ANALISIS SPEKTRAL SUHU DAN TEKANAN UDARA SELAMA GERHANA

Download suhu, tekanan udara. Pengukuran parameter cuaca di permukaan bumi telah dilakukan di. Pantai Terentang, Bangka Tengah yang merupakan salah ...
0 downloads 268 Views 1MB Size
Download PDF
Love PNG Images
Prosiding Seminar Nasional Sains Antariksa Homepage: http//www.lapan.go.id

ANALISIS SPEKTRAL SUHU DAN TEKANAN UDARA SELAMA GERHANA MATAHARI TOTAL 2016 DI BANGKA TENGAH (SPECTRAL ANALYSIS OF TEMPERATURE AND AIR PRESSURE DURING TOTAL SOLAR ECLIPSE 2016 AT BANGKA TENGAH) Nanang Dwi Ardi1, Ryantika Gandini1, Cahyo Puji Asmoro1, Agus Fany Chandra Wijaya1, Yuyu Rachmat Tayubi1 , Iid Mujtahiddin2 1Laboratorium Bumi dan Antariksa, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung 2BMKG Stasiun Geofisika Bandung, Bandung e-mail: [email protected]

ABSTRAK Riwayat Artikel: Diterima: 22-11-2016 Direvisi: 15-03-2017 Disetujui: 25-03-2017 Diterbitkan: 22-05-2017

Kata kunci: gerhana matahari total, analisis spektral, transformasi Fourier, suhu, tekanan udara

Keywords: Total solar eclipse, spectral analysis, Fourier Transform, temperature, air pressure

Pengukuran parameter cuaca di permukaan bumi telah dilakukan di Pantai Terentang, Bangka Tengah yang merupakan salah satu lokasi Gerhana Matahari Total (GMT) 9 Maret 2016. Akuisisi data dilakukan selama tiga hari menggunakan stasiun pengamat cuaca otomatis portabel dengan resolusi perekaman 1Hz. Pengaruh GMT terhadap pola harian suhu dan tekanan udara dapat terlihat pada rekaman data suhu udara sehari sebelum GM, sedangkan setelah GMT memiliki pola yang sama dengan saat GMT. Pola suhu udara yang terekam sehari sebelum GMT menunjukkan ketidakwajaran ketika seharusnya suhu menurun pada waktu menjelang malam. Pengaruh GMT terhadap parameter cuaca juga dapat dilihat lebih jelas dengan analisis sinyal menggunakan metode transformasi Fourier untuk mengidentifikasi pola periodogram suhu dan tekanan udara. Hasil analisis menunjukkan bahwa suhu udara mengalami penurunan aktivitas puncak sebesar 1,25%, sedangkan penurunan sebesar 1,25% juga ditemukan pada periode tekanan udara dibandingkan dengan hari normal sebelum dan setelah gerhana. Spektrum yang dihasilkan menunjukkan pengaruh besar GMT terhadap parameter cuaca. Besarnya penurunan tingkat aktivitas ini juga dipengaruhi faktor awan tebal yang hadir saat peristiwa gerhana sehingga memberikan kontribusi atas nilai tersebut berdasarkan citra foto yang diambil saat pengukuran.

ABSTRACT Measurements of meteorological parameters at the earth’s surface have been conducted in Terentang Beach, Central Bangka which is one of the locations Total Solar Eclipse (TSE) March 9, 2016. The acquisition of data is performed over three days using a portable automatic weather monitoring stations with a recording resolution of 1Hz to observe the influence TSE on temperature and air pressure. GMT influence on the daily pattern of temperature and air pressure can be seen in the data recording of air temperature the day before TSE. The pattern of air temperature recorded the day before the show impropriety TSE when the temperature should be decreased at dusk. We noted the irregularities is possible the existence of natural phenomena that change ahead of the TSE as a sign. TSE influence on weather parameters can also be seen more

Seminar Nasional Sains Antariksa Bandung, 22 November 2016

c 2017 Pusat Sains Antariksa LAPAN

ISBN: 978-602-17420-1-3

46

N.D. Ardi et al.

clearly by analysis of signals using Fourier transform method to identify patterns temperature and air pressure periodogram. Transformation is done by changing the signal domain from the time domain into the frequency domain. The analysis showed that the air temperature decreased on peak activity at 1.25%, while a decrease of 1.25% were also found in the period of air pressure compared to normal days before and after the eclipse. The spectrum showed a major influence on weather parameters GMT. The amount of reduction in the level of activity is also influenced by the thick clouds were present during the eclipse event that contributed to that value.

