PEMODELAN TLCL DAN TcCL UNTUK KOTA BANDUNG DENGAN MENGGUNAKAN
METODA SKEW-T PLOTTING
Toni Samiaji
Pusat Pemanfaatan Sains Atmosfer dan Iklim, LAPAN ABSTRACT
Simple model h a s been m a d e to predict temperature of LCL a n d CCL based on surface dew point d a t a . The method which used is skew-T plotting, i.e. plotting t e m p e r a t u r e a n d dew point profile of radiosonde d a t a on aerogram paper. The d a t a which used is radiosonde sounding d a t a of B a n d u n g in 1992, 1995, 1997 a n d 1999. Model formula which obtained h a s linear form, where surface d e w p o i n t stright proportional to LCL a n d CCL temperature. CCL a n d LCL temperature modelling based on surface humidity d a t a h a s been made too, where LCL and CCL temperature p e r h a p s could be approximated by n a t u r a l logarithmic of surface humidity. LCL temperature h a s good correlation to CCL temperature, and generally form linear and stright proportional.
ABSTRAK
Telah dilakukan p e m b u a t a n model s e d e r h a n a u n t u k memprediksi s u h u Lifting Condensation Level (LCL) d a n Convective Condensation Level (CCL) b e r d a s a r k a n d a t a titik e m b u n permukaan. Metoda yang dipakai adalah metoda skew-T plotting yaitu dengan c a r a memplot profil s u h u d a n titik e m b u n dari d a t a radiosonde p a d a kertas aerogram. Data yang dipakai adalah d a t a p e l u n c u r a n radiosonde di B a n d u n g t a h u n 1992, 1995, 1997, dan 1999.
P e r u m u s a n model y a n g diperoleh adalah b e r b e n t u k linear, y a n g m a n a titik e m b u n p e r m u k a a n berbanding l u r u s dengan s u h u LCL dan CCL. Telah p u l a dibuat pemodelan s u h u LCL dan CCL b e r d a s a r k a n d a t a kelembaban p e r m u k a a n , y a n g m a n a s u h u LCL d a n CCL mungkin b i s a didekati d e n g a n p e r s a m a a n logaritma n a t u r a l dari p a d a kelembaban p e r m u k a a n . S u h u LCL mempunyai korelasi yang cukup baik terhadap suhu CCL, dan pada u m u m n y a b e r b e n t u k linear d a n berbanding l u r u s .
Kata kunci: suhu jenuhparcel, suhu kondensasiparcel, skew-Tploting, model
1 PENDAHULUAN
Prediksi TLCL [suhu j e n u h parcel) dan TCCL (suhu kondensasi parcel) d i l a k u k a n k a r e n a parameter-parameter tersebut (TLCL d a n TCCL) s a n g a t
bila tidak stabil m a k a terjadilah updraft (parcel naik ke atas) k a r e n a bouyancy (gaya apung) hingga m u n g k i n bisa melampaui titik CCL d a n LCL. Tetapi bila u d a r a bersifat stabil m a k a yang terjadi adalah downdraft (angin vertikal ke bawah) sehingga parcel tidak mengalami j e n u h d a n kondensasi, k a r e n a b e r c a m p u r dengan u d a r a luar [Samiaji, 2004].
2 DATA DAN PENGOLAHANNYA
D a t a y a n g d i g u n a k a n dalam penelitian ini adalah d a t a radiosonde u n t u k k o t a B a n d u n g t a h u n 1992, 1995, 1997 d a n 1999, yang meliputi profil s u h u , t e k a n a n , kelembaban, titik e m b u n d a n ketinggian, s e m u a n y a a d a 14 profil (14 peluncuran). Contoh d a t a radiosonde ada p a d a Lampiran.
Data profil s u h u d a n titik e m b u n p e r m u k a a n diplot di a t a s kertas aerogram, k e m u d i a n dari titik s u h u p e r m u k a a n ditarik garis adiabatik kering s a m p a i memotong garis mixing ratio yang ditarik dari titik e m b u n p e r m u k a a n . Titik potong ini disebut dengan titik LCL (Lifting Condensation Level), yakni titik d e n g a n parcel mulai menjadi j e n u h dengan u a p air apabila parcel naik secara adiabatik kering [Unisys, 2004, 1998, Roger, 1976, dan TNI AU, 1986].
Pada titik ini bisa dibaca s u h u d a n t e k a n a n n y a (otomatis ketinggiannya bisa dicari dari d a t a profil hasil p e l u n c u r a n radiosonde). Selanjutnya parcel dari titik LCL selama n a i k mengalami proses adiabatik b a s a h .
Metoda Skew-T plotting ini d a n p e n e n t u a n titik LCL bisa dilihat p a d a G a m b a r 2-1 [Unisys, 2004].
