## Research Articles
Analisis  kejadian  hujan  lebat dan  banjir  Kabupaten  Pati  menggunakan  metode Cloud  Convective  Overlays dan Red  Green  Blue  Convective  Storms pada  Satelit Himawari 8
Radhithe Fadly Ramdani * , Yosafat Donni Haryanto, Aditya Mulya, Izhar Nugraha
1 Program Studi Meteorologi, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Indonesia
Received 11 Juli 2021; Accepted 25 Agustus 2021; Published 26 September 2021
Keywords:
Heavy rain; CCO method; RGB method; Himawari-8 Satellite
ABSTRACT: Weather is a phenomenon that we often see everyday, such as rain, heat and so on. However, the weather can have a negative impact on the survival of living things, especially humans, for example extreme weather in the form of heavy rains, strong winds, landslides, floods, and others. In this study, we will discuss the causes of extreme weather phenomena that occur in the Pati Regency area. These phenomena are heavy rains and floods. Based on an online news site, the Pati area experienced heavy  rain  and  flooding  on  February  19,  2020.  Using  Himawari-8  satellite  data,  the researchers  analyzed  the  incident  using  analysis  using  cloud  top  temperatures, streamlined maps, RGB method using Band 8 (WV3 6.2 m). – Band 10 [WV3 7.3 m], Band 7 (I4 3.9 m) – Band 13 (IR 10.4 m), and Band 5 (NIR 1.6 m) – Band 3 (VIS 0.6 m) and the CCO (Convective Cloud Overlays) method using 2 algorithms, namely the first algorithm is a split windows method with a threshold (S3=BTD[IR1-IR2]<2], the second algorithm  is  a  dual  channel  difference  method  with  a  threshold  (BTD=[IR1-IR3]<3). SATAID  and  GrADS  The  results  of  the  analysis  show  that  the  Pati  Regency  area  is covered by convective clouds. @2021 Published by UP2M, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sriwijaya University
Kata Kunci: Hujan Lebat; Metode CCO; Metode RGB; Satelit Himawari-8 ABSTRAK: Cuaca merupakan fenomena yang sering kita lihat sehari-hari, seperti hujan, panas  dan  lain  sebagainya.  Akan  tetapi  cuaca  dapat  berdampak  buruk  bagi kelangsungan  makhluk  hidup  terutama  manusia,  contohnya  cuaca  ekstrim  berupa hujan lebat, angin kencang, tanah longsor, banjir, dan lain lain. Pada penelitian ini akan dibahas  mengenai  penyebab  terjadinya  fenomena  cuaca  ekstrim  yang  terjadi  di wilayah Kabupaten Pati. Fenomena ini adalah hujan lebat dan banjir. Berdasarkan situs berita online wilayah Pati mengalami hujan lebat dan banjir pada tanggal 19 Februari 2020.  Dengan  menggunakan  data  satelit  Himawari-8,  peneliti  menganalisa  tentang kejadian  tersebut  menggunakan  analisa  menggunakan  suhu  puncak  awan,  peta streamline,  metode RGB menggunakan Band 8 (WV3 6.2 µm) – Band 10 [WV3 7.3 µm], Band 7 (I4 3.9 µm) – Band 13 (IR 10.4 µm), dan Band 5 (NIR 1.6 µm) – Band 3 (VIS 0.6 µm)  dan  metode  CCO  ( Convective  Cloud  Overlays )  menggunakan  2  algoritma  yaitu algoritma  pertama merupakan metode split windows dengan threshold (S3=BTD[IR1- IR2]<2], algoritma kedua merupakan metode dual channel difference dengan threshold (BTD=[IR1-IR3]<3). Perangkat lunak yang digunakan adalah SATAID  dan GrADS. Hasil analisa penelitian menunjukkan bahwa wilayah Kabupaten Pati tertutupi oleh awan- awan  konvektif.  @2021  Published  by  UP2M,  Faculty  of  Mathematics  and  Natural Sciences, Sriwijaya University

