NAMA :RAHMA AMIN
NIM : 151214006
PRODI : FISIKA SAINS
Bencana Alam Kebumian di Indonesia
Bencana alam adalah sesuatu tragedi alam atau peristiwa alam yang sangat berdampak buruk pada populasi manusia. Tragedi atau peristiwa tersebut dapat berupa gempa bumi, tanah longsor, kekeringan, kebakaran, banjir, gunung meletus, badai tropis, tsunami, hujan es, tornado, wabah, dan lain-lain.
Bencana alam juga dapat diartikan sebagai bencana yang diakibatkan oleh gejala alam. Sebenarnya gejala alam merupakan gejala yang sangat alamiah dan biasa terjadi pada bumi. Namun, hanya ketika gejala alam tersebut melanda manusia dan segala kebudidayanya (kepemilikan, harta dan benda), kita baru dapat menyebutnya sebagai bencana. Tapi dalam hal ini, saya akan membahas tentang bencana alam kebumian yaitu badai khususnya badai.
Badai adalah suatu gangguan pada atmosfer di suatu planet, terutama yang mempengaruhi permukaannya serta menunjukkan cuaca buruk. Badai dapat ditandai dengan angin yang kencang (badai angin), petir dan kilat (badai petir), curahan hujan lebat, misalnya es (badai es), atau angin yang membawa suatu zat melalui atmosfer (seperti badai pasir, badai salju, dll). Badai terjadi sewaktu suatu pusat tekanan rendah terbentuk dengan dikelilingi oleh suatu sistem bertekanan tinggi. Kombinasi gaya yang berlawanan ini dapat menciptakan angin dan menimbulkan pembentukan awan badai, seperti kumulonimbus. Wilayah kecil dan terlokalisasi yang bertekanan rendah dapat terbentuk dari udara panas yang naik dari permukaan yang panas, yang akan menimbulkan gangguan yang lebih kecil seperti angin puyuh atau puting beliung. Salah satu bencana alam kebumian yaitu Badai Guruh.
Badai guruh dapat terjadi secaraindividu atau dalam kelompok sel – sel yang dikaitkan dengan daerah konvergensi skala meso atau front skala sinoptik. Skala meso yaitu peristiwa-peristiwa di atmosfer berukuran beberapa sampai puluhan kilometer dan berlangsung selama puluhan menit sampai beberapa jam. Contoh: Awan Cumulonimbus, membuat satu kecamatan diterjang hujan badai yang berlangsung satu-dua jam.Tornado, pusaran angin di darat yang merusak area seluas beberapa km dan hilang dalam hitungan puluhan menit. Skala sinoptik yaitu peristiwa-peristiwa yang digambar di peta cuaca, misalnya front, depresi dan antisiklon, atau bisa juga fenomena berukuran ratusan-ribuan km yang berlangsung berhari-hari, seperti hurricane.
Dalam banyak hal badai guruh dapat menyebabkan banjir, angin kencang, bahaya batu es hujan, bahaya petir dan dapat menyebabkan hilangnya nyawa manusia.
Banjir adalah Banjir merupakan salah satu bencana alam yang terjadi di banyak kota di dunia dalam skala berbeda dimana air dengan jumlah berlebih berada di daratan yang biasanya kering. Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, pengertian banjir yaitu berair banyak dan deras, kadang-kadang meluap. Hal-hal tersebut dapat terjadi karena jumlah air di sungai, danau atau daerah aliran air lainnya melebihi kapasitas normal akibat akumulasi air hujan atau pemampatan sehingga meluber. Berdasarkan SK SNI M-18-1989-F (1989) dalam Suparta 2004, bahwa banjir adalah aliran air yang relatif tinggi, dan tidak tertampung oleh alur sungai atau saluran.
Macam – macam banjir
Terdapat berbagai macam banjir yanng disebabkan dari berbagai macam hal antara lain sebagai berikut:
Banjir Air, adalah banjir yang biasa terjadi. Penyebab banjir air adalah
meluapnya air di sungai, danau, atau diselokan sehingga air akan naik menggenangi daratan. Pada umumnya banjir air disebabkan dari hujan terus-menerus yang membuat sungai, danau atau selokan tidak dapat menampung air.
