## VARIASI TRACE GASES SELAMA 10 TAHUN DAN PENCAMPURAN DI SEKITAR LAPISAN TROPOPAUSE DI INDONESIA BERBASIS SATELIT
(TRACE GASES VARIATION FOR 10 YEARS AND MIXING AROUND THE TROPOPAUSE LAYERS IN INDONESIA BASED ON SATELLITE)
Novita Ambarsari 1 , Ninong Komala, Fanny Aditya Putri Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Dr. Djunjunan 133 Bandung 40173 Indonesia
1 e-mail: novitaambar@yahoo.com, novita.ambarsari@lapan.go.id

## ABSTRACT
Measurement of trace gases (CO, O 3 , CH 3 Cl, HCl, H 2 O, and HNO 3 ) and temperatures around upper  troposphere/lower  stratosphere  (UT/LS)  or  rather  around  Tropical  Tropopause  Layer  (TTL)  in Indonesia by using Microwave Limb Sounder (MLS) instrument board on Satellite AURA for 2005-2014 period  to  make  variations  of  these  gases  over  the  10  years  around  TTL  allows  to  be  studied  more deeply.  TTL  becomes  the  main  route  entry  of  chemical  compounds  and  aerosols  originating  in  the troposphere  into  the  stratosphere.  The  composition  of  minor  gases  in  the  TTL  is  very  important because it affects the global radiation budget. Analysis of vertical profiles of these gases in the TTL was done to determine the suitability of the concept of TTL which starts from the upper troposphere to the lower stratosphere. Other method are the time series diagram of the altitude (height versus time series cross section) which shows the annual and interannual variations in vertical profiles of these gases in the TTL and the possible influence of the dynamics of the atmosphere. The results showed correlation of these gases with ozone showed most of the air in the stratosphere is experiencing mixing in the TTL. In addition, changes in concentration and temperature values in the TTL have been calculated using the  trends  of  each  parameter  and  it  is  known  that  the  parameters  of  HCl,  CH 3 Cl,  and  temperature show respective decreases of -0.036 ppmv, -0.024 ppmv, and -0.456 K. As for other parameters such as ozone, CO, H 2 O, and HNO 3 showed an increase of respectively 0.0036 ppmv, 0.0096 ppmv, 0.108 ppmv, and 0.06 ppmv.
Keywords: trace gases, tropopause, TTL, MLS, AURA

## ABSTRAK
Pengukuran trace gases (CO, O 3 , CH 3 Cl, HCl, H 2 O, HNO 3 ) dan temperatur di sekitar lapisan troposfer  atas/stratosfer  bawah  (UT/LS)  atau  tepatnya  di  sekitar Tropical  Tropopause  Layer (TTL)  di Indonesia menggunakan instrumen Microwave Limb Sounder (MLS) pada Satelit AURA periode 2005- 2014  menjadikan  variasi  gas-gas  tersebut  selama  10  tahun  di  sekitar  TTL  memungkinkan  untuk dikaji  lebih  dalam.  TTL  menjadi  jalur  utama  masuknya  senyawa-senyawa  kimia  dan  aerosol  yang bersumber  di  troposfer  ke  stratosfer.  Komposisi  gas-gas  minor  di  TTL  sangat  penting  karena mempengaruhi budget radiasi global. Analisis profil vertikal gas-gas tersebut di TTL dilakukan untuk mengetahui  kesesuaian  konsep  TTL  yang  dimulai  dari  lapisan  troposfer  atas  hingga  ke  stratosfer bawah.  Metode  lainnya  adalah  dengan  diagram time  series terhadap  ketinggian  ( time  series  versus height  cross  section )  yang  menunjukkan  variasi  tahunan  maupun  antar  tahunan  profil  vertikal  gas- gas  tersebut  di  TTL  serta  kemungkinan  adanya  pengaruh  dari  proses  dinamika  atmosfer.  Hasil penelitian menunjukkan korelasi gas-gas tersebut dengan ozon menunjukkan adanya sebagian udara di  stratosfer  yang  mengalami  pencampuran  di  wilayah  TTL.  Selain  itu,  perubahan  nilai  konsentrasi dan  temperatur  di  TTL  telah  dihitung  menggunakan trend masing-masing  parameter  dan  diketahui bahwa parameter HCl,  CH 3 Cl,  dan  temperatur  menunjukkan penurunan  masing-masing sebesar -0,036 ppmv, -0,024 ppmv, dan -0,456 K. Adapun parameter lain seperti ozon,  CO, H 2 O, dan HNO 3 menunjukkan adanya peningkatan masing-masing sebesar 0,0036 ppmv, 0,0096 ppmv, 0,108 ppmv, dan 0,06 ppmv.
