PEMANFATAAN DATA EQUATORIAL ATMOSPHERE RADAR (EAR) DALAM  MENGKAJI TERJADINYA MONSUN

## DI KAWASAN BARAT INDONESIA
( The Valuable of Equatorial Atmosphere Radar (EAR) Data to study Monsoon in  the West Area Indonesia )
Veza Azteria 1 ,  Sobri Effendy 2 dan Eddy Hermawan 3
1. Alumnnus Departemen Geofisika dan Meteorologi, FMIPA-IPB 2.   Departemen Geofisika dan Meteorologi, FMIPA-IPB 3.   Peneliti Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional, Bandung
E-mail: veza.azteria@yahoo.com

## ABSTRACT
Kototabang,  Padang  Panjang  and  Sicincin  city  are  area  in  the  West  part  of Indonesia  and  they  are  relative  in  the  equator  line.  Otherwise,  three  of  these cities have difference of behaviors of rainfall for Monsoon. In this study, we were used  EAR  Data,  which  were  including  the  rainfall  Kototabang,  Padangpanjang, and Sicincin. Base on this data (i.e EAR data) in Kototabang, there is monsoon in 8-18  km  layer  and  the higher  monsoon  is  in  14 km  layer during  the  April  2002- April  2006  period.  Analisis  Power  Spectral  Density  (PSD)  and  Transformasi wavelet  were  shown  that  Monsoon oscillation  around  12  months. While  vertical profile  was  presented  that  the  stronger  monsoon  will  be  in  the  wet  weather  on January. The domination of wind in Kototabang city is South Wind, it is because the wind took water vapor  mass from South to North.  According to analysis of rainfall  in Kototabang, Padangpanjang and Sicincin City, meridional wind in the the Sicincin has  rainfall pattern the same as with monsoon. Its was indicated that there  were  local  indicator  which  can  cause  the  monsoon.  From  the  cross correlation between meridionial wind speed with rainfall in Kototabang, Pontianak and  Sicincin,  they  were    shown  that  three  of  these  cities  have  significant correlation .
Keywords: cross correlation, equator, EAR, monsoon, power spectral density

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Indonesia merupakan  salah  satu kawasan yang terletak di daerah ekuator yang memiliki  karakteristik  atmosfer  yang  berbeda-beda  yang  dikenal  dengan  Benua  Maritim Indonesia (BMI). Indonesia diapit oleh dua benua besar (Asia dan Australia) dan dua
Penyerahan Naskah : 15 Oktober 2008
Diterima Untuk Diterbitkan     : 12 November 2008
samudra  besar  (Hindia  dan  Pasifik)  dengan  distribusi  antara  lautan  dan  daratan  yang tidak  merata(Sipayung  SB,  1995).  Sehingga  menarik  apabila  dilakukan  kajian  terhadap dinamika atmosfer kawasan Indonesia Bagian Barat. Akibat posisi tersebut, maka kondisi meteorologi permukaan Indonesia dipengaruhi oleh adanya iklim Monsun atau Monsoon climate.
Pemahaman  tentang  karakteristik  dan  mekanisme  proses-proses  fisis  atmosfer, khususnya yang  ada di kawasan Indonesia hingga saat ini belum sepenuhnya diketahui oleh  orang.  Hal  ini  disebabkan  oleh  minimnya  data  dan  peralatan  yang  digunakan, terutama  data  profil  angin  meridional  (Utara-Selatan)  sebagai  parameter  utama  ketika kita membahas fenomena Monsun.
Salah  satu  fenomena  global  yang  mempengaruhi  cuaca  dan  iklim  di  Indonesia adalah  fenomena  Monsun,  salah  satu  fenomena  atmosfer  di  daerah  ekuator  dengan osilasi  atau  embutan  dominan  antara  6-12  bulan  (Khrisnamurti,  1976).  Angin  Monsun dicirikan  dengan  perubahan  arah  angin  akibat  perubahan  musim.  Pada  musim  dingin permukaan  tanah  (benua)  mengalami  pendinginan  lebih  cepat  daripada  permukaan  air (lautan). Perbedaan laju pendinginan ini menyebabkan timbulnya sistem tekanan tinggi di atas daratan dan sistem tekanan rendah di atas permukaan laut (June T, dalam Handoko 1995)
Pengkajian  terhadap  karakteristik  iklim  khususnya  di  daerah  ekuator  belum sepenuhnya  diketahui.  Kototabang,  Padangpanjang,  dan  Sicincin  merupakan  daerah yang  berada  di  sekitar  ekuator,  walaupun  ketiga  daerah  tersebut  berada  di  di  ekuator namun memilki perilaku curah hujan yang berbeda-beda.

## Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah:
1.  Meningkatkan  pemahaman  tentang  karakteristik,  mekanisme  proses-proses  fisis atmosfer, khususnya masalah Monsun yang merupakan osilasi dominan yang terjadi di Indonesia
2.  Mengkaji    pola  curah  hujan  di  kawasan  barat  Indonesia  guna  mengidentifikasi fenomena pola osilasi Monsun.
3.  Mengakaji  keterkaitan  antara  Monsun  dengan  anomali  curah  hujan  yang  terjadi  di kawasan barat Indonesia.

## Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan

## METODOLOGI

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini  dilaksanakan  di  Bidang  Pemodelan  Iklim  Lembaga  Penerbangan  dan Antariksa  (LAPAN)  Bandung  dan  Laboratorium  Meteorologi  dan  Kualitas  Udara Departemen Geofisika Klimatologi dan Meteorologi selama bulan Maret 2009-Juni 2009

## Alat dan Data yang digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Laptop dengan  softwere Microsoft Office, Matlab R2006a, SPSS 16.0
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Data EAR ( Equatorial Atmosphere Radar ) berupa data angin meridioanl periode April 2002-April 2006. Data EAR dapat diperoleh dari website http://rslab.riko.shimane-u.ac.jp/CPEA.campaign/ karakteristik data yang digunakan berbentuk ASCII dengan format csv. Data EAR selengkapnya diperoleh dari LAPAN-Bandung.
2.  Data  curah  hujan  bulanan  daerah  Kototabang,  Padangpanjang,  dan  Sicincin periode April 2002-April 2006.

## Metode Penelitian
Analisis tugas akhir dilakukan dengan 2 tahap diantaranya:

## Analisis Pola Osilasi Monsun
Analisis  osilasi  Monsun  ini  dilakukan  dengan  mengolah  data  EAR  dan  Curah Hujan  periode  April  2002-April  2006.  Pengolah  data  ini  dilakukan  untuk  mengetahui periode  osilasi  Monsun  di  daerah  kawasan  barat  Indonesia,  pengolahan  data  dibantu dengan  softwere  Matlab  versi  R2006a.  Kemudian  hasil  data  tersebut  dibandingkan dengan data curah hujan bulanan daerah Kototabang (0.23 0 LS; 100.32 0 BT; 865 mdpl) , Padangpanjang (0.5 0 LS; 100.41 0 BT; 700 mdpl) dan Sicincin (0.6 0 LS; 100.22 0 BT; 500 mdpl)  (Suryantoro et  al ,  2009)  pada  periode  April  2002-April  2006  yang  diolah  dengan menggunakan  bantuan  softwere  matlab  versi  R2006a,  SPSS  versi  16.0,  dan  Microsoft Excel.
Pengolahan  data  EAR  untuk  kawasan  Kototabang  merupakan  data  kecepatan angin meridional bulanan dengan resolusi  waktu 10 menitan dan resolusi ketinggian 0.1 km atau 100m. data ini dirata-ratakan sehingga menjadi kecepatan angin meridional rata- rata bulanan.

## Pemanfaatan Data EAR
Berdasarkan data kecepatan angin meridional rata-rata bulanan kemudian dibuat kontur  plot  dan  profil  vertikal  angin  meridional  dengan  menggunakan  softwere  Matlab versi  R2006a,  sehingga  dapat  diketahui  puncak  ketinggian  terjadinya  Monsun  dan reversal (pembelokan arah angin). Nilai osilasi dominan kecepatan angin dapat diketahui dengan  analisis  Power  Spektral  Density  (PSD)  yang  dianalisis  dengan  menggunakan analisis Fast Fourier Transform (FFT) dan Transformasi Wavelet.
Pengolahan  data  curah  hujan  daerah  Kototabang,  Padangpanjang,  dan  Sicincin juga  dilakukan  dengan  analisis  Power  Spektral  Density  (PSD)  dilakukan  untuk mengetahui daerah mana yang memiliki osilasi dominan yang polanya sama dengan pola Monsun.
Selanjutnya  adalah  pengolahan  data  curah  hujan  dengan  menggunakan Microsoft  Excel  periode  April  2002-April  2006  dilakukan  untuk  melihat  terhadap    ketiga daerah tersebut yang memiliki pola yang sama dengan pola Monsun.