1. Pendahuluan Peristiwa gerhana matahari senantiasa menjadi daya tarik bagi para ahli cuaca dalam menyelidiki respons terhadap saat penggelapan dari radiasi sinar matahari. Perubahan suhu permukaan dan tekanan udara selama gerhana matahari adalah menjadi diminati karena merupakan variabel pengukuran sangat dialami langsung oleh pengamat. Penurunan maksimum suhu permukaan ketika gerhana matahari total (GMT) maupun gerhanan matahari sebagian (GMS) telah diteliti oleh para ahli cuaca dan pemburu gerhana (Aplin, 2016), (Bennett, 2016), (Burt, 2016), (Clark M.R, 2016), (Clark P.A, 2016), (Hanna E, 2016), (Kastendeuch, 2016), (Maturilli, 2016), (Scafetta, 2016), dengan berbagai variasi penurunan antara 0,3 - 7 °C bergantung kondisi cuaca dan daerah penelitian. Tujuan dari makalah ini adalah untuk menyajikan hasil pemantauan proses perubahan dan periode variasi suhu udara dan tekanan udara di permukaan atmosfer selama GMT tanggal 9 Maret 2016, di Bangka Tengah, Indonesia. Analisis spektral merupakan salah satu proses untuk dapat kebergantungan waktu dalam terjadinya suatu fenomena fisika dengan memanfaatkan data sinyal pengukuran. Transformasi Fourier adalah salah satu teknis analisis data spektral yang dapat mengubah domain waktu menjadi domain frekuensi sehingga diperoleh perioda suatu peristiwa. Chernogor, 2016 telah menerapkan analisis spektral data gerhana matahari sebagian untuk memantau ionosfer pada saat terjadinya gerhana. Dengan transformasi Fourier, penulis ingin menggali pengaruh lamanya gerhana terhadap periode suhu dan tekanan udara harian sehingga diperoleh pola harian yang terganggu dengan GMT pada data yang sudah melalui proses transformasi. Dengan adanya data penelitian ini diharapkan mampu berkontribusi terhadap pentingnya nilai variasi harian

Prosiding SNSA 2016 ISBN: 978-602-17420-1-3

parameter cuaca dan dampaknya terganggu oleh peristiwa GMT.

2.

apabila

Tinjauan Pustaka

Sebagai kendali iklim, energi radiasi Matahari menimbulkan gerak udara dan arus laut (Tjasyono, 2004, hlm. 11). Cuaca dapat diartikan sebagai variasi atmosfer periode pendek dalam lingkup wilayah yang kecil, sedangkan iklim didefinisikan sebagai cuaca rerata suatu daerah jangka panjang pada daerah geografis tertentu (Tjasyono & Harijono, 2008, hlm. 1). Parameter cuaca yang paling dipengaruhi oleh radiasi Matahari adalah suhu udara dan tekanan di permukaan bumi. Pengurangan radiasi Matahari sebagai faktor utama pengendali cuaca ini berpengaruh terhadap parameter cuaca lainnya, terutama temperatur dan kelembaban relatif. Pada GMT 29 Maret 2006, Founda, dkk. (2007) melakukan penelitian mengenai pengaruh gerhana Matahari total di Yunani terhadap parameter cuaca. Hasil yang diperoleh menyatakan pengurangan intensitas radiasi Matahari menyebabkan penurunan temperatur udara terendah terjadi pada 15 menit setelah fase penuh gerhana (Gambar 2-1).

3.

Data dan Metode

Kabupaten Bangka Tengah adalah kabupaten di Provinsi Bangka Belitung, Indonesia. Daerah ini adalah salah satu yang dilintasi oleh GMT 9 Maret 2016. Tempat pengukuran yang dipilih didasarkan pada model prediksi oleh Jubier (2016) dengan menggunakan Stasiun Cuaca Portabel Rainwise Automatic Logger (Portlog™) akurasi 1 Hz untuk 163.893 data dalam 3 hari pengamatan. Instrumen pengukur cuaca di permukaan bumi ini dipasang di tepi laut dari Terentang Beach, kira-kira 10 meter dari garis pantai pada koordinat 106° 19’ 34,31” BT dan 2° 26’ 37,38” LS.

Analisis Spektral Suhu dan Tekanan Udara . . .

47

Gambar 2-1. Perubahan radiasi Matahari (kiri) dan temperatur udara (kanan) selama gerhana Matahari total 2006 di 6 lokasi berbeda di Yunani (Founda, dkk., 2007).

