PENTINGNYA RADAR CUACA

Gambar 1. Instalasi radar cuaca

Pemantauan dini bencana adalah salah satu upaya pemerintah melalui instansi terkait lebih antisipatif terhadap gejala-gejala alam yang bisa jadi penyebab suatu bencana. Kegiatan ini bermanfaat bagi masyarakat dan pemerintah karena dapat digunakan sebagai media informasi bagi masyarakat agar lebih waspada, siap dan tangga serta tak termakan isu yang tak bertanggung jawab yang terkadang menyesatkan apabila sewaktu-waktu terjadi bencana. Tujuan pemantauan dini bencana adalah agar dampak negatif bencana yang timbul baik berupa korban jiwa, kerusakan lahan, kerusakan tanaman, kerusakan bangunan, kerusakan infra struktur dan harta benda dapat diminimalisir.

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) adalah salah satu instansi yang ikut bertanggung jawab dalam penanganan bencana yang ditimbulkan oleh faktor meteorologi maupun geofisika dalam upaya memenuhi tanggung jawabnya telah melaksanakan program penguatan sarana operasional untuk pengamatan.

Salah satu sistem yang penting untuk mendukung pengamatan meteorologi adalah dengan penggunaan Radar Cuaca (Weather Radars). Pemanfaatan data hasil pengamatan meteorologi di permukaan, pengamatan Synoptik udara atas dengan Radiosonde/Radiowind dan Pilot Balon serta pengamatan khusus dengan Radar Cuaca dan Satelit Cuaca secara bersama-sama akan dapat membantu dan mempermudah pekerjaan seorang ahli meteorologi/forecaster dalam memberikan pelayanan dan informasi bagi pengguna jasa meteorologi seperti pelayanan penerbangan, peningkatan produksi tanaman pangan, klaim asuransi, peringatan banjir dan sebagainya. Radar cuaca memiliki kemampuan untuk mendeteksi intensitas curah hujan dan cuaca buruk, misalnya badai.RADAR adalah singkatan dari Radio Detection And Ranging adalah salah satu sistem penginderaan jauh aktif. Prinsip kerjanya yaitu dengan mentransmisi gelombang elektromagnet ke antena, setelah mengenai target gelombang tersebut oleh antena akan dipantulkan kembali dan diterima sebagai echo, untuk selanjutnya akan diproses sehingga menghasilkan gambar atau citra pada layar monitor.

Radar Cuaca adalah peralatan radar yang didesain khusus untuk pengamatan cuaca karena memungkinkan untuk menentukan lokasi presipitasi sehingga dapat mendeteksi tingkat lemah/kuatnya suatu badai sebagai suatu fenomena cuaca. Radar cuaca juga dapat mendeteksi kandungan partikel air dan es di dalam atau di bawah awan yang sangat mungkin untuk jatuh sebagai hujan, salju atau rambun. Radar Cuaca dapat digunakan untuk mengetahui posisi hujan , memperhitungkan gerakannya, memperkirakan jenisnya (apakah hujan, salju, hujan es, dan sebagainya). Sebagai alat pengamat fenomena meteorologi dan presipitasi, Radar Cuaca mampu memberikan informasi yang lebih detail untuk mendukung pelayanan bagi publik dalam skala dan waktu yang dibutuhkan.

Radar cuaca modern kebanyakan radar yang memakai prinsip Doppler (pulse-Doppler radars) , mampu mendeteksi gerakan tetesan hujan untuk menentukan intensitas curah hujan. Kedua jenis data dapat dianalisa untuk menentukan struktur badai dan potensi mereka untuk menyebabkan cuaca buruk.

Komponen utama radar cuaca :

1.) Pemancar (transmitter)

Terdiri atas sebuah tabung osilator bebas (magnetron) yang bekerja dalam implusi antara 0,5 dan 2,0 µs dan menimbulkan daya emisi sebesar 100 kW dan 2,0 MW.