## Analisis Statistika
Analisis statistika ini diolah dengan menggunakan teknik korelasi silang. Analisis dilakukan  untuk  membuktikan  hubungan  kecepatan  angin  meridional  dan  curah  hujan. Softwere  yang  digunakan  dalam  pengolahan  data  ini  adalah  SPSS  versi  16.0  for windows.  Kecepatan  angin  yang  dianalisis  adalah  kecepatan  angin  meridional  pada ketinggian  14.1  km  dengan  curah  hujan  bulanan  daerah  Kototabang  (0.23 0 LS;  100.32 0
BT;  865 mdpl),  Padangpanjang  (0.5 0 LS;  100.41 0 BT;  700  mdpl),  dan  Sicincin  (0.6 0 LS; 100.22 0 BT;  500  mdpl)  periode  April  2002-April  2006.  Korelasi  silang  dapat  dihitung (Makridakis et al, 1998):
Merupakan variansi silang peubah X
Merupakan variansi silang peubah Y
Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Osilasi Monsun
Monsun  merupakan  angin  yang  memiliki  osilasi  6-12  bulanan  yang  bertiup sepanjang tahun dan berganti arah dua kali dalam setahun, monsun memiliki ciri adanya perbedaan yang tegas antara musim basah ( wet season ) dan musim kering ( dry season ) yang pada umumnya terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari (DJF) dan Juni, Juli, dan Agustus (JJA).
Berdasarkan  data  angin  meridional    yang  dilakukan  dengan  menggunakan  data EAR ( Equatorial Atmosphere Radar ) periode April 2002-April 2006 dapat terlihat dengan jelas  perbedaan  yang  signifikan  antara  musim  basah  dan  musim  kering.  Selain  itu juga menunjukkan  di  Kototabang  terlihat  adanya  propagasi  atau  penjalaran  arah  dan kecepatan  angin  meridional  (Gambar  1).  Propagasi  atau  pola  pengulangan  angin meridional  tersebut  menunjukkan  adanya  Monsun.  Osilasi  Monsun  terjadi  pada ketinggian  8-18  km  dengan  puncak  ketinggian  maksimum  terjadi  pada  ketinggian  14.1 km (Gambar 1).
Warna merah (Gambar 1) menunjukkan bahwa pada bulan tersebut bulan basah, sedangkan warna biru menunjukkan bahwa pada bulan tersebut bulan kering.
Gambar 1 Time Height Section Kontur Plot Angin Meridional di Kototabang Periode April 2002-April 2006
Gambar 2 Time Height Section Profil Vertikal Angin Meridional di    Kototabang Periode April 2002-April 2006
Fenomena  baru  yang  diungkap  bahwa  ternyata  monsun  dengan  menggunakan data  radar  kuat  di  lapisan  troposfer  yaitu  pada  ketinggian  14.1  km.  Sedangkan  pada ketinggian  2-7  km  atau  pada  lapisan  permukaan  tidak  terdapat  tanda-tanda  adanya osilasi  Monsun  (Gambar  1  dan  Gambar  2).  Angin  meridional  (utara-selatan)  membawa massa  uap  air  dari  utara  ke  selatan.  Angin  reversal  atau  pembelokan  angin  di Kototabang terjadi pada ketinggian 8 km dan 10.1 km (Gambar 2).
Berdasarkan  hasil  analisis  terlihat  bahwa  Monsun  terjadi  pada  bulan  basah dengan  puncak  tertingginya  terjadi  yaitu  pada  bulan  Januari  (lihat  Gambar  2)  Analisis Monsun dengan angin meridional (utara-selatan) diperoleh osilasi sekitar 12 bulanan dan puncak  maksimum  terjadi  pada  ketinggian  14.1  km  (Gambar  3).    Osilasi  ini  dapat diketahui  dengan  menggunakan  analisis Fast  Fourier  Transform (FFT)  yaitu  dengan analisis Power Spectral Density (PSD) dan analisis Wavelet.
Analisis  yang  sama  dengan  menggunakan  teknik  wavelet  menunjukkan periodesitas  dari  data  angin  meridional  (utara-selatan)  pada  ketinggian  14.1  km  adalah terjadi  sekitar  12  bulanan  (Gambar  3).  Berdasarkan  analisis    wavelet  power  spektrum menunjukkan puncak angin terjadi sekitar bulan Januari 2004.
Selain  itu,  berdasarkan  global  wavelet  spektrum  menunjukkan  periode  puncak Monsun tertinggi yaitu sekitar 12 bulanan (Gambar 4).
Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan
Gambar 3 Power aspectral Density Kecepatan Angin Meridional pada Ketinggian 14.1 km  di Kototabang Periode April 2002-April 2006