4.

Pembahasan

Data suhu dan tekanan udara selama pengukuran memiliki pola unik, terutama untuk sehari sebelum gerhana. Pada suhu udara, ditemukan adanya ketidakkonsistenan terhadap penurunan yang lazim ketika menjelang malam. Suhu yang semestinya turun menjelang malam, tetapi cenderung konstan seperti pada siangnya (Gambar 4-1). Sedangkan tekanan cenderung berpola normal membentuk kurva yang berpola konsisten (Gambar 4-2). Secara analisis data komputasi, Riza, 2016 menggunakan Time Series Clustering untuk mencari pola data secara komputasi terhadap data parameter cuaca saat GMT dan memperoleh hasil bahwa profil suhu dan tekanan pada saat GMT berada di cluster yang sama seperti pada satu hari setelah GMT. Sehingga dari konfirmasi ini ditemukan dengan metode Machine Learning sehari sebelum GMT adalah merupakan sebuah anomali, meskipun cuaca saat itu sangat cerah. Adapun pola data sehari setelah GMT, meski ada pola penurunan, akan tetapi dipandang wajar baik secara fisis karena efek pendinginan maupun secara komputasi. Pada fase puncak GMT temperatur udara berada pada nilai 26,7°C, yang artinya mengalami penurunan sebesar 0,8°C dari temperatur udara satu hari sebelumnya. Namun setelah melalui fase ketiga, temperatur udara kembali mengalami penurunan menjadi 26,6°C pada pukul 7:24:51 WIB sampai pada pukul 7:36:07 WIB mengalami kenaikan sampai fase IV GMT berakhir. Sedangkan, tekanan udara pada saat gerhana bernilai lebih rendah dari tekanan udara pada sehari sebelum gerhana. Tekanan udara di lokasi gerhana Matahari total ini mengalami penurunan sebesar 0,334 mb dari

hari sebelumnya pada puncak GMT (Gambar 43). Pada hari normal di lokasi GMT, temperatur udara mencapai aktivitas puncaknya setiap ±68 menit (68 menit 10 detik pada 8 Maret, 68 menit 13 detik pada 10 Maret). Pada peristiwa GMT periode temperatur udara mengalami penurunan sebesar 1,25% menjadi 67 menit 19 detik (Gambar 4-4). Penurunan sebesar 1,25% juga ditemukan pada periode tekanan udara. Tekanan udara mencapai maksimum setiap ±45 menit pada hari normal (45 menit 27 detik pada 8 Maret, 45 menit 48 detik pada 10 Maret), namun mengalami penurunan menjadi 44 menit 52 detik pada saat gerhana. Perubahan perioda yang tidak terlalu besar pada lokasi GMT menunjukkan pengaruh GMT yang tidak terlalu signifikan mengubah pola perubahan tekanan (Gambar 4-4).

5. Kesimpulan Secara umum gerhana Matahari total berpengaruh besar terhadap cuaca di Pantai Terentang, Bangka Tengah. Perubahan akibat GMT ini lebih jelas terlihat setelah dilakukan proses transformasi Fourier pada seluruh data yang menunjukkan perubahan drastis pada perioda periodogram parameter cuaca suhu dan tekanan udara yang menunjukkan perubahan sebesar 1,25%.

Ucapan Terima Kasih Tim Observasi Gerhana Matahari (TOGEMA), Universitas Pendidikan Indonesia dan Wakil Rektor Universitas Pendidikan Indonesia atas bantuan dana keberangkatan tim.

Prosiding SNSA 2016 ISBN: 978-602-17420-1-3

48

N.D. Ardi et al.

Gambar 4-1. Data suhu udara di Pantai Terentang, Bangka Tengah tanggal 8-10 Maret 2016.

Gambar 4-2 Data tekanan udara di Pantai Terentang, Bangka Tengah tanggal 8-10 Maret 2016.

Gambar 4-3. Perubahan Temperatur Udara (kiri) dan Tekanan Udara (kanan) saat GMT 9 Maret 2016 di Pantai Terentang, Bangka Tengah.

Prosiding SNSA 2016 ISBN: 978-602-17420-1-3

Analisis Spektral Suhu dan Tekanan Udara . . .

49

Gambar 4-4. Periode Aktivitas Temperatur Udara (kiri) dan Tekanan Udara (kanan) di Pantai Terentang, Bangka Tengah. (a) 8 Maret 2016, (b) 9 Maret 2016, (c) 10 Maret 2016.