## Jurnal Penelitian Sains
Journal Home Page: http://ejurnal.mipa.unsri.ac.id/index.php/jps/index
∗ Corresponding author. E-mail address: radhithe.fadly.ramdani@stmkg.ac.id
2597-7059 Online, 1410-7058 print/ @2021 Published by UP2M, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sriwijaya University

## PENDAHULUAN
Kabupaten  Pati  adalah  salah  satu  kabupaten yang terletak di wilayah pantai utara pulau Jawa. Letak kabupaten  ini  sangat  strategis  dikarenakan  dilewati jalan  nasional  yang  menghubungkan  kota-kota  di pantai  utara  Jawa.  Secara  geografis  Kabupaten  Pati terletak di Provinsi Jawa Tengah, berbatasan langsung dengan  Kabupaten  Jepara  dan  Laut  Jawa  (di  utara), Kabupaten  Grobogan  dan  Blora  (di  selatan), kabupaten  Kudus  dan  Jepara  (di  barat),  Kabupaten Rembang  dan  Laut  Jawa  (di  timur).  Topografi Kabupaten  Pati  mempunyai  ketinggian  terendah  1 meter,  tertinggi  1280  meter  dan  rata-rata  17  meter diatas  permukaan  air  laut.  Pati  bagian  barat  laut terdapat gunung muria sedangkan pati bagian selatan terdapat  pegunungan  kapur  Kendeng.  Dengan keadaan  topografi  ini  wilayah  pati  sering  mengalami cuaca  ekstrem  baik  itu  hujan  lebat,  angin  kencang banjir dan tanah longsor.
Hujan  akibat  pertumbuhan  awan  konvektif berasal dari pemanasan udara di atas daratan akibat proses  konduksi,  karena  pemanasan  tersebut  udara akan mengembang sehingga mengapung naik keatas. Udara  hangat  akan  naik  ke  atas  bersuhu  lebih tinggi dari udara lain di sekitarnya. Pada ketinggian tertentu, suhu  udara  akan  berkurang  sehingga  terjadi pengembunan. Pengembunan tersebut menghasilkan titik  air  dan  es  yang  kemudian  jatuh  sebagai  hujan. Hujan  konvektif  ini  menghasilkan  hujan  yang  deras dengan waktu relative singkat. Selain hujan konvektif, hujan  orografik  juga  dapat  mempengaruhi  wilayah Indonesia.
Banjir adalah suatu fenomena alam di wilayah daratan  yang  mengakibatkan  meluapnya  air  dengan kuantitas berlebih yang berasal dari air sungai sebagai akibat dari intensitas hujan yang tinggi. Hal tersebut juga  mengakibatkan  terjadinya  genangan  pada permukaan  [1];[6];[10].  Suatu  wilayah  tidak  bisa menampung  kondisi  air  yang  meluap  dipermukaan biasanya dipicu oleh empat faktor, seperti : 1) kondisi topografi, 2) kemampuan infiltrasi tanah, 3) morfologi wilayah, dan 4) dominasi tutupan lahan yang dimiliki [3];[5]. Hal ini menjadikan banjir merupakan ancaman bencana  bagi  masyarakat  yang  mendiami  suatu pemukiman,  karena  segala  aktivitas  manusia  akan terkena dampaknya.
Hujan lebat dengan disertai angin kencang ini diakibatkan oleh adanya awan Cumulonimbus . Awan Cb ( Cumulonimbus ) bukanlah awan yang
menyebabkan  hujan  lebat  dan  angin  kencang  satu- satunya. Akan tetapi dapat juga merupakan penyebab dari  hujan  es  ( Hail )  atau thunderstorm .  Kebanyakan fenomena ini bersifat lokal mencakup area antara 5- 10 kilometer. Tujuan dari penulisan jurnal ini adalah untuk  menganalisis  kondisi  cuaca  serta  mengetahui sebaran  awan  yang  terjadi  pada  tanggal  19  Februari 2020  di  wilayah  Kabupaten  Pati  tepatnya  di  desa Widorokandang, Kecamatan Pati, Jawa Tengah.