29 Awan erat k a i t a n n y a dengan cuaca, u n t u k memprediksi c u a c a k h u s u s n y a h u j a n u m u m n y a diperlukan d a t a radiosonde di beberapa lokasi.
Dari d a t a radiosonde dengan memplot profil s u h u dan titik e m b u n p a d a k e r t a s aerogram a t a u disebut j u g a Skew-T bisa diperoleh titik LCL dan CCL. Metoda Skew-T ini s u d a h sering dipakai di beberapa negara Amerika d a n Eropa, b a h k a n sekarang s u d a h dibuat menjadi s u a t u software yang n a m a n y a Raob.
Sudah b a n y a k negara yang menggunakan software Raob ini, di Indonesia j u g a BPPT s u d a h m e n g g u n a k a n n y a , a k a n tetapi LAPAN belum menggunakannya.
Untuk itu penulis m a s i h menggunakan metoda konvensional yaitu dengan cara memplot d a t a radiosonde p a d a kertas aerogram.
P a d a tulisan ini t i d a k s e m u a parcel a k a n mengalami j e n u h dengan u a p air a t a u mengalami kondensasi dari setiap analisa d a t a hasil sounding, tergantung dari lapse rate s u h u potensial d a n lapse rate s u h u potensial b a s a h apakah bernilai negatif, nol a t a u positif [Rogers R.R., 1976]. Artinya sangat ditentukan oleh kestabilan u d a r a ,
Skew-T Diagram /Tephigram
M e n u r u t Jeff Haby (2004) dan m e n u r u t Petunjuk Teknis Analisa Sounding, titik CCL d i t e n t u k a n dengan c a r a memotongkan garis mixing ratio yang ditarik dari titik e m b u n awal (permukaan) sampai memotong profil s u h u vertikal [Http://www.theweatherprediction.com/habvhints/320/ d a n TNI AU,
1986]. P e n e n t u a n titik LCL d a n CCL diperlihatkan p a d a Gambar 2-2. Titik CCL m e r u p a k a n titik kondensasi dengan parcel tersebut d i h a r a p k a n mulai mengalami kondensasi apabila naik secara adiabatik.
Contoh hasil ploting d a t a p a d a kertas aerogram a d a p a d a Gambar 2 - 3 s.d 2-6. Setelah diperoleh titik CCL d a n LCL, kemudian dicari h u b u n g a n a n t a r a p a r a m e t e r - p a r a m e t e r phisis tersebut dengan excel.
Gambar 2 - 3 : U d a r a tidak stabil, ter- Gambar 2-4: Udara stabil, terjadi down- jadi updraft d a n awan draft yang lemah dari per- t e r b e n t u k mukaan hingga ketinggian
8 5 0 mBarr d a n awan tidak terbentuk
G a m b a r 2 - 5 : Udara netral dari permuka- G a m b a r 2-6: Udara tidak stabil, ter- an hingga ketinggian 8 4 0 j a d i updraft, awan ter- m B a r r , k e m u d i a n terjadi bentuk, titik LCL d a n downdraft sehingga awan CCL berhimpit
t i d a k t e r b e n t u k
31
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebagai hasil dari ploting s u h u d a n titik e m b u n p a d a k e r t a s aerogram, m a k a diperoleh TCCL, TLCL seperti p a d a Tabel 3 - 1 .
Tabel 3 - 1 : DATA KONDISI PERMUKAAN, TCCL DAN TLCL
H u b u n g a n a n t a r a s u h u p e r m u k a a n d a n titik e m b u n t e r h a d a p s u h u CCL digambarkan p a d a Gambar 3-1. Nampak bahwa meskipun s u h u permukaan naik terus, tetapi s u h u CCL berfluktuasi, akan tetapi bila dilihat dari titik embun, m a k a terlihat jika titik e m b u n berfluktuasi, s u h u CCLpun ikut berfluktuasi, jadi n a m p a k n y a titik e m b u n bisa dikorelasikan t e r h a d a p s u h u CCL. J i k a titik e m b u n dikorelasikan t e r h a d a p s u h u CCL, m a k a terlihat seperti Gambar 3-2 berbentuk linear, koefisien korelasinya cukup besar R = 0,996. Berdasarkan g a m b a r ini terlihat bahwa bila s u h u titik e m b u n naik m a k a s u h u CCL menjadi naik. J a d i besarnya s u h u parcel saat berkondensasi tergantung dari s u h u titik e m b u n awal (permukaan). Berdasarkan gambar ini p u l a u n t u k memprediksi s u h u CCL bisa d i t e n t u k a n dari titik e m b u n p e r m u k a a n dengan p e n d e k a t a n sebagai berikut.
