MODEL CUACA REGIONAL WRF UNTUK ANALISA DINAMIKA AWAN KEJADIAN HUJAN
EKSTREM DKI-JAKARTA
; Studi Kasus Februari 2007
oleh:
Rahmat Gernowo *; The Houw Liong**;
Tri W.H. ***; N.J. Trilaksono ****
Abstract
The WRF (Weather
Research and Forecast) model usage to simulated the most of atmosphere dynamics
at the same time cumulus parameter through to the condition of rainfall cumulus
simulation when floods on February 2007 in DKI-JAKARTA.
The Result of
this research is a numerical simulation dynamics of cloud rain especially in
area of Jakarta represent to important matter in seeking of step solution the
prevention of floods especially in Jakarta. The research of convection pattern
above area of DKI Jakarta based on to existing perception data, especially high
resolution satellite image which is expected will give the understanding of
pattern growth of convection cloud yield torrential rains and deliver floods in
DKI-JAKARTA.
Key Words: Flood, cloud dynamics and satellite image.
Sari
Penggunaan
model WRF (Weather Research and
Forecast) untuk mensimulasikan sebagian besar dinamika atmosfer
sekaligus parameterisasi cumulus dan simulasi kondisi curah hujan cumulus saat
banjir Bulan Februari 2007 di DKI-Jakarta.
Hasil
penelitian ini adalah simulasi numerik dinamika awan
hujan khususnya daerah Jakarta, merupakan hal penting dalam pencarian salah
satu solusi langkah penanggulangan banjir khususnya daerah Jakarta. Pengkajian terhadap pola
konveksi di atas daerah DKI Jakarta berdasarkan data pengamatan yang ada, terutama
citra satelit resolusi tinggi hal mana diharapakan akan memberikan pemahaman
mengenai pola pertumbuhan awan konveksi yang menghasilkan hujan lebat dan
mendatangkan banjir di wilayah DKI-Jakarta.
Kata Kunci : Banjir, dinamika awan dan
citra satelit.
* Fakultas MIPA Jurusan Fisika
Universitas Diponegoro Semarang
**Fakultas MIPA Jurusan Fisika
Institut Teknologi Bandung
***,**** Kelompok Keahlian Sains Atmosfer, Instiut Teknologi Bandung
I. PENDAHULUAN
Wilayah DKI-Jakarta sejak tanggal
30 Januari sampai dengan tanggal 5
Pebruari 2007 diguyur hujan yang cukup lebat, bahkan pada tanggal 1 sampai 2 Februari
tercatat hujan ekstrim (> 100 mm), kejadian tersebut membawa dampak yang
cukup besar yaitu banjir di sebagian besar wilayah DKI-Jakarta. Bencana alam
banjir, yang melanda hampir 70 % seluruh wilayah di DKI Jakarta, dengan tinggi
genangan berkisar antara 10-250 cm (Sasmito et al, 2007). Anomali perubahan
atmosfer dari curah hujan, sebagaimana dalam gambar 1 distribusi curah hujan
Jakarta, dengan periodisitas waktu curah hujan maksimum terjadi pada
tanggal 1-2 Februari 2007. curah hujan
terbesar diistilahkan sebagai hujan ekstrim Kejadian anomali curah hujan
dapat disebabkan oleh perubahan atmosfer baik karena faktor sinoptik maupun
faktor lokal. Karena siklus curah hujan tropis ini melibatkan peningkatan panas
laten penguapan dan energi skala besar sedemikian sehingga wilayah ekuatorial
menjadi pembangkit sirkulasi umum di atmosfer (Mori et al.2004).
1.1.Tujuan Penelitian.
Sebagai kajian awal untuk evaluasi
iklim tropis dan mendapatkan mekanisme serta simulasi numerik dinamika awan
terhadap fenomena terjadinya hujan ekstrem banjir DKI Jakarta tahun 2007.
II. METODOLOGI
Dalam penelitian ini dilakukan
pengkajian terhadap pola konveksi di atas daerah DKI Jakarta berdasarkan data
pengamatan yang ada, terutama citra satelit resolusi tinggi hal mana diharapkan
akan memberikan pemahaman mengenai pola pertumbuhan awan konveksi yang
menghasilkan hujan lebat dan mendatangkan banjir di wilayah DKI-Jakarta.