## BAHAN DAN METODE

## Waktu dan Tempat
Waktu pelaksanaan penelitian ini pada tanggal 19 Februari 2020 dan lokasi penelitian yang berada di Kabupaten Pati, tepatnya di Desa Widorokandang.
Gambar 1. Peta Kabupaten Pati Sumber: Dokumen Pribadi

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah perangkat lunak ArcGIS 10.3 digunakan untuk pembuatan  peta  lokasi  penelitian,  perangkat  lunak SATAID digunakan untuk mendeteksi suhu puncak dan pertumbuhan  awan  Cb,  perangkat  lunak  GrADS digunakan untuk mengetahui sebaran awan konvektif.
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  data  citra  satelit  Himawari-8 Red  Green  Blue Day Convective Storm (kanal WV, kanal WV3, kanal I4 kanal  IR,  kanal  NIR  dan  kanal  VIS),  data  angin permukaan pada ketinggian 3000 feet , dan data citra satelit Himawari-8 dengan ekstensi .nc (kanal IR1, IR2 dan IR3).

## Prosedur Penelitian
Data  yang  digunakan  adalah  data citra  RGB- Day Convective Storm (Band 3, Band 5, Band 7, Band 8, Band 10, Band 13, Band 15) dan CCO pada tanggal
19  Februari  2020  jam  12.00  UTC – 23.00  UTC  yang didapatkan dari satelit Himawari-8.
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  metode  RGB  serta  metode  CCO.  Metode tersebut diolah menggunakan 2 perangkat lunak yaitu pertama  SATAID  ( Software  Satellite  Animation  and Interactive  Diagnosis )  digunakan  untuk  metode  RGB dan  kedua  GrADS  ( The  Grid  Analysis  and  Display System )  digunakan  untuk  metode  CCO  ( Convective Cloud Overlays ).

## Analisis Data

## Analisis suhu puncak awan
Data  suhu  puncak  awan  digunakan  untuk menganalisa kejadian hujan lebat dan angin kencang yaitu  dengan  data  Satelit  Himawari-8  kanal Infrared berupa  band-13  (IR1),  band-15  (IR2)  dan  band-8 (WV/IR3)  tanggal  19  Februari  2020  pukul  12.00 – 23.00 UTC.

## Analisis streamline lapisan 3000 feet
Data  yang  digunakan  merupakan  data  angin lapisan 3000 feet jam 14.00 UTC tanggal 19 Februari 2020. Data ini digunakan untuk memantau pergerakan massa  udara,  selain  itu  juga  mendukung  data sebelumnya  yang  mana  kemungkinan  terbentuknya awan di wilayah Kabupaten Pati.
Analisis  metode RGB-Day  convective  storm citra satelit himawari-8
Metode RGB-Day Convective Storm merupakan metode yang digunakan untuk mengidentifikasi awan- awan  tinggi  dan  atau  partikel-partikel  es  kecil  yang menunjukkan  badai  dengan updraft yang  kuat. Metode ini menggunakan Band 8 (WV3 6.2 µm) – Band 10 [WV3 7.3 µm], Band 7 (I4 3.9 µm) – Band 13 (IR 10.4 µm), dan Band 5 (NIR 1.6 µm) – Band 3 (VIS 0.6 µm).
Tabel 1. Algoritma RGB-CS
Warna Band Gamma Reflectivity Range Red Band 8 (WV6.2) – Band 10 (W3 7.3) 1.0 -35 ～ 5 [K] Green Band 7 (I4 3.9) – Band 13 (IR 10.4) 0.5 -5 ~ 60 [K] Blue Band 5 (NIR1.6) – Band 3 (VIS 0.6) 1.0 -75~25 [K]