Kata kunci: gas minor, tropopause, TTL, MLS, AURA

## 1 PENDAHULUAN
Lapisan  tropopause  di  wilayah tropis telah digambarkan sebagai lapisan transisi  antara  troposfer  dan  stratosfer di daerah tropis. Lapisan ini lebih sedikit terhubung  ke Planetary  Boundary  Layer (PBL)  dibandingkan  dengan  daerah troposfer  bawah  tetapi  tidak  dominan dipengaruhi  oleh  radiasi  matahari  seperti halnya  di  stratosfer.  Batas  wilayah Tropical  Tropopause  Layer (TTL)  telah ditentukan dari beberapa aspek diantaranya  proses  konveksi  dan  struktur termal atmosfer. Daerah dengan fenomena konveksi overshoot pada  ketinggian  17- 19  km  menjadi  nilai  batas  atas  lapisan TTL dan wilayah dengan buoyancy netral (14 km) menjadi batas bawahnya (Marcy et  al.,  2007).  Kriteria  lainnya  adalah batas  atas  TTL  berada  pada  ketinggian 17-19  km  saat  terjadi Cold  Point Temperature (CPT)  atau  saat  temperatur mencapai  titik  terendah  dan  batas bawahnya  adalah  level  dimana  terjadinya lapse  rate minimum  (10-12  km)  (Marcy et al., 2007).
TTL  sebagai  lapisan  batas  antara troposfer dan stratosfer diketahui memiliki  karakteristik  kedua  lapisan yaitu troposfer atas dan stratosfer bawah ( Upper  Troposphere/Lower  Stratosphere ). TTL juga diketahui dikontrol oleh berbagai proses  diantaranya  interaksi  transpor konveksi,  gelombang  konfektif,  radiasi, mikrofisika  awan,  dan  sirkulasi  stratosfer skala luas ( large scale ) (Henz, 2010). TTL juga  menjadi  jalur  utama  masuknya senyawa-senyawa  kimia  dan  aerosol yang bersumber di troposfer ke stratosfer. Konveksi  tinggi  menjadi  kunci  utama proses  yang  mempengaruhi  komposisi kimia  di  troposfer  dan  stratosfer  di wilayah  tropis  karena  dapat  membawa emisi dari troposfer di PBL. Karakteristik TTL juga sangat dipengaruhi oleh kondisi geografis  dan  musim.  Variabilitas  ini mungkin  berhubungan  dengan  sampel massa  udara  (bersih  atau  terpolusi), proses  yang  terjadi  hingga  massa  udara tersebut  mencapai  TTL,  konveksi  tinggi, transpor radiatif, dan proses kimia yang
melibatkan massa udara tersebut (Marecal et al., 2011).
Rasio  campuran  ( mixing  ratio ) beberapa gas  minor  ( trace  gases )  di  TTL menunjukkan variasi yang unik (Konopka et al., 2010; Fueglistaler et al., 2009;  Ploeger  et  al.,  2012).  Komposisi gas-gas  minor  di  TTL  sangat  penting karena  mempengaruhi budget radiasi global. Pengaruh gas-gas minor terhadap temperatur  menjadikan  rasio  campuran gas-gas  minor  di  TTL  juga  berpengaruh terhadap uap air di stratosfer serta proses kimia yang menyertainya dengan implikasinya  terhadap  radiasi  global. Oleh  karena  itu,  untuk  memahami perubahan  sistem  iklim,  penting  untuk mempelajari  proses  yang  mengontrol komposisi gas-gas minor di TTL (Ploeger et al., 2012).
