Angin
di atas laut telah di ukur seabad yang lalu. Maury (1855) adalah orang pertama
yang mengumpulkan secara sistematis dan memetakan laporan angin. Baru-baru ini,
badan atmosfer dan lautan Amerika Serikat NOAA (Natioanal Atmospheric and
Oceanic Administration) telah mengumpulkan, mengedit, dan mendigitasi jutaan
pengamatan yang telah dilakukan lebih dari se abad silam.
Pengetahuan
kita tentang angin di atas permukaan laut bisa dari berbagai sumber. Berikut
adalah cara pengukuran angin secara sederhana, namun relatif penting:
Skala
Beafort
Dengan laporan
data kecepatan angin utama hingga 1991 adalah menjadi dasar skala beafort.
Skala ini berdasarkan kenampakan, seperti tutupan buih di laut, bentuk
gelombang yang terlihat oleh pengamat pada sebuah kapal (lihat tabel berikut):
Skala
ini dikemukan oleh Admiral F. Beaufort pada 1806 untuk menyatakan tekanan angin
terhadap kapal yang berlayar. Skala ini di adopsi oleh British Admiralty pada
1838 dan segera skala ini menjadi umum digunakan.
International
Meteorological Committee mengadopsi skala ini untuk digunakan secara
Internasional pada 1874. Pada 1926 mereka merevisi skala dengan menambahkan
kecepatan angin pada ketinggian 6 meter terhadap angka skala Beaufort. Skala
ini direvisi lagi pada 1946 agar mencakup kecepatan angin yang lebih besar dan
menambahkan kecepatan angin ekivalen pada ketinggian 10 meter. Skala pada tahun
1946 ini menjadi dasar persamaan U10 = 0.836B3/2, dimana
B= Angka Skala Beaufort (Beaufort Number) dan U10 adalah kecepatan
angin dalam meter/detik pada ketinggian 10 meters (List, 1966). Lebih baru
lagi, beberapa pihak merevisi skala Beaufort dengan membandingkan gaya Beafort
terhadap pengukuran angin yang dilakukan di kapal. Kent dan Taylor (1997)
membandingkan berbagai revisi sakala beufort dangan angin yang terukur dari
kapal yang memiliki anemoeter pada ketinggian yang telah diketahui. Mereka merekomendasikan
nilai seperti pada tabel diatas.
Pengamat di kapal dimanapun di dunia
ini biasanya melaporkan cuaca pengamatan, termasuk gaya Beaufort pada waktu
yang sama 4 kali dalam sehari. Waktunya yaitu pada 00.00Z, 06.00Z, 12.00Z dan
18.00Z, dimana Z adalah Greenwich Mean Time (GMT). Laporannya dalam bentuk
sandi dan dilaporkan via radio ke badan Meteorologi Nasional setempat. Error
terbesar dalam laporan ini adalah sampling error, karena kapal yang melaporkan
tidak terdistribusi rata di lautan. Kapal-kapal cenderung menjauhi lintang
tinggi pada musim dingin dan pada musim hurricane, dan beberapa kapal melintasi
belahan bumi selatan (gambar di bawah ini), akurasi pengukuran sektar 10%.
Scatterometers
Pengmatan angin
giatas laut sekarang kebanyakan dari scatterometer yang ada di Satelit (Liu,
2002). Scatterometer adalah sebuah instrumen seperti radar yang mengukur
hamburan (scatter) dari centimeter panjang gelombang radio
(centimeter-wavelength) dari kecil, centimeter-panjang gelombang pada permukaan
laut (gelombang angin). Area lautan yang dilingkupi oleh gelombang kecil,
amplitudo, dan arah gelombang ini tergantung pada kecepatan dan arah angin.
Scatterometer mengukur dari 2-4 arah, angin dihitung berdasarkan dari mana
angin berhembus.
Scatterometers ERS-1 dan 2 telah
memetakan angin global dari luar angkasa sejak 1991. Scatterometer milik NASA
pada ADEOS telah mengukur angin untuk periode 6 bulan mulai dari November 1996
dan berakhir dengan gagal sebelum target waktu dari satelit tersebut. Kemudian
diganti scatterometer pada QuickScat, yang diluncurkan pada 19 Juni 1999.
Quickscat memperlihatkan 93% bagian Lautan setiap 24 jam dengan resolusi 25 km.
Freilich dan Dunbar (1999)
melaporkan bahwa secara keseluruhan, scatterometer milik NASA pada ADEOS
mengukur kecepatan angin dengan akurasi ±1.3 m/s. Kesalahan pencatatan untuk
arah angin adalah ± 17o. Resolusi spasialnya 25 km. Data dari QuikScat
memiliki akurasi sekitar ± 1 m/s.