## Analisis Metode CCO
Metode  CCO  ( Convective  Cloud  Overlays ) merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui sebaran awan konvektif ( Cumulunimbus ) yang menutupi wilayah yang mengakibatkan kejadian cuaca ekstrim. Metode ini menggunakan 2 algoritma yaitu  algoritma    pertama  merupakan  metode split windows dengan threshold (S3=BTD[IR1-IR2]<2], algoritma  kedua  merupakan  metode dual  channel difference dengan threshold (BTD=[IR1-IR3]<3). Fungsi masing-masing  algoritma  tersebut  adalah  untuk membedakan  awan Cumulunimbus dengan  awan cirrus tipis  dan  untuk  membedakan  antara  awan Cumulunimbus dengan awan rendah.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Suhu Puncak Awan
Data  yang  digunakan  adalah  data  yang didapatkan  dari  satelit  Himawari-8  dengan  kanal  IR ( Infrared) tanggal 19 Februari 2020 jam  12.00 UTC – 23.00  UTC.  Berdasarkan  data  time  series,  dapat diamati  bahwa  awan  konvektif  mulai  tumbuh  pada jam 14.00 UTC dan mengalami fase matang pada jam 16.00  UTC  dan  mengalami  fase  meluruh  pada  jam 18.00 UTC. Fase matang awan konvektif ini memiliki suhu puncak senilai -69 0 C
Gambar 2. Time Series Pertumbuhan Awan Cb dan Suhu Puncak Awan
Streamline Lapisan 3000 feet
Gambar 3. Peta Angin 3000 feet Indonesia 19 Februari 2020 Sumber : https://bmkgpangkalanbun.info/img_galeri/
Berdasarkan  peta  angin  lapisan  300o feet tersebut dapat kita lihat bahwa telah terbentuk pola siklonik  di  wilayah  laut  Jawa  Selatan  dan  terjadinya pertemuan  angin  di  wilayah  Jawa  Tengah  dan  D.I.Y. Hal  ini  mengakibatkan  kemungkinan  pertumbuhan awan konvektif  meningkat di wilayah tersebut, yang akan berakibat pada terjadinya cuaca ekstrim.
Metode RGB-Day Convective Storm Citra Satelit Himawari-8
Dalam  analisa  ini,  peneliti  menggunakan  data dari  Band  8  (WV3  6.2  µm) – Band  10  [WV3  7.3  µm] untuk warna merah, Band 7 (I4 3.9 µm) – Band 13 (IR 10.4 µm) untuk warna hijau, dan Band 5 (NIR 1.6 µm) – Band 3 (VIS 0.6 µm) untuk warna biru.
Gambar 3.  Interpretasi warna dari citra satelit RGB-Day Convective Storm
Gambar 4. Citra RGB Satelit Himawari-8 tanggal 19 Februari 2020
Sumber: http://www.jma.go.jp/bosai/map.html#5/29.707/133.726/&elem=ir&contents=himawari&lang=en
Berdasarkan hasil pengolahan citra satelit RGB Day Convective storm menggunakan perangkat lunak SATAID,  terlihat  bahwa  awan  yang  menutupi kabupaten  Pati  adalah  awan cirrus tipis  yang mengandung  partikel-partikel  es  kecil.  Berdasarkan
data  time  series  sebelumnya  terdapat  suhu  puncak awan  yang  mencapai  -69 0 C – 70 0 C,  mengindikasikan bahwa  awan  tersebut  tergolong  awan cirrus tipis (dengan partikel-partikel es kecil).
Metode CCO ( Convective Cloud Overlays )
1
1
Gambar 5. Sebaran Awan Konvektif Metode CCO
Sumber : Dokumen Pribadi
Hasil pengolahan data citra satelit Himawari-8 menggunakan  metode  CCO  pada  perangkat  lunak GrADS  menunjukkan  peta  sebaran  awan  konvektif yang menutupi sejumlah daerah dengan warna merah terang.  Hal  ini  dapat  dilihat  bahwa  Kabupaten  Pati telah  tertutupi  daerahnya  oleh  awan  konvektif. Berdasarkan data sebelumnya pada time series suhu puncak  awan,  terlihat  pada  jam  16.00  UTC  awan konvektif  mengalami  fase  matang  dengan  suhu puncak  awan  bernilai  -69 0 C.  Sehingga  wilayah kabupaten  mengalami  kondisi  cuaca  ekstrim  yang mengakibatkan terjadinya hujan lebat dan banjir.