Pemahaman  mengenai  proses yang  mempengaruhi  komposisi  kimia, mikrofisika,  dan  transpor  di  troposfer atas-stratosfer  bawah  di  wilayah  tropis (TTL) penting untuk menentukan proses transpor  dan  pencampuran  gas-gas minor  masuk  ke  stratosfer  yang  akan mempengaruhi  ozon  dan  uap  air  di stratosfer.  Oleh  karena  itu,  penelitian mengenai  komposisi  gas  minor  di  TTL penting dilakukan karena masuknya gas minor  ke  stratosfer  ditentukan  oleh jumlah gas minor yang mampu melewati TTL,  waktu  hidup  gas-gas  minor  di  TTL sebelum  mengalami  transpor upward serta  proses  lainnya  yang  berpotensi mengubah  konsentrasi  gas-gas  tersebut (proses kimia, mikrofisika, dan pencampuran  dari  lokasi  lain).  Selain itu, penelitian mengenai komposisi kimia di TTL juga penting karena beberapa gas minor  seperti  H 2 O,  ozon,  dan  CO 2 berkontribusi terhadap perubahan radiasi  dan  iklim,  juga  komposisi  kimia di  TTL  berperan  sebagai  sumber pembentukan partikel yang berpengaruh terhadap  aerosol  di  stratosfer  (Abalos  et al., 2013).
Penelitian  mengenai  komposisi gas minor di TTL telah banyak dilakukan peneliti-peneliti  internasional  selama lebih dari satu dekade terakhir diantaranya  adalah  penelitian  yang dilakukan  oleh  Marcy  et  al.  (2007)  dan Marecal  et  al.  (2011).  Kedua  penelitian tersebut  membuktikan  bahwa  profil vertikal gas minor sesuai dengan konsep TTL  yang  menunjukkan  perbedaan  di troposfer  atas  hingga  stratosfer  bawah serta  kombinasi  dari  profil  vertikal  dan korelasi  dengan  ozon  (kurva  “L”) menunjukkan adanya sejumlah gas dari stratosfer dan troposfer yang mengalami pencampuran di TTL. Penelitian mengenai gas-gas minor di TTL Indonesia khususnya  ozon  dan  karbon  monoksida (CO)  sebelumnya  juga  telah  dilakukan oleh Ambarsari  dan Komala (2014) yang menganalisis profil vertikal ozon dan CO di  sekitar  TTL  di  Indonesia.  Hasil penelitian  tersebut  menunjukkan  adanya lapisan transisi yang ditunjukkan dengan  menurunnya  konsentrasi  ozon dan  CO  pada  ketinggian  sekitar  TTL serta adanya pencampuran  udara stratosfer  dan  troposfer  di  TTL  yang tampak  pada  hasil scatter  plot CO  dan ozon  di  troposfer  atas,  TTL,  dan stratosfer bawah.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk melengkapi penelitian yang telah dilakukan  sebelumnya  dengan  mengkaji variasi  gas-gas  minor  lainnya  di  TTL yaitu asam klorida (HCl), ozon (O 3 ), asam nitrat  (HNO 3 ),  metil  klorida  (CH 3 Cl), karbon  monoksida  (CO),  uap  air  (H 2 O) serta  parameter  fisik  yaitu  temperatur. Data  komposisi  gas-gas  minor  dan temperatur  tersebut  diperoleh  dari  hasil observasi sensor Microwave Limb Sounders (MLS)  pada  satelit  AURA. Periode  penelitian  ini  adalah  selama  10 tahun  yaitu  tahun  2005  hingga  2014 dengan wilayah kajian meliputi Indonesia  (94 o –  146 o BT,  12 o LS  –  12 o LU).
2 DATA DAN METODE
Data yang digunakan pada penelitian  ini  adalah  data  harian  profil vertikal  dalam Volume  Mixing  Ratio (VMR)  gas-gas  minor  meliputi  CO,  O 3 , CH 3 Cl,  H 2 O,  HNO 3 ,  HCl  dan  temperatur hasil  pengukuran  sensor  MLS  satelit AURA  tahun  2005-2014  untuk  wilayah Indonesia  (www.mirador.gsfc.nasa.gov). MLS  mengamati  radiasi  termal  pada gelombang  mikro  yang  dipancarkan Bumi dan merekam data dari permukaan  hingga  ketinggian  90  km. MLS  mengukur  emisi  termal  dari  pita spektrum yang luas pada frekuensi 118, 190,  240,  640,  dan  2250  GHz  yang diukur secara kontinyu menggunakan 7 penerima  gelombang  mikro.  Resolusi data  MLS  adalah  sebesar  3  km  untuk resolusi  vertikal  dan  200  km  untuk resolusi  horizontal  (http://mls.jpl.nasa. gov/eos/instrument.php). Resolusi horisontal  ini  menghasilkan  cakupan wilayah  observasi  MLS  meliputi  82  LS hingga  82  LU.  MLS  mengukur  profil vertikal pada 3500 lokasi di dunia setiap 24 jam (Ahmad et al., 2006).