Analisa perubahan atmosfer dari faktor lokal yaitu tipe-tipe awan berdasarkan
data visible satelit yang diperoleh dari pusat data (http://www.ssec.wisc.edu/datacenter/) University of
Wisconsin-Madison Space Science and Engineering Center (SSEC) serta data AVN
(Aviation Run) di (http://dss.ucar.edu) DSS Research Data
Archive.
Penerapan dan validasi model WRF untuk analisa
dinamika awan hujan DKI Jakarta, dimana model WRF telah mengembangkan suatu
generasi lanjutan (next-generation)
model peramalan sistem asimilasi skala meso untuk membantu dalam pemahaman dan
peramalan sistem skala meso tentang hujan. Dimana model WRF diaplikasikan dalam
berbagai permasalahan yang mencakup antara lain meliputi
analisa Fisik meliputi (Skamarock et al., 2005) :
- Mikrofisik (microphysics)
- Parameterisasi awan kumulus (cumulus
parameterization)
Model
WRF memerlukan input yaitu
data NCEP global analyses (AVN) dan
data terrain. Ada beberapa program berikutnya,
yang diperlukan untuk membuat domain-domain
(batas) daerah penelitian baik dalam program WPS (WRF Pre-Processing System)maupun WRF
dengan menu Ndown.exe dalam Namelist
editor program tersebut. Sebagaimana dalam gambar.2 merupakan diagram alir
program yang tergabung dalam dua program yaitu WPS dan WRF kemudian
diperoleh hasil outputWRF.
Selanjutnya dari output tersebut diolah dengan program convert to grads, untuk memperoleh hasil numerik yang diharapkan.
III. HASIL & PEMBAHASAN
3.1.Analisa data pengukuran
Fenomena hujan ekstrim tersebut
jika dianalisa berdasarkan pola dinamika awan (data IR1 temperature)
sebagaimana pada (gambar 3) di DKI-Jakarta pola pertumbuhan awan dimulai
tanggal 31-1-2007, namun pertumbuhan awan maksimum terjadi pada tanggal 1
Februari 2007 yang terjadi pada 16.00 dan 18.00 UTC (23.00-01.00 WIB).
Kejadian siklon tropis (Vortex) tanggal 28-1-2007 pada waktu 00
dan 06 UTC serta tanggal 1-2-2007 waktu 06 dan 12 UTC sebagaimana dalam gambar 4,
dengan hasil analisis menunjukan kejadian siklon tropis (vortex) diwilayah selatan Indonesia terjadi rata-rata tujuh
kejadian pertahun dengan curah hujan bulanan berada diatas nilai rata-rata
dengan anomaly 12,6 mm (Nasrul, 2004). Hal mana jika efek sinoptik yang
mendominasi maka curah hujan akan terjadi secara menyeluruh sebagai dampak dari
efek tersebut (Roxana and Wajsowicz, 2005).
Kajian lebih lanjut dalam
penelitian ini akan dianalisa dari data AVN untuk tanggal 1 hingga 3-2-2007
daerah DKI-Jakarta, meliputi divergensi angin,
Absolute Vorticity,untuk kejadian banjir periode 2007 yang
diperoleh dari data NCEP/NCAR (gambar 5). Gambar 5a, b dan c terlihat pola
konvergen di atas laut sekitar daerah DKI Jakarta dan laut Hindia, pola
pergeseran dimulai dari tanggal 1-2-2007, mencapai maksimum di atas Pulau Jawa
dan berakhir tanggal 3-2-2007. Dalam gambar 5d, e dan f, Absolute Vorticity negatif tanggal 1 Februari 2007 diantara laut
Jawa dan laut Hindia, kemudian untuk tanggal 2-2-2007 di atas Pulau Jawa bagian
Barat anomali vortisitas negatif terjadi dan berakhir untuk tanggal 3-2-2007.