## Pembahasan
Pengolahan  data  menggunakan streamline lapisan 3000 feet menunjukkan arah angin bertiup di wilayah Indonesia secara umum dari barat dan garis arus angin yang melewati Pulau Jawa terlihat semakin rapat  sehingga  memungkinkan  terjadinya  angin kencang. Selain itu terlihat juga terdapat pola siklonik di  perairan  selatan  Jawa  menunjukkan  kemungkinan pertumbuhan  awan  konvektif  yang  mengakibatkan cuaca ekstrim.
Pengolahan  data  menggunakan  citra  satelit Himawari-8  m  dengan  hasil time  series suhu  puncak awan di wilayah kejadian tersebut dapat diketahui jika
awal pertumbuhan awan konvektif mulai terjadi pada pukul  13.00  UTC  ditandai  dengan  turunnya  suhu puncak  awan  semakin  rendah  hingga  mencapai  titik tertingginya yaitu pada pukul 16.00 UTC dengan suhu puncak  awan  sebesar  -69,7 0 C.  Akibatnya  cuaca ekstrim berpotensi terjadi di wilayah kejadian.
Pengolahan  data  citra  satelit  menggunakan metode  RGB Day  Convective  Storm menunjukkan bahwa  daerah  kabupaten  Pati  tertutupi  oleh  awan cirrus tipis yang mengandung partikel-partikel es kecil. Berdasarkan  interpretasi  menggunakan  metode  RGB Day Convective Storm diketahui bahwa tidak terlihat adanya  awan  Cb,  hal  ini  terjadi  karena  limitasi  dari metode  ini  yaitu  hanya  dapat  digunakan  pada  saat matahari  belum  terbenam.  Pada  saat  kejadian tersebut wilayah Indonesia telah memasuki petang/malam  hari.  Efektivitas  untuk  mendeteksi awan  Cb  dari  metode  ini  menjadi  berkurang sedangkan  pada  pengolahan  data  menggunakan metode CCO (Convective Cloud Overlays) menunjukkan  wilayah  kejadian  tertutupi  oleh  awan- awan konvektif atau awan cumulonimbus . Berdasarkan time series dari suhu puncak awan, awal terbentuknya  awan  ini  pada  pukul  pukul  13.00  UTC dan  menutupi  seluruh  wulayah  kejadian  pada  pukul 16.00 UTC. Berbeda dari metode RGB Day Convective
Storm ,  metode  CCO  ini  tidak  memiliki  limitasi  baik pada pagi hari/malam hari sehingga meskipun wilayah kejadian telah mamasuki petang/malam hari, awan Cb tetap dapat terdeteksi.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pembahasan  diatas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Pengolahan  menggunakan  metode  RGB Day Concective  Storm menunjukkan  bahwa  terdapat limitasi  sehingga  hanya  dapat  efektif  dalam mengetahui  deteksi  awan Cumulonimbus hanya saat pagi/siang hari, namun tidak efektif pada saat malam hari.
2. Pengolahan menggunakan metode
CCO
(Convective  Cloud  Overlays) menunjukkan  hasil yang lebih bagus dalam mendeteksi sebaran awan Cumulonimbus dikarenakan  metode  ini  tidak memiliki limitasi terhadap waktu pagi/malam hari. Sehingga dapat digunakan metode ini lebih efektif dalam  mendeteksi  sebaran  awan  konvektif  baik pagi/malam hari.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Bapak Yosafat Donni Haryanto, SP, M.Si selaku dosen mata  kuliah  Metode  Penelitian  yang  telah memberikan ilmu yang bermanfaat dan membimbing serta  teman-teman  yang  telah  membantu  dalam terwujudnya penulisan jurnal ini.