Instrumen MLS dilengkapi dengan  empat  jenis  radiometer  yang dioperasikan  pada  temperatur  ambien pada lima daerah spektrum yang mampu mendeteksi  spektrum  O 2 termasuk mengukur  temperatur  dan  tekanan, H 2 O,  HNO 3 ,  O 3 di  troposfer  atas,  CO, HCl,  ClO,  BrO,  HO 2 ,  N 2 O,  dan  OH (Waters et al., 2006). Validasi data hasil pengukuran  MLS  AURA  telah  banyak dilakukan  di  antaranya  penelitian  yang dilakukan  oleh  Yan  et  al.  (2016)  yang melakukan  validasi  data  ozon,  uap  air, dan  temperatur  dari  MLS  AURA  dengan data ozonesonde di  wilayah  Tibet.  Hasil analisis  statistik  menunjukkan  korelasi yang  cukup  baik  antara  MLS  dengan ozonesonde untuk  data  ozon,  uap  air, dan  temperatur  di  sekitar  lapisan tropopause  dengan  koefisien  korelasi >0.5 (Yan et al., 2016). Selain itu Komala et  al.  (2013)  juga  telah  melakukan
validasi  data  profil  vertikal  ozon  dan temperatur  dari  MLS  dengan  data  dari instrumen ozonesonde di  Kototabang tahun 2007 dan 2008 yang memberikan nilai  korelasi  yang  sangat  baik  dengan r=0,9999  (Komala  et  al.,  2013).  Validasi konsentrasi  uap  air  dari  MLS  AURA dengan data hasil pengukuran Cryogenic Frost  point  Hygrometer (CFH)  di  Biak Indonesia  juga  telah  dilakukan  oleh Vomel  et  al.  (2007),  yang  menunjukkan perbedaan  nilai  sebesar  5-25  %  dengan koefisien  korelasi  bervariasi  antara  0,7 hingga  0,85  tergantung  level  tekanan atau  ketinggian.  Validasi  untuk trace gases lainnya  hasil  pengukuran  MLS AURA  dan  pengukuran  insitu  di Indonesia belum pernah dilakukan karena keterbatasan  instrumen  pengukuran insitu yang mengukur senyawa CO, HCl, CH 3 Cl, dan HNO 3 .
Adapun tahapan pengolahan data yang  dilakukan  pada  penelitian  ini diawali  dengan  ekstraksi  data  profil vertikal komposisi kimia dari MLS AURA dalam format Hierarchical Data Format-5 (HDF-5)  untuk  memperoleh  nilai  VMR masing-masing  komponen  kimia,  lintang, bujur, dan tekanan (hPa) yang kemudian dikonversi  menjadi  ketinggian  (km). Proses  konversi  tekanan  (hPa)  menjadi ketinggian  (km)  dilakukan  dengan menggunakan  nilai Geopotential  Heigth (GPH) dari data MLS AURA yang memuat data tekanan atmosfer (hPa) untuk setiap level ketinggian. Lapisan tropopause pada tekanan  100  hPa  menunjukkan  nilai rata-rata GPH diantara 16-17 km untuk wilayah Indonesia.
Tahapan berikutnya adalah melakukan  perata-rataan  data  untuk wilayah  Indonesia  ( area  average )  untuk memperoleh  satu  nilai  profil  vertikal rata-rata  Indonesia  untuk  masing- masing gas setiap harinya. Perata-rataan ini  merupakan  metode  yang  banyak dilakukan  untuk  menganalisis  profil vertikal  atmosfer  di  suatu  wilayah  yang luas,  seperti  pada  penelitian  Ploeger  et
al.  (2011)  yang  menganalisis  profil vertikal ozon dan uap air di TTL khususnya profil vertikal  rata-rata  di wilayah  tropis pada lintang 20  LU – 20  LS. Selain itu, penelitian  oleh  Fujiwara  et  al.  (2010) juga  mengenai  profil  vertikal  uap  air rata-rata  di  wilayah  tropis  di  sekitar stratosfer  bawah  dengan  area  penelitian mencakup 15  LS – 30  LU dan 90  BT – 90  BB.  Penelitian  mengenai  profil vertikal komposisi kimia dengan merata- ratakan  untuk  wilayah  tertentu  juga dilakukan  diantaranya  oleh  (Qian  et  al., 2014),  (Liu  et  al.,  2010),  dan  (Abalos  et al., 2013).
