengpop/pp_full.php?ppid=276 [Anonim].WR Plot View.
http://www.lakes-environmental.com/lakewrpl.html.[Bogor, 29 November 2009]. Ahrens, C. Donald. 2007. Meteorology Today. Cengage Learning : USA. Holton, James R. 2004. Dynamic Meteorology. Elsevier :USA
Wikipedia. Angin
http://id.wikipedia.org/wiki/Angin [29 November 2009]
. Wind
http://en.wikipedia.org/wiki/Wind [28 November 2009]
Pariwono dan Manan, 1991. Angin. O. S. R. Ongkosongo dan Suyarso (ed.). Angin . P3O-LIPI. Jakarta.
Turyanti, Ana dan Effendy, Sobri. 2006. Meteorologi. Institut Pertanian Bogor : IPB.
Wyrkti, K. 1987. Physical Oceanography of South East Asian Water. Naga Report. Vol 2. Scripps Institution of Oceanography. The University of California. La Jolla. California. 195 p.
LAMPIRAN
Lampiran I: Metode Perolehan Data
1. Browse menuju situs server data http://data.ecmwf.int/data/
2. Masuk ke bagian Our Data Service klik bagian click here
Klik untuk mendapatkan data ramalan selama 40 tahun, dan muncul tampilan sbb :
4. Pilih parameter angin dan retrieve Net CDF
5. Pilih wilayah Indonesia dan kemudian unduh dalam format * nc.
Lampiran II : Metode perolehan dan pengolahan data dengan ODV dan Excel
1. Buka file *nc yang telah di unduh dengan menggunkan ODV,klik semua variable.
3. Tentukan stasiun yang akan di amati dengan carab define polygon. Dan zoom wilayah tersebut
4. Export-- ODV Spreedsheet -- Simpan dalam bentuk *.txt 5. Buka file *.txt ke program excel
6. Konversi U dan V wind component menjadi arah dan kecepatan dengan excel
7. Buat excel baru dengan struktur data Tahun, Bulan, Tanggal, Pukul, Arah, dan Kecepatan angin secara berurutan. Simpan dalam *xls---- Sebagai input visualisasi WR Plot.
8. Untuk input Matlab, simpan file dalam *txt dan file terdiri dari 2 kolom yaitu kolom arah dan kecepatan yang sudah dihitung.
Lampiran III : Visualisasi dengan menggunakan WR Plot
1. Buka program WRPLOT
2. Tools Import from excel
3. Buka file *.xls dengan menu specify file Open 4. Asosiasi Tahun, Bulan, Tanggal dst, dengan klik kiri
5. Pilih stations information seach stations Select Import *.sam
6. Tutup semua program WRPLOT
7. Buka kembali WRPLOT add file Open (buka fie *.sam) dan atur wind direction, units, orientations.
8. Tampilkan Wind rose, frequency distributions, graph 9. Edit copy to file bitmap
10. Untuk menyimpan histogram, lakukan dengan hal yang sama saat menyimpan visualisasi wind rose.
Lampiran IV: Visualisasi dengan menggunakan Matlab
1. Ambil file inputan * txt, buka file sintaks wind rose dan modifikasi 2. load sesuai dengan nama file inputan
4. Untuk menampilkan stick plot arah angin lakukan hal yang sama dengan WR. 5. Atur tanggal mulai dan berakhir, load file *txt
6. tentukan Julian date, jika dalam 1 hari Cuma 1 kali pengambilan data maka 1/24 7. Eksekusi program,