2.) Antena

Alat ini adalah bagian yang memancarkan impulsi daya dan menerima echo. Antena yang memusatkan energi radioelektrik yang terletak di dalam sebuah kerucut relatif kecil antara 0,5° dan 3° memberikan gain. Umumnya radar meteorologi menggunakan satu antena unik, untuk memancarkan dan menerima energi dengan menggunakan sebuah komutator otomatik untuk menutup penerima pada waktu transmitter bekerja.

3.) Penerima (receiver)
Alat ini mendeteksi dan mengubah signal yang diterima dalam bentuk video. Kita tak dapat mendeteksi echo dimana amplitudonya di bawah kebisingan khusus dari penerima, karenanya kita berusaha mengecilkan kebisingan semaksimal mungkin.

4.) Indikator
Alat ini bekerja sebagai osiloskop. Umumnya radar meteorologi menggunakan indikator RHI (Range Height Indicator) dan indikator panoramik PPI (Plan Position Indicator).

Gambar 2. Diagram dasar instalasi radar meteorologi

Prinsip radar, komponen utamanya adalah transmitter, antena dan penerima (receiver). Transmitter membangkitkan pulsa energi pendek pada frekuensi radio dalam spektrum elektromagnetik. Pulsa-pulsa energi ini difokuskan oleh antena ke dalam sinar yang sempit yang menjalar dengan kecepatan cahaya. Jika pulsa-pulsa tersebut menangkap sebuah obyek dengan karakteristik refraktif yang berbeda dengan udara, maka ada arus yang diinduksikan dalam objek yang mengganggu pulsa dan menyebabkan beberapa energi dihamburkan. Sebagian energi ini akan diretrodifusikan ke antena dan jika komponen energi yang diretrodifusikan cukup besar maka energi akan dideteksi oleh antena.

Fungsi utama radar adalah mengukur jarak dan memuat objek (target) yang diretrodifusikan. Jarak diselesaikan dengan putaran waktu yang memperhitungkan waktu antara transmisi (pemancaran) suatu pulsa dan penerimaan sebuah sinyal. Arah target ditentukan dengan mencatat elevasi dan azimut antena pada saat sinyal diterima. Gambar 2 menunjukkan sistem radar non koheren yang tak memperhitungkan fase gelombang radar yang kembali terhadap fase gelombang yang ditransmisikan. Umumnya radar cuaca memakai 1 antena untuk memancarkan dan menerima energi dengan bantuan "komutator" otomatik yang berfungsi menutup penerima pada waktu transmitter bekerja.

Gambar 3. Tampilan yang terjadi pada radar cuaca

Presipitasi ataupun fenomena meteorologi lain yang menghasilkan echo adalah target yang diamati oleh Radar Cuaca. Target antara lain berupa awan (Cloud), hujan (Rain), salju (Snow), rambun (Hail), petir (Lighting), Badai (Stroms) dan Squall Line.

Selain echo dari target yang diinginkan, ada juga echo yang tercampur dan terekam pada layar monitor. Echo tersebut bukan dari fenomena meteorologi, dikenal sebagai Clutter. Ada 4 macam clutter yang penting diketahui yaitu: Ground Clutter, Sea Clutter, Weather Clutter dan Particular Clutter.

Ground clutter terjadi akibat pantulan kuat (echo) yang berasal dari target yang tak bergerak yang sering terlihat dekat lokasi radar (Radar Site), yakni berupa bukit-bukit, gedung-gedung dan pepohonan. Pada kondisi normal target terlihat pada layar monitor dengan jarak yang lebih jauh dari sebenarnya. Sea Clutter yaitu pantulan dari benda-benda di permukaan laut. Weather Clutter yaitu pantulan dari awan, hujan dan salju. Particular Clutter yaitu pantulan dari kelompok burung atau inversi suhu. Untuk melenyapkan clutter dapat dilakukan dengan menengadahkan antena dengan dengan konsekuensi target pada ketinggian rendah akan ikut lenyap pada layar radar atau dengan Moving Target Indicator (MTI) yang berfungsi untuk mengurangi atau bahkan menghilangkan clutter yang dihasilkan dari sasaran diam tanpa mengubah arah antena yaitu dengan merekayasa sedemikian rupa sehingga sasaran yang diam tidak tampak di layar radar.