Gambar 4  Wavelet kecepatan Angin Meridional pada    Ketinggian 14.1 km Periode April 2002-April 2006
Secara umum curah hujan di wilayah Indonesia dipengaruhi oleh beberapa fenomena diantaranya  adalah  fenomena  Monsun  (Visa,  2009).  Kototabang  (0.2 0 LS;  100.32 0 BT) ,Padangpanjang (0.5 0 LS; 100.41 0 BT) dan Sicincin (0.6 0 LS; 100.22 0 BT), merupakan kota-kota yang terletak di daerah ekuator, pada     (Gambar 5).
Distribusi curah hujan bulanan periode April 2002-April 2006  pada (Gambar 16) dapat dilihat adanya perbedaan yang signifikan antara curah hujan Kototabang, Padangpanjang, dan Sicincin.
Curah  hujan  maksimum  dimiliki  oleh  daerah  Sicincin  sebesar  819  mm, Padangpanjang   627 mm, dan Kototabang 409.6 mm.
Gambar 5 Posisi Daerah Kototabang,  Padangpanjang, dan Sicincin http://gaw.kishou.go.jp/qasac/bkt_map.jpg
Daerah  ekuator,  umumnya  memiliki  pola  curah  hujan equatorial atau Semi Annual  Oscillation (SAO).  Ciri  khas  pola  curah  hujan equatorial adalah    memiliki  dua puncak  musim  hujan.  Berdasarkan  data  curah  hujan  periode  April  2002-April  2006 (Gambar  6).  Padangpanjang  dan  Kototabang  memiliki  pola  curah  hujan equatorial . Puncak musim hujan di Padangpanjang terjadi pada bulan April 2003  dan Januari 2004 sedangkan daerah Kototabang puncak hujannya terjadi pada bulan Desember 2002 dan Desember 2004 (Gambar 6).
Berbeda  dengan  daerah  Sicincin  yang  memiliki  pola  curah  hujan Monsoonal .
Puncak musim hujan daerah Sicincin terjadi pada bulan Oktober 2005.
Gambar 6 Distribusi Curah Hujan Kototabang, Padangpanjang dan Sicincin periode April 2002-April 2006
Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan
Gambar 7 Power Spectral Density Curah Hujan Daerah Kototabang, Padangpanjang, dan Sicincin Periode April 2002-April 2006
Berdasarkan  analisis  dengan  menggunakan  teknik  wavelet  Kototabang  memiliki dua puncak curah hujan dapat dilihat pada Gambar 8. Dalam tipe hujan equatorial bentuk distribusi  bulanan  curah  hujan  menunjukkan  maksima  ganda  ( double  maxima ).  Dalam tipe hujan ekuatorial bentuk distribusi bulanan curah hu jan menyerupai huruf “M”.
Dengan  periode  dan  teknik  wavelet  yang  dianalisis  curah  hujan  daerah Padangpanjang  periode  April  2002-April  2006  diperoleh  hasil  yang  sama  bahwa  pada daerah  ini  memiliki  dua  puncak  curah  hujan  dapat  dilihat  pada  Gambar  7  yaitu  pada bulan April 2003 dan Januari 2004 (lihat Gambar 6).
Gambar 8 Wavelet Curah Hujan Daerah Kototabang Periode April 2002- April 2006
Puncak  musim  hujan  daerah  Sicincin  terjadi  pada  bulan  Oktober  2005  (Gambar  6) sehingga  diduga  bulan  kering  terjadi  pada  bulan  April.  Hasil  analisis Power  Spectral Density (PSD) curah hujan Sicincin dipertegas dengan adanya analisis  wavelet, dengan teknik ini periode deret waktu khususnya dalam mengamati evolusi waktu yang
tersebunyi  sehingga  dapat  dilihat  puncaknya,  khususnya  dalam  mengamati  periode, amplitudo, dan fase dari satu parameter (Gambar 10)  yang mengahasilkan satu puncak curah hujan.
Gambar 9 Wavelet Curah Hujan Daerah Padangpanjang Periode April 2002- April 2006
Gambar 10 Wavelet Curah Hujan Daerah Sicincin Periode April 2002 – April 2006
Gambar 11 Pola Curah Hujan di Kototabang dan Angin Meridional Periode April 2002-April 2006
Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan
Gambar 12 Pola Curah Hujan Padangpanjang dan Angin Meridional Periode April 2002- April 2006
Gambar 13 Pola Curah Hujan Sicincin dan Angin Meridional Periode April 2002-April 2006
Analisis  yang  sama  dilakukan  yaitu  untuk  menemukan  pola  Monsun  terhadap daerah  Kototabang,  Padangpanjang,  dan  Sicincin  pada  Periode  April  2002-April  2006. Diperoleh bahwa  daerah Sicincin memiliki pola yang sama dengan Monsun yaitu osilasi 12 bulanan.