Pada penelitian yang telah dilakukan  sebelumnya,  profil  vertikal ozon,  CO,  H 2 O,  dan  temperatur  di beberapa  wilayah  di  Indonesia  ternyata tidak  menunjukkan  perbedaan  yang signifikan hanya sekitar 1 % hingga 10 % untuk masing-masing senyawa tergantung level  tekanan  atau  ketinggian,  dan perbedaan  yang  jauh  lebih  kecil  terjadi di  lapisan  tropopause  hingga  troposfer (Ambarsari  dan  Komala,  2010).  Penelitian untuk  variasi trace  gases lainnya  di Indonesia  belum  dilakukan  secara menyeluruh  sehingga  metode  perata- rataan area ( area average ) ini dipilih untuk dapat  memberikan  gambaran  secara umum  profil  vertikal trace  gases di tropopause Indonesia.
Selanjutnya adalah pemilihan data pada  ketinggian  sekitar  TTL.  Pada penelitian  ini  analisis  difokuskan  pada ketinggian  13  -  22  km  yaitu  dari  lapisan troposfer  atas  hingga  stratosfer  bawah yang dapat mencakup kondisi di lapisan tropopause  serta  profil  vertikal  yang menggambarkan adanya transpor senyawa  kimia  melewati  TTL.  Kemudian dilakukan perata-rataan bulanan, musiman,  analisis  diagram time  series - ketinggian,  analisis  variasi trace  gases pada  level  ketinggian  TTL  dan scatter plot antara gas-gas tersebut dengan ozon sebagai  senyawa  penanda  stratosfer ( stratospheric tracer ). Data yang digunakan
untuk  membuat scatter  plot ini  adalah data profil vertikal trace gases dan ozon pada ketinggian 10-20 km yang mewakili lapisan  troposfer  atas,  tropopause,  dan stratosfer bawah yang dapat menunjukkan profil pencampuran udara secara  vertikal  senyawa trace  gases di troposfer  atas  dengan  senyawa  di stratosfer  bawah  di  sekitar  lapisan  TTL (Marcy et al., 2007; Marecal et al., 2011).
Untuk
mengetahui perubahan konsentrasi trace  gases dan  temperatur di TTL Indonesia dibuat trend selama 10 tahun  pengukuran  kemudian  dihitung berdasarkan persamaan garis ( trend line ) nilai perubahan konsentrasi yang terjadi.

## 3 HASIL DAN ANALISIS
Profil  vertikal  HCl,  O 3 ,  dan  HNO 3 menunjukkan  dengan  jelas  adanya lapisan  transisi  pada  ketinggian  sekitar 16-17  km  atau  tekanan  100  hPa  yang diperkirakan  sebagai  lapisan  TTL  di Indonesia  seperti  diperlihatkan  pada Gambar 3-1. Hal ini ditunjukkan dengan konsentrasi  ketiga  senyawa  tersebut mencapai  nilai  terendah  (minimum) pada  ketinggian  16-17  km.  Penentuan ketinggian pada 16-17 km untuk lapisan tropopause telah dijelaskan pada bagian metodologi.