3.2. Analisa
data Numerik
Kajian terhadap dinamika
awan di Indonesia akan dilakukan berdasarkan penerapan model cuaca numerik Weather Research and Forecasting yang
merupakan software open source dikembangkan
oleh National Center for Atmospheric
Research (NCAR) di Amerika Serikat (Skamarock 2005). Studi numerik ini adalah merupakan penelitian simulasi
kwantitatip untuk menjelaskan kejadian curah hujan ekstrim bulan
January/February 2007 dalam peristiwa banjir Jakarta Dalam penelitian ini
digunakan WRF Modeling System versi 2, skala regional non hidrostatis atau model cuaca kwantitatip skala meso yang
dikembangkan oleh Pennsylvania State University / National Center untuk
Atmospheric Research (PSU/NCAR) seperti yang digambarkan oleh Dudhia et al. (2005).
Aplikasi model WRF menurut Michalakes et al.(1999)
dan Skamarock et al.(2005) pertama adalah penentuan
daerah domain, hal ini untuk melakukan downscaling
daerah penelitian (gambar 6). Penerapan model dalam penelitian ini, yaitu
mencakup :proses mikrofisik (microphysics), parameterisasi awan kumulus (cumulus parameterization), pemilihan luasan atau area daerah penelitian dimaksudkan
untuk dapat diperoleh hasil yang cukup realistis mewakili kondisi yang
sebenarnya. Dalam penentuan batasan daerah penelitian digunakan tiga tingkatan
nesting untuk downscaling data global NCEP-FNL, hal ini untuk menjangkau suatu
pertumbuhan awan dalam radius 3 km arah horisontal yang menghubungkan daerah
yang paling kecil. Proses simulasi domain 1 dan 2 dilakukan secara bersamaan
dalam satu sistem model WRF (WPS), adapun untuk domain 3 dilakukan dengan
menggunakan perintah Ndown.exe dari model WRF. Perlakukan diatas diharapkan
akan diperoleh hasil yang optimal dengan mengurangi kebutuhan waktu simulasi
tanpa mempengaruhi pola dinamika mesoscale dan pemenuhan keterwakilan syarat
batas dan syarat awal daerah penelitian. (Black et
al., 2002, De
Beauville and Pontikis, 1998, Staudenmaier, 1996).
Penerapan model ini dapat dilakukan
dengan teknologi PC-Cluster yang
memungkinkan fitur komputasi paralel pada model dapat dijalankan. Hasil dari
penelitian ini dapat diterapkan sebagai model dinamika awan untuk menentukan
dan menganalisa proses fisis kejadian iklim ekstrem. Pengkajian terhadap pola
konveksi di atas daerah DKI Jakarta berdasarkan data pengamatan yang ada,
terutama citra satelit resolusi tinggi hal mana diharapkan akan memberikan
pemahaman mengenai pola pertumbuhan awan konveksi yang menghasilkan hujan lebat
dan mendatangkan banjir di wilayah DKI-Jakarta (Tri et. al. 2006)
Sebagaimana
dalam gambar 7 diperoleh perbandingan hasil data AVN untuk tanggal
1-2-2007,00 UTC (Universal Time Coordinate) dengan hasil simulasi model WRF utuk
vektor angin 2m. Hasil yang diperoleh berupa vektor angin reanalisis model dari data input
tersebut, sedemikian sehingga diperoleh vektor angin yang lebih rapat, dan
mewakili data input. Dari hasil simulasi model untuk curah hujan gambar 8 dan
tutupan awan horizontal dan vertikal gambar 9 dan gambar 10, dapat dianalisa
bahwa kondisi maksimum terjadi sesuai dengan data tanggal 1-2-2007 sebagai data
masukan model. Pola tutupan awan terjadi pertumbuhan awan konvektif yang secara fisis kejadian
tersebut merupakan proses penyimpanan energi total diatmosfer, kemudian dilepas
secara serentak sehingga mengakibatkan pulsa energi yang besar sekali. Pulsa
energi, dalam hal ini berupa curah hujan yang sangat tinggi. Berdasarkan hal
tersebut, maka curah hujan ekstrim penyebab banjir DKI-Jakarta lebih didominasi
oleh faktor lokal yang merupakan peran aktif perubahan faktor regional maupun
global.