Gambar 1. Banjir bandang menyeret mobil yang terlewatinya
Banjir Lahar dingin, ketika gunung berapi mengalami erupsi dan memuntahkan lahar, maka laharnya akan meleleh mengalir ke daerah yang berada di daratan rendah seperti lereng atau kaki gunung. Ketika masih dekat dengan titik letusan, banjir lahar ini masih bersuhu tinggi dan saking panasnya akan menguapkan sungai yang dilewatinya. Semakin lama suhu lahar akan menurun dan menjadi dingin namun apabila melewati rumah penduduk mampu melepaskan rumah tersebut dari pondasinya lalu menyeretnya karena lahar dingin memiliki massa yang sangat berat. Akibat lain banjir lahar dingin adalah pendangkalan sungai akibat endapan lahar saat melewati sungai sehingga volum air sungai akan berkurang dan membuatnya mudah meluap
Banjir Rob (Laut Pasang), sering disebut juga banjir rob. Pasang surut air laut
mengakibatkan banjir jenis ini. Umumnya terjadi di daerah dekat pantai. Ketika air laut pasang, masa saluran air yang berhubungan dengan laut, misalnya sungai, akan ikut mengalami pasang sehingga air menyebar ke daratan. Semakin jauh berada dari posisi pantai semakin aman. Apabila terjadi arus pasang yang sangat besar seperti tsunami maka efek kerusakan yang ditimbulkan juga akan semakin parah.
Banjir Cileunang, adalah banjir yang miri dengan banjir air namun banjir cileunang disebabkan dari hujan yang sangat deras dengan debit air yang sangat banyak. Terjadinya banjir cileunang sangat cepat karena hujan yang sangat deras sehingga dalam waktu yang cepat, banjir cileunang akan tiba-tiba terjadi.
2. Angin Kencang
Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah. Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.
3. Es Hujan Batu
Secara ilmiah, hujan es ini disebut dengan ‘hail stone’ Hujan es batu ini biasanya terjadi ketika cuaca hangat dan dalam banyak kasus disertai dengan guntur, kilat dan hujan. Es batu terjadi ketika tetesan air hujan membeku ketika melewati sabuk udara dingin ketika meluncur menuju bumi.
Setetes air hujan membentuk butiran es batu yang sangat kecil. Tapi hal yang menarik dapat terjadi pada tetesan air hujan seperti itu. Saat jatuh sebagai es batu, ia dapat bertemu dengan arus udara naik yang kuat. Maka es ini akan terbawa lagi ke tingkat dimana air hujan berjatuhan. Tetesan baru mulai menempel pada es batu ini, dan saat jatuh sekali lagi melewati sabuk udara dingin, tetesan baru ini menyebar menjadi lapisan di sekitarnya dan membeku, sehingga es batunya menjadi bertambah besar. Terangkat dan jatuhnya butiran es batu ini dapat terulang beberapa kali sampai lapisan bertambah tebal sehingga cukup berat untuk melewati gaya peningkatan arus udara.
Secara ilmiah, terjadinya hujan es ini dari proses updraft (gerakan udara ke atas) pembentukan awan cumulonimbus yang menjulang tinggi seperti jamur. Proses updraft disertai dengan udara basah dari bawah, ketika mencapai ketinggian dengan suhu di bawah nol derajat (sekitar ketinggian 5000 meter) uap air yang sangat dingin bertemu dengan inti kondensasi pembentuk awan yang kemudian membentuk gumpalan es. Butiran es kemudian jatuh bersamaan dengan hujan lebat yang kadang disertai dengan angin kencang atau putting beliung. Kejadian ini potensial terjadi pada musim pancaroba karena angin cenderung lemah dan berubah-ubah arah sehingga pemanasan optimum yang menyebabkan suhu relatif tinggi. Penguapan yang intensif diperkuat dengan kondisi MJO (Madden Julian Oscilation) yang mengindikasikan konveksi kuat. Akibatnya udara hangat yang mengandung uap air didorong cepat ke atas mencapai daerah yang sangat dingin. Diameter pada hujan es ini dapat mencapai 7 hingga 10 cm dan massanya dapat mencapai 1/2 kilo.
4. Petir
atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
Terdapat beberapa definisi dari petir, antara lain:
Fenomena alam yang merupakan Pelepasan muatan elektrostatis yang berasal dari badai guntur
Pelepasan muatan ini disertai dengan pancaran cahaya dan radiasi elektromagnetik lainnya
Arus listrik yang melewati saluran pelepasan muatan tadi dengan cepat memanaskan udara dan berkembang sebagai plasmayang menimbulkan gelombang bunyi yang bergetar (guntur) di atmosfir.
Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi. Di alam sekitar kita, petir biasa terjadi pada awan yang tengah membesar menuju awan badai (Cumulonimbus). Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya. Dan, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar bunyi yang kemudian biasa kita sebut: geluduk, guntur, atau halilintar. Dalam musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk.