## Analisis Statistika
Data-data  yang  digunakan  pada  analisis  ini  adalah  data  angin  pada  ketinggian  14.1 km dan data curah hujan bulanan pada 3 titik dari kawasan barat Indonesia yaitu daerah Kototabang, Padangpanjang, dan Sicincin dengan periode April 2002-April 2006. Jumlah data (n) yang digunakan yaitu sebanyak 49 titik.
a.  Angin Meridional dan Curah Hujan Di Kototabang
Gambar 14 Korelasi Silang Angin Meridional dengan CH di Kototabang Periode April 2002-April 2006
Ada nilai korelasi silang antara Kecepatan angin meridional pada ketinggian 14.1 km dengan curah hujan di Kototabang, yaitu pada lag number (selang waktu) -4 sampai - 6 (Gambar 14). Dengan nilai korelasi silang sebesar -0.357 ada pada lag number -4.

## b.  Angin Meridional dan Curah Hujan Di Padangpanjang
Gambar 15  Korelasi Silang Angin Meridional dengan CH di Padangpanjang Periode April 2002-April 2006
Hubungan  kecepatan  angin  meridional  dengan  curah  hujan  di  Padangpanjang mengindikasikan  signifikan  atau  adanya  korelasi  silang  dengan  selang  waktu  atau lag number 5 sampai 7 dengan  nilai korelasinya  yaitu   -0.345.
Veza Azteria,Sobri Effendy,Eddy Hermawan
c.  Angin Meridional dan Curah Hujan di Sicincin
Gambar  24 Grafik  Korelasi Silang Angin Meridional dengan CH di Sicincin Periode April 2002-April 2006
Sama halnya dengan curah hujan di Kototabang dan Padangpanjang, di Sicincin juga memiliki korelasi antara curah hujan dengan angin meridional dengan nilai koefisien korelasi tertinggi yaitu 0.505 yang terdapat pada lag number 3.
Hal ini mengindikasikan bahwa angin yang mendominasi adalah angin dari utara.
Berdasarkan  hasil  perbandingan  dari  ketiga  kawasan  tersebut,  Sicincin memiliki korelasi terbesar yaitu 0.505.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil data EAR ( Equatorial Atmephere Radar ) dengan periode April 2002-  April  2006  diketahui  adanya  Monsun signal yang  berosilasi  sekitar  12  bulanan pada ketinggian 8-18 km dengan puncak Monsun terkuat yaitu pada ketinggian 14.1km. Pada  daerah  Kototabang  angin  reversal  terjadi  pada  ketinggian  8km  dan  10.1  km  dan angin yang dominan adalah angin selatan.
Berdasarkan pola curah hujan di Kototabang, Padangpanjang dan Sicincin. Maka dari ketiga wilayah tersebut Sicincin memiliki pola yang sama dengan pola Monsun yaitu berosilasi sekitar 12 bulanan.
Hasil  analisis  korelasi  silang  antara  curah  hujan  dengan  angin  meridional diperoleh  korelasi  terbesar  yaitu  pada  daerah  Sicincin  dengan  koefisien  korelasi maksimum sebesar 0.505 terdapat pada lag number 3.

## DAFTAR PUSTAKA
Gadgil  S et  al .  2007. Monsoon variability:  Links  to major  oscillations  over  the  equatorial Pacific and Indian oceans Current Science . 93: 182-194
Hermawan,  E.  2002.  Perbandingan  Antara  Radar  Atmosfer  Khatulistiwa  dengan  Middle and Upper Atmosphere radar dalam Pemantauan Angin Zonal dan Meridional. Warta LAPAN 4, No 1: 8-16
June, T. 1995. Angin. Di dalam: Handoko, editor. Klimatologi Dasar. Bogor: FMIPA IPB.
Makridis, S. et al . 1998. Forecasting: Methode and Application. Second Edition. Di dalam: Hari Sumanto, editor. Metode dan Aplikasi Pemodelan. John Willey and Sons, Inc.
Khrisnamurti  NT,  Bhalme  NH.  1976.  Oscillations  of  Monsoon  System. Observational Aspect 33:1937-1953
Wang B, Fan Z. 1998. Choice of South Asian SummerMonsoon Indices. Bulletin of the American Meteorological Society 80: 629-638.