IV. KESIMPULAN
Fenomena hujan ekstrim di wilayah
DKI Jakarta untuk kejadian banjir periode 2007, berdasarkan analisa data serta
fenomena (Vortex) siklon tropis, hal
ini sebagai kajian pengaruh efek global dan regional terhadap kejadian hujan
ekstrem pada periode tersebut. Adapun dari dinamika awan terlihat pola
perubahan awan dari data IR1 Temperature
di DKI Jakarta, berupa pertumbuhan awan maksimum pada periode 2007, sebagaimana
terlihat pola pertumbuhan awan di DKI Jakarta diakibatkan oleh faktor sirkulasi
atmosfer lokal terlihat dari analisa data AVN saat terjadi hujan ekstrem,pola data AVN menunjukan perubahan kearah efek
untuk terjadinya konveksi.
Simulasi dinamika
awan banjir DKI-Jakarta tahun 2007 dengan menggunakan model WRF (weather research and forecast)
berdasarkan data pengamatan satelit dan data analisa global, ditemukan bahwa
ada kondisi sinoptik baik untuk curah hujan konvektif terjadi lintasan migrasi
angin monsun selatan di atas Pulau Jawa. Hasil simulasi diperoleh bahwa
konsentrasi curah hujan konvektif di atas DKI Jakarta dikendalikan oleh
pengaruh yang dikombinasikan dari adveksi dingin, pengembangan lapisan
pencampuran, dan topografi. Dengan data masukan yang sesuai, suatu model cuaca
yang regional seperti WRF berguna untuk analisa cakupan pendek (prediksi Jangka
Pendek; hari) yang diperlukan mengantisipasi peristiwa banjir atau cuaca
ekstrem yang lain berhubungan bencana alam.
V. DAFTAR PUSTAKA
Black, T., E. Rogers, Z. Janjic, H.
Chuang, and G. DiMego., 2002,: Forecast guidance from NCEP's high
resolution nonhydrostatic mesoscale model,Preprints 15th Conference
on Numerical Weather Prediction, San Antonio, TX, Amer. Meteor. Soc., J23-J24.
De Beauville C.A. and
Pontikis C.,1998.,: Precipitation rate of Tropical Maritime Convective Clouds as Related to
The Coldest Cloud Top Temperatures .Atmospheric Research 47 -48, 405
413 p.
Dudhia, J. and Co-author,
2005,: PSU/NCAR Mesoscale Modeling system Tutorial Class Notes and User Guide,
Mesoscale and Micro scale Meteorology Division NCAR
Mori S., Jun-Ichi H., Yudi
Iman T., Yamanaka M.D., Okamoto N., Murata F., Sakurai N., Hashiguchi H., and
Sribimawati T., 2004. ,: Diurnal Land-Sea Rainfall Peak Migration over
Sumatra Island, Indonesia Maritime Continent, Observed by TRMM Satellite and
Intensive Rawinsonde soundings , American Meteorological Society, pp
2021-2039.
Michalakes, J., J. Dudhia,
D. Gill, J. Klemp, and Skamarock W., 1999,: Design of a Next-Generation
Regional Weather Research and Forecast Model , Towards Teracomputing,
World Scientific, River Edge, New Jersey, pp. 117-124.
Nasrul I., 2004,: Studi
Siklon Tropis Diselatan Indonesia dan Pengaruhnya Terhadap Curah Hujan Jakarta ,
FIKTM ITB Bandung.
Roxana C., and Wajsowicz,
2005,: Forecasting extreme events in the tropical Indian Ocean Sector
Climate, Journal Dynamics of Atmospheres and Ocean pp.1-15.
Sasmito A., Haryoko U., dan
Widiatmoko H., 2007,: Weather Phenomena during Flood Event Over
JABODETABEK Area , Workshop Harimau, BPPT, Jakarta.
Skamarock W.C., Klemp J.B.,
Dudhia J., Gill D.O., Barker D.M., Wang W., and Powers J.G., 2005,: A
Description of the Advanced Research WRF Version 2 , Mesosscale and
Microscale Meteorology Division, National Center for Atmospheric Research
Colorado USA.
Staudenmaier, M 1996,: The
Convective Parameterization Scheme in The Meso Eta Model , Western
Region Technical Attachment pp. 96-23.
Tri W.H., Trilaksono N.J.
and Junnaedhi ID.G.A, 2006,: A Numerical Study of The Jakarta Flood Event
of January/February 2002 : Simulation of Convective Rainfall Using Regional
Weather Model �, Progress report ITB Research 2006.
No comments:
Post a Comment