HCl,  O 3 ,  dan  HNO 3 merupakan stratospheric  tracer atau  senyawa  yang dominan  ada  di  stratosfer  ditunjukkan dengan  profil  vertikal  ketiga  senyawa tersebut  yang  mengalami  peningkatan konsentrasi  di  atas  TTL  (Gambar  3-1). Sumber antropogenik HCl di permukaan yang  dapat  terbawa  hingga  ke  TTL sangat  sedikit  hampir  dapat  diabaikan karena  sebagian  besar  HCl  di  troposfer mengalami  pembersihan  melalui  proses deposisi  basah.  Keberadaan  HCl  di  TTL berasal  dari  stratosfer  (Marcy  et  al., 2007;  Kim  et al.,  2008).  Hal  ini  berbeda dengan profil vertikal HCl di sekitar TTL di  Indonesia  seperti  pada  Gambar  3-1. Konsentrasi  HCl  di  troposfer  atas  di Indonesia pada ketinggian 13 km cukup
tinggi  sekitar  0,5  hingga  0,9  ppbv, kemudian  menurun  hingga  di  lapisan TTL  pada  ketinggian  sekitar  16,5  km dengan  konsentrasi  HCl  hanya  sekitar 0,1  ppbv.  Di  atas  TTL  hingga  stratosfer bawah pada ketinggian 22 km, konsentrasi  HCl  meningkat  kembali mencapai 0,5 hingga 0,6 ppbv. Konsentrasi HCl di troposfer atas di Indonesia cukup tinggi  diperkirakan  karena  sumber  HCl di  troposfer  terutama  dari  proses deklorinasi  aerosol  garam  laut  dengan
senyawa  asam  seperti  HNO 3 dan  H 2 SO 4 (Kim  et  al.,  2008).  Wilayah  Indonesia yang  dikelilingi  lautan  diperkirakan menjadi  alasan  konsentrasi  HCl  di troposfer atas di Indonesia cukup tinggi. Peningkatan konsentrasi HCl di atas TTL hingga  ke  stratosfer  bawah  diperkirakan karena  adanya  pencampuran  udara stratosfer  di  TTL  (Konopka  et  al.,  2010; Marcy et al., 2007) yang ditunjukkan juga oleh  peningkatan  konsentrasi  ozon mencapai  1800  ppbv  di  stratosfer
Gambar 3-1: Profil vertikal rata-rata bulan trace gases di sekitar lapisan tropopause tropis atau TTL di Indonesia Tahun 2005-2014
bawah (Mebarki
et al., 2010). Konsentrasi  ozon  di  troposfer  atas hingga sekitar TTL (ketinggian 13-17 km) sangat  kecil  sekitar  40-70  ppbv. Konsentrasi  ozon  meningkat  setelah lapisan  TTL  pada  16-17  km  hingga stratosfer bawah pada ketinggian 22 km konsentrasi  ozon  mencapai  maksimum yaitu  antara  1400-1800  ppbv.  Hal  ini menunjukkan  terjadinya  pencampuran udara  stratosfer  dimana  konsentrasi ozon sangat tinggi dengan udara troposfer di  lapisan  TTL  (Konopka  et  al.,  2010; Tuck  et  al.,  2008).  Sumber  ozon  di troposfer  yang  berasal  dari  aktivitas antropogenik  lebih  kecil  dibandingkan dengan produksi ozon di stratosfer yang berasal dari reaksi fotokimia. Sumber O 3 di  TTL  sebagian  berasal  dari  sumber  di troposfer,  dari  proses  produksi  ozon, maupun  dari  transport  udara  stratosfer (Marcy et al., 2007).
Profil vertikal HNO 3 menunjukkan pola  yang  hampir  sama  dengan  profil vertikal ozon, yaitu pada ketinggian lebih rendah di daerah troposfer atas, konsentrasi  HNO 3 lebih  kecil  sekitar  0,5 ppbv  kemudian  menurun  hingga  di lapisan  TTL.  Di  atas  TTL  konsentrasi HNO 3 meningkat  hingga  ke  stratosfer bawah  atau  ketinggian  22  km,  yang konsisten dengan peningkatan konsentrasi O 3 dan HCl. Konsentrasi HNO 3 di stratosfer bawah  mencapai  2,5  ppbv.  Sumber HNO 3 di  troposfer  berasal  dari  sumber lokal  maupun  regional  seperti  dari pembentukan petir. HNO 3 yang dihasilkan di  troposfer  yang  salah  satu  sumbernya adalah  dari  peristiwa  kilat  lebih  kecil dibandingkan proses fotokimia di stratosfer yang  menghasilkan  HNO 3 .  HNO 3 di  TTL dipengaruhi  dari  sumber  yang  berasal dari  atas  TTL  maupun  dari  bawah  TTL (Marcy et al., 2007).
Berbeda  dengan  HCl,  O 3 ,  dan HNO 3 yang bersifat sebagai stratospheric tracer ,  CH 3 Cl,  CO,  dan  H 2 O  bersifat sebagai tropospheric tracer yaitu senyawa yang  dominan  berasal  dari  sumber  di
troposfer.  Hal  ini  terlihat  dari  profil vertikal  senyawa-senyawa  tersebut  pada Gambar 3-1 yang mengalami penurunan konsentrasi dari troposfer atas hingga ke stratosfer  bawah  (Marcy  et  al.,  2007). Ketiga  senyawa  tersebut  menunjukkan pola yang mengalami penurunan konsentrasi  dari  troposfer  hingga  ke stratosfer bawah dengan perubahan pola yang sangat kecil terjadi pada ketinggian 16-17 km. Hal ini kemungkinan berkaitan dengan  semakin  berkurangnya  pengaruh dari  sumber di  troposfer  dengan  semakin meningkatnya ketinggian.
