Sabtu, 06 September 2014

PENGUKURAN ANGIN (KHUSUSNYA DI LAUTAN)



            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