Awan (Cloud) tersusun oleh partikel-partikel air yang sangat kecil, kristal es atau keduanya, tergantung pada suhu dan beberapa faktor lainnya. Awan yang penting untuk diamati adalah jenis awan-awan hujan dalam bentuk tunggal (isolated) maupun kelompok (cluster).

Gambar 4. Pertumbuhan Awan

https://en.wikipedia.org/wiki/Thunderstorm#/media/File:Thunderstorm_formation.jpg

Hujan (Rain) mudah dideteksi oleh banyak radar. Hubungan antara reflektivitas radar dan rata-rata curah hujan yaitu:
Di mana : Z = Faktor reflektivitas radar (mm⁶/mm³)

A dan b = konstanta

R = Rata-rata curah hujan (mm/jam)

Salju (Snow) tidak selalu dapat dideteksi oleh radar. Ada beberapa perbedaan penting antara salju dan hujan, salah satu perbedaannya adalah rata-rata presipitasi salju biasanya lebih rendah dibandingkan dengan rata-rata curah hujan. Biasanya hujan masih dapat dideteksi pada jarak yang jauh dari radar, sedangkan salju pada jarak maksimum radar sudah tidak terlihat.

Rambun (Hail) didefinisikan sebagai presipitasi dalam bentuk es dengan diameter sekitar 5 mm, berbentuk bola atau es tak beraturan yang terbentuk dari awan konvektif, biasanya awan Cumulonimbus (Cb).

Gambar 5. Awan cumulonimbus

Petir (Lightning) diartikan sebagai salah satu atau lebih kilatan elektrik secara tiba-tiba yang menghasilkan lintasan cahaya (kilat) dan bunyi gemuruh (thunder).

Gambar 6. Petir

Badai Guntur (Thunderstorm) adalah bentuk karakteristik cuaca yang ditandai dengan adanya petir dan guntur, biasanya disertai dengan hujan besar, rambun, salju, kadang-kadang badai salju.

Gambar 7. Badai guntur

Wind Shear adalah perubahan arah atau kecepatan angin yang besar di atmosfer. Wind shear ini penting untuk bentukan tornado dan rambun. Kekuatan wind shear lebih besar pada daerah dekat front, siklon dan jet sream. Wind shear pada lapisan atmosfer tidak stabil dapat menghasilkan turbulen.

Gambar 8. Wind-Shear

Badai (Storms) adalah gangguan atmosfer, yang berdampak pada permukaan bumi dan secara tidak langsung sangat merusak atau menyebabkan cuaca yang tidak diinginkan.

Gambar 9. Siklon tropis

Gambar 10. Tornado

Squall line adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan gerakan thunderstorm yang aktif, berupa garis menyambung atau terputus-putus yang merupakan sistem konvektif pada skala meso. Squall line umumnya disertai angin ribut dan hujan deras dengan intensitas dan luasan lebih besar dibanding dengan thunderstorm tunggal.

Gambar 11. Squall Line

Hasil pengamatan radar berupa gambar (citra) yang dapat dilihat pada layar monitor radar. Gambar tersebut memiliki makna bila pengamat mampu menerjemahkan informasi yang terkandung di dalamnya dengan interpretasi gambar.

Interpretasi adalah kegiatan mendeteksi dan menilai arti penting obyek dari suatu target yang terlihat pada layar monitor radar. Tampilan citra radar perlu diinterpretasi dengan teliti agar menghasilkan informasi yang benar.

Echo yang dihasilkan pada target presipitasi umumnya akan tampak sebagai daerah yang padat (cells), garis atau luasan. Bagian pusat echo biasanya menunjukkan daerah presipitasi yang hebat. Bentuk, ukuran dan kekuatan echo dapat dijadikan petunjuk untuk mendeteksi cuaca yang berbahaya khususnya berkaitan dengan thunderstorms.

Pada gambar dapat dilihat tampilan layar monitor radar cuaca 2 dimensi. Dengan menggunakan pointer untuk memilih titik-titik atau pixel yang diinginkan pada layar, maka akan langsung dapat dibaca data posisi dan nilai rata-rata curah hujan dalam milimeter per jam pada sisi layar.

Data radar cuaca dapat dimanfaatkan untuk peringatan dini bencana yang disebabkan oleh fenomena meteorologi, karena dapat menentukan lokasi, jenis, pertumbuhan (sedang tumbuh, dewasa atau sudah matang), tinggi, kandungan air, arah gerak dan luasan daerah yang tertutup oleh awan. Dapat juga mendeteksi potensi terjadinya hujan, intensitas hujan dan daerah yang akan dilewati oleh awan dan hujan.

Peningkatan prediksi cuaca disertai peningkatan peralatan observasi cuaca dan kualitas SDM dalam meteorologi dan sains atmosfer . Misalnya penggunaan radar cuaca dapat mengetahui awal dari cuaca ekstrim (banjir, kekeringan, badai guruh dan sebagainya). Radar cuaca dimanfaatkan untuk mengamati fenomena meteorologi yang dapat menimbulkan bencana. Di antaranya: banjir, angin ribut, gelombang pasang dan bahaya bagi transportasi udara, darat dan laut. Jangkauan radar cuaca dapat mencapai 100-150 km. Dalam skala makro bila hasil interpretasi foto-foto awan dari satelit cuaca digabung dengan data rawinsonde dapat saling melengkapi dan dapat sebagai cek silang data pengamatan cuaca dengan alat pemantau lain.

Citra radar cuaca akan dapat digunakan sebagai bahan informasi yang benar bagi pelayanan, apabila sang forecaster dapat menginterpretasi/ menerjemahkan arti penting suatu objek pada target secara teliti.

Gambar 12-14. Citra radar cuaca milik luar negeri (Kanada), BMKG Semarang dan BMKG pusat. Gambar tampilan BMKG pusat disertai penjelasan kondisi yang akan terjadi sehingga dapat menjadi acuan bagi pengambil kebijakan.

Gambar 15. Rencana pembangunan jaringan radar cuaca C-band network di Indonesia. Warna merah APBN 2006, warna ungu APBN 2007, warna biru APBN 2008, warna kuning APBN 2009 dan warna hijau APBN 2010.


Indonesia apabila dibandingkan dengan negara lain misalnya China jauh tertinggal dalam jumlah jaringan radar. Pada tahun 2010 di China telah terdapat 158 buah, bagaimana dengan di Indonesia? Padahal luas Indonesia 3x dari luas China.

Saya pernah melihat sebuah film yang judulnya 2012 in China. Film tersebut menceritakan kerjasama yang apik antara Gubernur sebuah propinsi di China dengan para ahli meteorologi untuk menangani badai tropis yang akan melanda mereka. Mereka pun berhasil menyelamatkan banyak nyawa dengan bantuan teknologi radar cuaca. Begitulah semestinya peran serta pemerintah daerah mestinya juga aktif dalam membantu tugas BMKG.

Gambar 16. Jaringan Radar di China

Sumber :

http://en.wikipedia.org/wiki/Weather_radar

Bayong Tjasyono. 2004. Klimatologi. Penerbit ITB. Bandung.

Smith, Jacqueline. 2001. The Facts On File Dictionary of Weather and Climate. Market House Books Ltd. Aylesbury. UK.

Sri Puji Rahayu. 2007. Pemantauan Dini Bencana Menggunakan Radar Cuaca dalam Workshop Penguatan Kemampuan UPT BMG dalam Pelayanan Informasi MKKuG untuk Mendukung Penanggulangan Bencana Alam Gempa Bumi, Cuaca dan Iklim Tahap II. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Jakarta.

Widada Sulistya. 2009. Peringatan Dini dalam Antisipasi Bencana. Pusmet publik SATAID. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Jakarta.