Rujukan Aplin, K. L, Scott C. J., Gray S. L. (2016). Atmospheric changes from solar eclipses, Phil Trans Roy Soc A, 374, 20150217. Bennett. A. J. (2016). Effects of the March 2015 solar eclipse on near-surface atmospheric electricity, Phil Trans Roy Soc A, 374, 20150215. Burt S.. (2016). Meteorological responses in the atmospheric boundary layer over southern England to the deep partial eclipse of 20 March 2015, Phil Trans Roy Soc A, 374. 20150214. Chernogor, L. F. (2016). Atmosphere–Ionosphere Response to Solar Eclipse over Kharkiv on March 20, 2015, Geomagnetism and Aeronomy, 56, 592. Clark M.R. (2016). On the variability of nearsurface screen temperature anomalies in the 20 March 2015 solar eclipse, Phil Trans Roy Soc A, 374, 20150213. Clark, P.A. (2016). Numerical simulations of the impact of the 20 March 2015 eclipse on UK weather, Phil Trans Roy Soc A, 374, 20150218. Founda, D., dkk.. (2007). The effect of the total solar eclipse of 29 March on meteorological

variable in Greece. Atmospheric Chemistry and Physics, 7, 5543. Hanna E, Penman J, Jónsson T, Bigg GR, Björnsson H, Sjúrðarson S, Hansen M.A, Cappelen J, Bryant R.G. (2016). Meteorological effects of the solar eclipse of 20 March 2015: analysis of UK Met Office automatic weather station data and comparison with automatic weather station data from the Faroes and Iceland., Phil Trans Roy Soc A, 374, 20150212. Jubier,X,2016. http://xjubier.free.fr/en/site_pages/solar_eclips es/TSE_2016_GoogleMapFull.html, February 2016 Kastendeuch,P.P, Najjar G, Colin,J, Luhahe, R. Bruckmann, F. (2016). Effects of the 20 March 2015 solar eclipse in Strasbourg, France, Weather – March 2016, 71, 3. Maturilli M, Christoph Ritter C. (2016). Surface radiation during the total solar eclipse over Ny-Ålesund, Svalbard, on 20 March 2015, Earth Syst. Sci. Data, 8, 159. Pasachoff J.M, Peñaloza-Murillo M.A, Carter A.L, Roman M.T. (2016). Terrestrial atmospheric responses on Svalbard to the 20 March 2015 Arctic total solar eclipse under

Prosiding SNSA 2016 ISBN: 978-602-17420-1-3

50

N.D. Ardi et al.

extreme conditions, Phil Trans Roy Soc A, 374, 20160188. Riza, L.S., Wihardi Y, Nurdin E.A, Ardi N.D, Asmoro C.P, Wijaya A.F.C, Utama J.A, dan Nandiyanto, A.B (2016). Analysis on Atmospheric Pressure, Temperature, and Wind Speed Profiles during the 9 March 2016 Total Solar Eclipse Using Time Series Clustering. dalam proses cetak oleh IOP Publishing, dipresentasikan pada The International Symposium on the Sun, Earth,

and Life (ISSEL) 2016. Bandung, Institut Teknologi Bandung. Scafetta N, Mazzarella A. (2016). Effects of March 20, 2015, partial (~50%) solar eclipse on meteorological parameters in the urban area of Naples (Italy), ANNALS OF GEOPHYSICS, 59, A0106. Tjasyono, B. (2004). Klimatologi (2 ed.). Bandung: Penerbit ITB. Tjasyono, B., & Harijono, S. W. (2008). Meteorologi Indonesia (Vol. II). Jakarta: Badan Meteorologi dan Geofisika.

NANANG DWI ARDI, S.Si., M.T., lahir di kota Indramayu (Jawa Barat) pada tanggal 12 Desember 1980 bekerja sebagai pegawai negeri sipil di Universitas Pendidikan Indonesia, masuk mulai tahun 2005, menjadi salah satu Peneliti Fisika Kebumian dan Atmosfer di Program Studi Fisika UPI Bandung. Menyelesaikan pendidikan Strata 1 (S1) di Universitas Pendidikan Indonesia (UPI) Program Studi Fisika lulus pada tahun 2004 dan Strata 2 (S2) Program Studi Teknik Geofisika di Institut Teknologi Bandung (ITB) lulus pada tahun 2010.

Prosiding SNSA 2016 ISBN: 978-602-17420-1-3