## REFERENSI
[1] DeVries,  B.,  Huang,  C.,  Armston,  J.,  Huang,  W., Jones,  J.  W.,  &  Lang,  M.  W.  (2020).  Rapid  and robust monitoring of flood events using Sentinel- 1 and Landsat data on the Google Earth Engine.
Remote Sensing of Environment, 240. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020 .111664
[2] Fawzia, Annisa Ayu., dan Sudibyakto, H.A (2014). Identifikasi Kejadian
Hujan Konvektif Menggunakan  Citra  MTSAT  2R  pada  Musim Kemarau di Daerah Perkotaan Yogyakarta Tahun
2014.
[3] Ginting,  S.  (2015).  Pengembangan  Peta  Bahaya Banjir  Berdasarkan  Model  Matematik  Quasi  2 Dimensi. Jurnal  Teoritis  dan  Terapan  Bidang Rekayasa Sipil. 3 (22). 219 – 233
[4] Hastuti, dkk. (2016). Pemantauan Sebaran Awan Konvektif Menggunakan Metode Cloud Convective  Overlays  dan  Red  Green  Blue Convective  Storms  pada  Satelit  Himawari-8
(Studi  Kasus:  Hujan  Ekstrim  Bima  21  Desember 2016 ).
[5] Jaswadi,  R.  (2012).  Tingkat  Kerentanan  dan Kapasitas Masyarakat dalam Menghadapi Risiko Banjir di Kecamatan Pasarkliwon, Kota Surakarta. MGI. 26 (1). 119 – 148
[6] Maryono,  A.  (2014).  Menangani  Banjir, Kekeringan dan Lingkungan. Yogyakarta. Gadjah Mada University Press
[7] Nuraya,  Tia.,  Ihwan,  Adi.,  Apriansyah.  (2016). Analisis  Hujan  Ekstrim  Berdasarkan  Parameter Angin dan Uap Air di Kotatabang Sumatera Barat. PRISMA FISIKA. 4 (1). 22 – 27
[8] Fitriyawita,  dkk.  (2020).  Hubungan  Pola  Garis Arus Angin (Streamline) dengan DIstribusi Hujan di Kalimantan Barat . PRISMA FISIKA. 8 (2). 135 - 146
[9] Meteorological  Satellite  Center  (MSC)  of  JMA. (2013).
Imager (AHI), http://www.data.jma.go.jp/mscweb/en/himaw ari89/space_segment/spsg_ahi.html Diakses
pada tanggal 15 Juni 2021
[10] News Detik.com.(2020). Diguyur hujak semalam sejumlah  titik  di  Pati  direndam  banjir , https://news.detik.com/berita-jawa-tengah/d- 4906696/diguyur-hujan-sejak-semalam- sejumlah-titik-di-pati-direndam-banjir. Diakses pada tanggal 2 Juni 2021
[11] Rahmani,  dkk.  (2018).  Analisis  Hujan  Ekstrim Perhitungan Potensi Energi Angin di Kalimantan Barat. PRISMA FISIKA . 6 (1). 65 -69
[12] Saputra,  Adi.,  dan  Fahrizal  (2017). Analisis Kondisi  Cuaca  Saat  Terjadi  Hujan  Lebat  dan
Angin Kencang di Alun-Alun Kota Banjarnegara(Studi Kasus Tanggal 08 November 2017).
[13] Suripin.  (2014).  Sistem  Drainase  Berkelanjutan. Yogyakarta. Andi Offset