Karena tampilan scatterometer
spesifik hanya untuk area lautan sekali dalam sehari, haruslah menggunakan
model numerik untuk memprediksi angin peta pada 6 jam-an untuk keperluan
beberapa studi.
Windsat
Windsat adalah
proyek yang sifatnya percobaan, polarimetric, radiator microwave dikembangkan
oleh US Navy yang mengukur banyak dan polarisasi radiasi gelombang mikro yang
diradiasikan laut pada sudut antara 50 derajat hingga 55 derajat relatif
terhadap arah vertikal dan pada 5 frekuensi radio. Windsat di luncurkan pada 6
Januari 2003 pada Satelit Coriolis. Sinyal radio yang diterima adalah fungsi
dari kecepatan angin, temperatur permukaan laut, uap air di atmosfer, dasar
ketinggian hujan, dan jumlah air dalam titik hujan. Dengan mengamati beberaoa
frekuensi secara simultan, data dari instrumrn digunakan untuk menghitung
kecepatan angin permukaan dan arahnya, temperatur permukaan laut, total air
presipitasi (hujan dan endapan lainnya seperti salju, hanya, dan lain-lain),
jumlah awin yang mengandung air, dan curah hujan di laut tanpa terpengaruh
waktu atau kondisi awan.
Angin dihitung mecakup area di
lautan pada 25-km untuk 1 grid dalam seharinya. Angin yang terukur oleh Windsat
memiliki akurasi kecepatan sekitar ± 2 m/s dan ± 20o untuk arah
angin, memiliki jangkauan pengukuran untuk kecepatan angin antara 5-25 m/s.
Sensor
Special Microwave (SSM)/I
Instrumen
satelit lainnya yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin adalah Special
Sensor Microwave/Imager (SSM/I) dibawa semenjak 1987 pada satelit dari U.S
Defense Meteoroligal Satellite Program yang orbitnya sama dengan satelit
meteorologi NOAA yang berorbit polar/dari kutub ke kutub (polar-orbitting).
Instrumrn ini mengukur emisi gelombang mikro (microwave) dari laut pada sudut
sekitar 60 derajat dari arah vertikal. Sinyalradio adalah fungsi dari kecepatan
angin, uap air di atmosfer, dan jumlah air dalam titik awan. Dengan mengamati
beberapa frekuensi secara simultan, data dari instrumen digunakan untuk
menghitung kecepatan angin permukaan, uap air, awan hujan, dan curah hujan.
Angin
yang terukur oleh SSM/I memiliki akurasi ± 2 m/s untuk kecepatan. Ketika
dikombinasikan dengan ECMWF 1000 mb wind analyses, arah angin bisa dihitung
dengan akurasi ± 22 derajat (Atlas, Hoffman, and Bloom, 1993). Gobal, data grid
telah tersedia semenjak Juli 1987 pada 0.25o grid setiap 6 jam. Tapi
perlu diingaat, instrumen ini spesifik untuk area lautan hanya sekali
sehari, dan pengridannya untuk peta
setiap 6-jam memiliki gap yang besar.
Anemometer
pada Kapal
Pengamatan
satelit dilengkapi dengan laporan angin oleh badan meteorologi yang mengamati
pembacaan anemometer pada kapal. Anemometer ini dibaca empat kali dalan sehari
sesuai waktu standar Greenwich dan dilaporkan via radio ke badan meteorologi.
Lagi, error terbesar adalah karena
sampling error. Sangat sedikit kapal yang membawa anemometer yang telah
dikalibrasi. Kapal-kapal ini berlabuh di pelabuhan kemudian scientist akan
mengecek anemometer dan diganti (anemometer) apabila diperlukan. Akurasi
pengukuran angin dari kapal-kapal ini sekitar ± 2 m/s.
Anemometer
Terkalibrasi pada Buoys Cuaca
Pengukuran angin
yang paling akirat di laut adalah dengan anemometer terkalibrasi pada tambatan
(moor) buoy cuaca. Sialnya, hanya sedikit buoy yang ada saat ini, mungkin hanya
seratus yang tersebar di seluruh dunia. Beberapa
buoys seperti Tropical Atmosphere Ocean (TAO) disusun di tropis Pasifik
menyediakan data dari area yang jauh
yang tidak terjangkau oleh kapal, tetapi kebanyakan cenderung berlokasi hanya
lepas pantai dari kawasan pantai. NOAA
mengoperasikan buoys offshore Amerika Serikat dan TAO di Pasifik. Data dari
buoys kawasan pantai rata-rata untuk delapan menit sebelum satu jam, dan
pengamatan ditransmisikan via hubungan satelit.
Akurasi terbaik anemometer pada buoy
yang dioperasikan oleh US National Data Buoy Center adalah lebih besar dari ± 1
m/s atau 10$ untuk kecepatan angin dan ± 10o untuk arah angin
(Beardsley et al. 1997).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar