Pengamatan Angin menggunakan Citra Radar

 Pengamatan Angin dengan Radar

 
Materi ini juga merupakan lanjutan dari materi sebelumnya mengenai Radar Cuaca.

        Dalam materi ini, kita akan melihat bagaimana kecepatan diukur dan bagaimana untuk menganalisis angin di lingkungan sekitar radar dan juga skala siklus badai menggunakan citra angin.

           Gelombang pada radar mengukur kecepatan angin dengan menggunakan efek Doppler. Hal ini berhubungan dengan frekuensi gelombang dan perpindahan dari sumber gelombang relatif terhadap pengamat. Seperti contoh, saat sebuah mobil mendekati kita, maka  bunyi dari mobil tersebut pada mulanya pelan, semakin mendekat maka akan semakin jelas. Namun setelah melewati kita, bunyi dari mobil tersebut lama-kelamaan menghilang. Sedangkan pengemud di dalam mobil akan tetap mendengarkan bunyi mobil dalam frekuensi yang sama. Hal ini karena mobil tidak bergerak relatif terhadap sang pengemudi. Itulah yang dinamakan efek Doppler.

         Dikarenaka  hal yang sama juga akan terjadi pada gelombang elektromagnetic, radar telah di desain untuk mengukur perubahan angin dalam bentuk frekuensi. Arah dan kecepatan dari perubahan angn memberikan informasi mengenai pergerakannya, apakah mendekati ataupun menjauhi radar. Pengukuran tersebut disebut “radial velocity”.

        Hal ini penting untuk ditandai bahwa radar hanya mampu menjelaskan angin yang bergerak mendekat atau menjauhi radar, dan berapa kecepatan angin tersebut. Pada kecepatan dan arah angin sebenarnya, angin hanya akan diamati pada titik dimana gelombang radar bergerak sejajar dengan pergerakan angin dan gelombang pada radar akan mengukur dan mendeteksi nya sebagai “radial velocity”.

Mari kita lihat contoh sederhana, dimana angin berhembus dari barat dengan kecepatan yang sama di seluruh lokasi. Saat gelombang yang dipancarkan oleh radar berada di Timur, radar akan mengukur komponen dari angin yang sejajar dengan gelombang. Pada kasus ini, kecepatan akan sama dengan kecepatan angin sebenarnya pada daerah tersebut. Dimana ditunjukkan dengan warna merah berarti menjauh dari radar, dan biru mendekati radar.

 

         Namun apabila posisi radar sedang tidak sejajar dengan angin, seperti contoh dibawah ini. Posisi radar 45 derajat dari arah gerak angin. Hal ini akan menyebabkan angin yang diamati lebih rendah dari pada angin yang sebenarnya terjadi

Nilai dari “radial velocity” akan bernila 0 saat posisi radar tegak lurus dengan arah gerak angin. Seperti contoh gambar dibawah ini.

Perlu diingat bahwa kecepatan sebenarnya dari angin tidak berubah setiap waktu dan lokasi seperti contoh diatas, yang berubah hanyalah sudut dari radar ( arah horizontal ). Inilah sebabnya mengapa kecepatan angin dapat muncul dan berubah-ubah setiap diamati dengan citra angin pada radar. Oleh sebab itu, dibutuhkan latihan dan pembelajaan bagaimana menafsirkan makna dari citra radar dalam pemanfaatannya sebagai salah satu alat bantu dalam memprakirakan cuaca.

 

Makna dari Warna

 

Radar WSR-88D menggambarkan Radial Velocity dengan menggunakan citra angin seperti gambar diatas. Warna merah menunjukkan angin bergerak menjauhi radar (bernilai +), dan warna biru menunjukkan angin bergerak mendekati radar (bernilai (-)). Sedangkaan warna ungu berarti radar tidak bisa mendeteksi objek tersebut.

       Dalam system radar yang lain, biasannya menggunakan warna yang berbeda. Seperti contoh pada gambar kedua ini, warna kuning menunjukkan nilai positif dimana angin bergerak menjauhi radar, sedangkan warna biru bernilai negatif dimana angin bergerak mendekati radar.

      Mari kita mulai dengan contoh sederhana- menerjemahkan radial velocity untuk angin dengan arah yang seragam. Pertama, ingatlah bahwa radar memancarkan gelombang semakin tinggi terhadap permukaan bumi. Sehingga target di dekat radar akan mewakili bagian angin permukaan dan target yang lebih jauh mewakili angin yang memiliki ketinggian lebih tinggi

Gambar diatas merupakan gambar ‘base velocity’, angin yang berada di sebelah kiri radar, bergerak mendekati radar disebut “inbound wind”. Angin yang berada di sebelah kanan radar bergerak menjauhi radar disebut “outbound wind”. Kita mungkin dapat memperkirakan bahawa angin pasti berasal dari barat. Namun, apakah angin benar-benar dari barat?? Berapa kecepatann angin pada permukaan?? Bagaimana dengan angin pada ketinggian yang lebih tinggi??

Untuk mencari arah dan kecepatan angin pada daerah di dekat radar, kita hanya harus mencari angin terdekat yang memiliki nilai maksimum pada “inbound wind” dan “outbound wind” kemudian menghubungkannya dengan menggunakan garis. (seperti gambar diatas)

Kemudian untuk mencari arah dan kecepatan angin pada lapisan yang lebih tinggi dan jauh dari radar, kita menggunakan daerah zero isodop (terletak tegak lurus dari gelombang yang dipancarkan radar).

Kita akan memulai dengan menggambar panah dari titik radar menuju dimana daerah zero isodop berada untuk ketinggian tertentu yang ingin dicari. Dalam kasus ini, mari kita terfokus pada lingkaran pertama di dekat radar. Gambarlah panah dari pusat radar menuju daerah zero isodop.

           Kemudian kita gambar panah yang tegak lurus dengan panah yang pertama kita buat, dengan arah dari inbound menuju outbond. Itu akan menjelaskan atah dari angin pada lokasi itu. Berapakah kecepatan maksimum disini?? Cara paling mudah untuk mengetahui kecepatan angin pada lokasi adalah mencari nilai maksimum dan minimum di sepanjang area yang diamati.

           Dalam kasus ini, kita dapat melihat radial velocity maksimum antara 20-25 m/s dan minimum antara -20 s/d -25 m/s. Metode ini terkait dengan asumsi bahwa angin bertiup dengan kecepatan sama di manapun pada ketinggian tertentu.

Kita juga dapat menggunakan cara diatas untuk mengetahui arah dan kecepatan angin pada jangkauan yang lebih jauh pada radar. Caranya sama, yaitu kita gambar garis dari pusat radar menuju daerah zero isodop. Kemudian gambar panah tegak lurus dengan garis awal berasal dari inbound menuju outbound. Sekali lagi, dalam kasus ini, arah yang ditunjukkan adalah dari barat. Dan untuk kecepatan maksimum adalah antara 20-25 m/s.

Jangkauan lebih jauh

       Pada kasus diatas, angin memiliki arah dan kecepatan yang sama di berbagai ketinggian,. Semua berasal dari barat dan memiliki kecepatan yang sama pula. Apabila ditampilkan data soundingnya maka akan seperti gambar dibawah ini:

            Namun apakah angin akan memiliki arah dan kecepatan yang sama dimanapun?? Tentu saja tidak, angin sangat jarang memiliki arah dan kecepatan yang sama. jadi, mari kita menuju ke permasalahan yang lebih rumit

Pada lokasi di dekat radar, nilai maksimum inbound velocity berada dari Selatan, dan outbound velocity berada di Utara. Pertama, hubungkan inbound dan outbound dengan panah seperti gambar diatas, kemudian kita akan mengetahui bahwa angin berasal dari barat daya, dan mungkin sedikit dari barat. Kecepatan adalah berkisar antara 20-25 m/s dimana ditunjukkan oleh warna pada citra radar tersebut.

        Namun untuk arah keseluruhan dalam kasus tersebut, setiap tempat memiliki arah angin yang berbeda-beda, yaitu seperti gambar dibawah ini:

Contoh Nyata..

Berasal dari manakah angin permukaan, angin di lokasi A dan angin di lokasi B,,??

Jawaban dari pertanyaan diatas bisa dilihat pada gambar ini...

Jawaban : TIMUR, TENGGARA, SELATAN

Caranya adalah sama dengan materi diatas, yaitu kita gambar garis berasal dari pusat radar menuju daerah “zero isodop”. Kemudian buat arah panah tegak lurus dengan garis tersebut berasal dari inbound(hijau) menuju outbound(kuning).

Untuk kecepatan, kita lihat saja kecepatan maksimum dengan melihat warna pada gambar. Untuk daerah permukaan, berwarna hijau tua atau orange tua berarti memiliki kecepatan 10 knot, untuk daerah A, diwakili dengan kecepatan maksimum di jangkauan itu, yaitu berwarna hijau muda berarti memiliki kecepatan 26 knot.

Dalam beberapa kasus, saat kecepatan angin yang sangat tinggi terjadi, seperti contoh saat terjadi angin kencang ataupun siklon tropis, nilai maksimum dan minimum dari radial velocity akan terdiri dari warna yang tertukar pada bagian tengah.

Apabila kecepatan angin melebihi jangakauan yang ada pada radar, maka radar akan melakukan kesalahan pembacaan. Yaitu kecepatan maksimum sebenarnya akan dikurangi dengan 2Vmaxradar. Sebagai contoh seperti ini.

-        Kecepatan sebenarnya 33 m/s,, sedangkan jangkauan radar maksimum hanya 30 m/s.. maka radar akan menerjemahkan menjadi

33 – 2(30)= 33 – 60 = -27 m/s

Oleh karena itu,  warna yang dihasilkan juga akan berbeda dari yang sebenarnya, seperti contoh dibawah ini.

    Angin yang sebenarnya terjadi memiliki kecepatan lebih besar dari 70 knot, namun dalam jangkauan radar cuaca diatas nilai maksimum kecepatan hanya 70 knot, sehingga menyebabkan gambar menjadi berwarna hijau.