Di lain kesempatan, ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut telah membesar dan stabil, lompatan listrik (eletric discharge) yang terjadi pun akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi. Penghubung yang 'digemari', merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.
Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. Bayangkan betapa mengerikannya jika lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup!
Penyebab terjadinya petir adalah perbedaan potensial antara awan dan bumi. Proses terjadinya petir kira-kira seperti ini, awan itu selalu bergerak terus menerus dan selama pergerakannya akan terus berinteraksi dengan awan lainnya sehingga menyebabkan muatan negatif dan positif pada awan memisah. Muatan negatif akan menempati salah satu sisi ( atas atau bawah ) dan muatan positif di sisi yang lain. Oleh karena itu lah awan bisa mengandung muatan. Sedangkan di saat yang bersamaan bumi itu selalu netral, sehingga terjadi perbedaan potensial antara awan dan bumi.
Tipe petir yang paling umum adalah:
Petir dari awan ke tanah (CG). Petir yang paling berbahaya dan merusak. Kebanyakan berasal dari pusat muatan yang lebih rendah dan mengalirkan muatan negatif ke tanah, walaupun kadang-kadang bermuatan positif (+) terutama pada musim dingin.
Petir dalam awan (IC). Tipe yang paling umum terjadi antara pusat muatan yang berlawanan pada awan yang sama. Biasanya kelihatan pada cahaya yang menghambur biasanya berkelap-kelip.
Petir antar awan (CC). Terjadi antara pusat muatan pada awan yang berbeda. Pelepasan muatan terjadi pada udara cerah antara awan tersebut.
Petir awan ke udara (CA). Terjadi jika udara di sekitar awan (+) berinteraksi dengan udara yang bermuatan (-). Jika ini terjadi pada awan bagian bawah maka merupakan kombinasi dengan petir tipe CG. Petir CA tampak seperti jari-jari yang berasal dari petir CG.
Badai guruh banyak terjadi di daerah tropis dan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Badai guruh termal atau konvektif. Badai ini disebabkan oleh pemanasan permukaan dari radiasi matahari. Karakteristik badai ini adalah pertumbuhan cepat, arus udara ke bawah kuat dan angin ribut lokal, serta adanya resiko hujan es batu lokal dan petir. Karena badai ini tumbuh dengan cepat maka peringatan dini sulit dilakukan.
c. Badai guruh yang dikaitkan dengan gangguan tropis seperti badai tropis, monsun, gelombang timuran dan sebagainya.
Siklon tropis merupakan bencana alam yang paling dahsyat dibandingkan bencana alam lain. Beruntung daerah Indonesia tidak terkena jalur siklon tropis sehingga dampaknya tidak secara langsung tetapi melalui cuaca yaitu melalui peningkatan curah hujan, kecepatan arah angina dan tinggi gelombang laut.
Badai guruh suatu fenomena fisis atmosfer yang sering terjadi di Indonesia. Fenomena ini dapat menimbulkan korban jiwa akibat sengatan luah listrik pada waktu terjadi petir. Wilayah Indonesia termasuk daerah di dunia yang paling sering dilanda petir, ini disebabkan wilayah Indonesia termasuk daerah konveksi yang aktif.
Ribuan badai guruh terjadi setiap harinya di daerah tropis. Di wilayah kutub, tak diketahui jumlahnya dengan pasti. Badai guruh ini berhubugan dengan udara tak stabil dan gerak vertikal yang kuat yang menghasilkan awan kumulonimbus (Cb). Energinya datang dari pelepasan panas laten kondensasi dalam udara lembab yang naik. Lapse rate tak stabil merupakan hasil dari pemanasan lapisan permukaan atau introduksi di atas udara dingin. Proses-proses umum sehingga badai guruh bisa berkembang adalah:
1. Pemanasan dan konveksi dalam udara basah di atas permukaan daratan yang hangat
2. Lewatnya udara dingin dan basah di atas perairan yang hangat
3. Udara tak stabil bersyarat yang dipaksa naik sepanjang zone konvergensi atau pada barrier pegunungan
4. Pendinginan radiatif pada level atas
Diameter badai guruh bisa mencapai 3-40 km. Sepanjang dasarnya, badai gelap dan dia didahului oleh squall line yang dibuat oleh arus udara yang bergerak dalam arah berlawanan. Presipitasi dari badai yang matang (mature) intensif dan terdiri dari tetes hujan yang besar. Jika gaya ke atas cukup kuat menembus di atas level beku, hail bisa turun dari awan, biasanya dari sisi pinggir. Pada kondisi temperatur yang cocok, presipitasi bisa dalam bentuk salju atau butiran salju.