G a m b a r 3-2: Korelasi titik e m b u n t e r h a d a p s u h u CCL
H u b u n g a n a n t a r a s u h u p e r m u k a a n d a n titik e m b u n t e r h a d a p s u h u LCL ditunjukkan p a d a Gambar 3-3. Dari grafik tersebut jelas terlihat bahwa bila titik e m b u n berfluktuasi m a k a s u h u LCL-pun berfluktuasi. J a d i n a m p a k n y a titik e m b u n bisa dikorelasikan dengan s u h u LCL. J i k a titik embun dikorelasikan t e r h a d a p s u h u LCL, m a k a n a m p a k p a d a Gambar 3-4 mempunyai koefisien
33
korelasi R = 0,997. Berdasarkan gambar ini terlihat bahwa bila s u h u titik e m b u n n a i k m a k a s u h u LCL menjadi naik. J a d i besarnya s u h u parcel ketika j e n u h t e r g a n t u n g dari b e s a r n y a s u h u titik e m b u n awal. Berdasarkan gambar ini j u g a memprediksi s u h u LCL bisa ditentukan dari titik e m b u n p e r m u k a a n
dengan p e n d e k a t a n sebagai berikut.
T w - 1 , 1 7 9 6 Td- 4,8572 °C (3-2)
Keterangan:
Td " s u h u titik e m b u n p e r m u k a a n dalam [°C], Tici =adalah s u h u LCL dalam [°C].
Ini sesuai dengan pemyataan Rogers (1976) dalam A short course in cloud physics yang mengatakan bahwa LCL hanya tergantung dari sifat u d a r a di p e r m u k a a n .
G a m b a r 3 - 3 : H u b u n g a n a n t a r a s u h u p e r m u k a a n d a n titik e m b u n t e r h a d a p s u h u LCL
25 20
& 15
! io
5
0
0 5 10 15 20 25
Td ra
G a m b a r 3-4 Korelasi titik erabun t e r h a d a p s u h u LCL
Titik e m b u n adalah s u h u u d a r a bila u d a r a dalam k e a d a a n j e n u h d e n g a n u a p air. Keadaan ini b i s a terjadi apabila kelembaban u d a r a 100 %.
Artinya (lihat dari persamaan 3-3) bila nilai e (besarnya tekanan u a p air) s a m a dengan nilai e8 (besarnya t e k a n a n u a p jenuh), m a k a RH = 100 %.
P e n g u k u r a n dengan radiosonde a t a u ozonsonde, m a k a titik e m b u n itu bisa diperoleh. Namun apabila pengukuran dengan weather station, titik embun tidak diukur, karena yang diukur adalah tekanan, suhu dan kelembaban udara p e r m u k a a n . J a d i u n t u k memperoleh t i t i k e m b u n p e r m u k a a n h a r u s dilihat d i tabel t e k a n a n u a p j e n u h (misalnya Smithsonian Meteorological Tables) ber- d a s a r k a n d a t a s u h u u d a r a p e r m u k a a n (karena t e k a n a n u a p j e n u h h a n y a dipengaruhi oleh s u h u u d a r a b u k a n oleh t e k a n a n udara) dan dengan m e m a s u k k a n d a t a kelembaban p a d a p e r s a m a a n
RH = 100 e / e8 (3-3)
Keterangan:
e = t e k a n a n u a p air [mBarr]
e8 = t e k a n a n u a p j e n u h [mBarr]
a k a n diperoleh titik e m b u n [Rogers R.R., 1976]. S u h u u d a r a j e l a s ber- p e n g a r u h t e r h a d a p t e k a n a n u a p j e n u h , lalu bagaimana p e n g a r u h s u h u udara terhadap titik embun. Dari Gambar 3-5, nampak bahwa s u h u udara tidak ber- p e n g a r u h t e r h a d a p titik e m b u n , y a n g berpengaruh adalah kelembaban.
35
Gambar 3-5: H u b u n g a n s u h u u d a r a dan kelembaban terhadap titik e m b u n Demikian p u l a dari Gambar 3-6, bahwa tekanan u d a r a tidak berpengaruh t e r h a d a p titik e m b u n . J a d i k a r e n a n a m p a k n y a yang berpengaruh adalah kelembaban, m a k a
kalau dikorelasikan kelembaban terhadap titik embun akan nampak seperti Gambar 3-7 dengan koefisien korelasi R - 0,949. Berdasarkan Gambar 3-7 nampak bahwa jika kelembaban semakin besar rnaka titik embun-pun semakin besar pula, untuk memprediksi titik embun secara kasar berdasarkan kelembaban permukaan di Bandung bisa didekati dengan persamaan logaritma natural
O
o
Gambar 3-7: Korelasi kelembaban terhadap titik embun
Dari uraian di atas jelas terlihat bahwa besarnya suhu ketika parcel mulai kondensasi (CCL) dan jenuh (LCL) tergantung dari keadaan awal terutama titik embun permukaan. Sedangkan dari Gambar 3-7 titik embun dipengaruhi oleh kelembaban, lalu bagaimana pengaruh kelembaban terhadap suhu LCL dan suhu CCL ? Pada Gambar 3-8 dan 3-9 nampak bahwa dengan semakin tinggi kelembaban
dengan RH adalah kelembaban permukaan dalam [%] sedangkan Ta adalah
titik embun dalam [°C], dan C adalah konstanta yang besarnya 1°C, sedangkan A
adalah konstanta yang besarnya 1 %.