Badai guruh yang disebabkan oleh pemanasan permukaan di atas daratan paling umum terjadi pada musim panas dan di siang atau awal petang hari. Di atas lautan, selisih temperatur antara temperatur air dan udara sejuk di atasnya terbesar terjadi pada malam hari, sehingga aktivitas badai guruh lebih besar pada malam hari. Sepanjang dan di atas pegunungan, badai guruh maksimum biasanya terjadi pada siang atau awal petang hari ketika efek kombinasi pemanasan siang hari dan kenaikan orografik mencapai maksimum. Sepanjang zone konvergensi, badai guruh berkembang ketika udara dipaksa naik dengan cepat. Di lintang tengah badai guruh berhubungan dengan front dan seringkali dipicu oleh pemanasan permukaan, kenaikan orografi, atau diredakan oleh udara dingin di level atas. Sepanjang front dingin, biasanya lebih dekat ke permukaan dan lebih kuat daripada sepanjang front panas atau front atas.
mungkin beberapa ratus kilometer. Badai guruh frontal kadang tidak terlihat oleh pengamat dari bawah karena puncak awan Cb sering tertutup oleh awan di bawahnya. Walaupun guruh dan kilat menyertai badai guruh yang masak (mature), perannya dalam perkembangan presipitasi tidak sangat jelas dipahami. Loncatan kilat bisa terjadi dari awan ke awan, di antara level-level yang berbeda dalam awan, atau dari dasar awan ke tanah. Guruh merupakan suara ledakan yang ditimbulkan saat udara mengembang tiba-tiba merespon panas yang besar akibat loncatan kilat dan kemudian dengan cepat mendingin dan berkontraksi/ menyusut.
Huff dan Changnon (1973) menyimpulkan bahwa eksistensi dan besarnya badai guruh meningkat dalam kawasan kota, jika jumlah penduduknya mencapai lebih dari satu juta. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya emisi panas, meningkatnya konveksi thermal melalui pulau panas (heat island) dalam kota, meningkatnya turbulensi karena perubahan wajah kota, dan meningkatnya jumlah aerosol yang diinjeksikan ke dalam atmosfer oleh aktivitas manusia kota.
Badai guruh yang terjadi di wilayah tropis diklasifikasikan sebagai berikut:
Badai guruh konvektif. Badai ini disebabkan oleh pemanasan permukaan oleh radiasi matahari. Karakteristik badai ini adalah pertumbuhan cepat, arus udara ke bawah kuat, hujan lebat local, daerah kurang luas, angina rebut local, serta adanya resiko hujan es batu local dan petir.
Badai guruh oregrafik. Badai ini terjadi jika udara tak stabil secara bersyarat atau
konvektif naik akibat pegunungan.
Badai guruh yang disebabkan oleh gangguan tropis seperti badai tropis,
monsoon, gelombang timuran dan sebagainya.
Jika ada pemanasan udara lembab permukaan maka parsel udara lembab akan naik akibat gaya apung termal dan membentuk awan kamulus kecil. Selama bagian kolom udara dalam awan lebih panas dari temperatur udara di sekitarnya maka awan akan terus tumbuh menjulang ke atas sampai temperatur di awan sama dengan temperatur di sekelilingnya.
F = g. (T'-T)/T Dimana:
T’ = temperatur parsel udara T = temperatu udara lingkungan g = percepatan gravitasi lokal Fase Awan Petir
Fase pertumbuhan badai guruh dapat dibagi menjadi tiga tingkat:
Tingkat Cumulus, pada fase ini arus udara ke atas sangat dominan, sehingga
Tingkat dewasa, pada fase ini awan sangat bengus dan berbahaya. Fase dewasa
ditandai dengan hujan deras, turbulensi kuat, guruh dan kilat. Batu es hujan (hail) kemungkinan terjadi pada saat fase ini.
Tingkat disipasi, pada fase ini badai menjadi tua. Badai guruh dinyatakan dalam
fase disipasi atau pelenyapan jika lebih setengahnya dikuasai arus udara ke bawah yang lemah sehingga curah hujan menjadi berkurang dan menjadi gerimis. Elektrifikasi Awan Petir
Dalam banyak kasus, permulaan elektrifikasi yang kuat disertai dengan hujan yang lebat dan hujan batu es, sehingga teori generasi muatan dalam awan guruh dijelaskan dengan efek termolistrik dalam es. Jika batang es dipanasi dengan ujung yang satu dan ujung yang lain tetap dingin maka bagian yang panas bermuatan negative dan yang dingin bermuatan positif.