G a m b a r 3-8: Korelasi kelembaban t e r h a d a p s u h u LCL
m a k a s u h u LCL d a n s u h u CCL-pun menjadi tinggi pula. Tetapi n a m p a k korelasi kelembaban t e r h a d a p s u h u LCL mempunyai koefisien korelasi yang lebih tinggi (R = 0,969) dibanding terhadap s u h u CCL (R - 0,947). Sedangkan u n t u k memprediksi s u h u LCL di a t a s kota Bandung, bisa didekati dengan per- s a m a a n logaritma n a t u r a l
Tici = C(19,345 Ln (RH/A) - 64,901) (3-5) d a n u n t u k prediksi s u h u CCL dengan p e r s a m a a n
Tcci - C(23,101 Ln (RH/A) - 81,207) (3-6) dengan Tici a d a l a h s u h u LCL, Tcci adalah s u h u CCL dalam [°C ] dan RH adalah
kelembaban u d a r a p e r m u k a a n dalam [%] d a n C adalah k o n s t a n t a yang besarnya 1°C, s e d a n g k a n A adalah k o n s t a n t a yang besarnya 1 %.
Sebagaimana telah disebutkan di a t a s b a h w a s u h u CCL d a n s u h u LCL bisa diprediksi dengan kelembaban permukaan. Lalu bagaimanakah hubungan s u h u CCL d a n LCL ini ? Pada Gambar 3-10 ditunjukkan korelasi s u h u LCL t e r h a d a p s u h u CCL, yang m a n a dengan semakin tinggi s u h u LCL m a k a s u h u CCL-pun menjadi tinggi, koefisien korelasinya R - 0,995. Untuk memprediksi
G a m b a r 3-10: Korelasi s u h u LCL t e r h a d a p s u h u CCL
Model p a d a p e r s a m a a n 3-4 mempunyai persentase k es al ah an 0,6 sampai 14,3 %. Untuk menguji keakuratan beberapa model yang dituliskan pada
39
p e r s a m a a n 3 - 1 , 3-2, 3-5 dan 3-6 diperlukan s u a t u alat yang d a p a t m e n g u k u r langsung s u h u LCL dan CCL.
4 K E S I M P U L A N
Sebagai hasil penelitian ini bisa ditarik kesimpulan bahwa :
• Titik e m b u n mempunyai korelasi yang c u k u p baik t e r h a d a p s u h u LCL dan CCL, dan p a d a u m u m n y a b e r b e n t u k linear dan berbanding l u r u s .
• Semakin tinggi s u h u titik e m b u n permukaan maka s u h u CCL d a n LCL-pun menjadi tinggi pula.
• U n t u k memprediksi s u h u LCL secara k a s a r b e r d a s a r k a n d a t a kelembaban p e r m u k a a n m u n g k i n bisa didekati dengan p e r s a m a a n logaritma n a t u r a l .
• S u h u LCL m e m p u n y a i korelasi y a n g c u k u p b a i k t e r h a d a p s u h u CCL, d a n p a d a u m u m n y a b e r b e n t u k linear d a n berbanding l u r u s .
• Semakin tinggi s u h u LCL, m a k a s u h u CCL-pun menjadi tinggi pula.
D AFT AR RU J U KAN
Haby, J . , 2 0 0 4 . H t t p : / / w w w . t h e w e a t h e r p r e d i c t i o n . c o m / h a b v h i n t s / 3 2 0 / .
Rogers R.R., 1976. A Short Course in Cloud Physics, Pergamon Press, p p . 19-34, Oxford, 1976.
Samiaji, T., 2 0 0 4 . Trayektori Parsel di a t a s Kota Bandung, p. 4 3 , J u m a l Meteorologi d a n Geofisika, B a d a n Meteorologi d a n Geofisika, J a k a r t a , 2 0 0 4 .
TNI AU, 1986. Petunjuk teknis analisa sounding, p p . 7-8, Angkatan Bersenjata Republik Indonesia Markas Besar Tentara Nasional Indonesia Angkatan Udara, J a k a r t a , 1986.
Unisys, 2 0 0 4 . H t t p : / / W e a t h e r . U n i s v s . C o m / u p p e r air. Last modified August 13, 1998.