CH 3 Cl,  CO,  dan  H 2 O  sebagai tropospheric  tracer dimana  sumber  di troposfer  yang  menghasilkan  senyawa tersebut  lebih  dominan  dibandingkan reaksi fotokimia yang terjadi di stratosfer bawah, sedangkan di TTL sebagai lapisan transisi sehingga variasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh konsentrasi di troposfer  dan  stratosfer.  CO  dan  CH 3 Cl di  sekitar  tropopause  dikendalikan  oleh beberapa  proses  di  antaranya  interaksi yang kompleks antara emisi di permukaan, konveksi,  serta  transport  horizontal  jarak jauh.  Kedua  senyawa  ini  merupakan penanda  ( marker )  untuk  kejadian polusi udara  dari  pembakaran  biomassa  yang dapat terangkat hingga ke lapisan troposfer atas-stratosfer bawah dengan cepat melalui proses  konveksi  atau  proses  lainnya (Santee et al., 2013).
Profil  vertikal  H 2 O  menunjukkan penurunan konsentrasi dari troposfer atas dan terlihat juga penurunan konsentrasi yang  lebih  besar  terjadi  di  lapisan  TTL pada  ketinggian  16  km  (Gambar  3-1). Penurunan jumlah H 2 O di TTL disebabkan oleh  mekanisme  dehidrasi  fisik.  Saat udara  troposfer  yang  membawa  uap  air mencapai  TTL,  terjadi  proses  dehidrasi akibat  penurunan  temperatur  yang ekstrim di TTL (CPT) (Marcy et al., 2007; Koishi and Shiotani, 2012).
Plot time series terhadap ketinggian untuk trace gases di Indonesia di sekitar lapisan  tropopause  selama  10  tahun
pengamatan  ditunjukkan  pada  Gambar 3-2. Seperti pola yang ditunjukkan pada Gambar 3-1 yaitu adanya lapisan transisi yang terlihat jelas pada ketinggian 16-17 km untuk senyawa HCl, O 3 , HNO 3 , H 2 O,
dan temperatur sedangkan untuk senyawa CH 3 Cl  dan  CO  adanya  penurunan konsentrasi  yang  sangat  kecil  yaitu sekitar 0,1 ppbv untuk CH 3 Cl dan 20 ppbv untuk CO terjadi pada ketinggian 16 km.
Gambar 3-2: Plot time  series -ketinggian trace  gases di  lapisan Upper  Toposphere  Lower  Stratosphere (UTLS) atau sekitar TTL di Indonesia tahun 2005-2014
Dari Gambar 3-2 juga dapat terlihat adanya  variasi  antar  tahunan  untuk senyawa-senyawa  tersebut.  Kehadiran senyawa-senyawa  ini  di  TTL  sangat dipengaruhi  oleh  transport  dari  sumber antropogenik di troposfer melalui proses konveksi  serta  adanya  pencampuran dengan udara dari stratosfer (Livesey et al., 2008). Time  series H 2 O  menunjukkan adanya  anomali  penurunan  konsentrasi H 2 O pada ketinggian sekitar 16 km atau pada  lapisan  TTL  pada  akhir  tahun 2005, 2007, 2008, 2011, dan 2012 yang sejalan dengan pola penurunan temperatur pada  ketinggian  dan  waktu  yang  sama.
Hal  ini  diperkirakan  karena  temperatur yang  dingin  pada  lapisan  TTL  sehingga jumlah uap air yang dapat mencapai TTL menurun  atau  disebut  juga  dengan istilah  dehidrasi  di  TTL  seperti  yang telah dijelaskan sebelumnya (Koishi and Shiotani, 2012).
Variasi  rata-rata  bulanan trace gases di  lapisan  tropopause  Indonesia (ketinggian  17  km  atau  pada  tekanan 100 hPa) di Indonesia ditunjukkan pada Gambar  3-3.  Variasi  bulanan  masing- masing senyawa di lapisan TTL menunjukkan karakter yang berbeda.
Gambar 3-3: Variasi bulanan rata-rata trace gases dan temperatur di lapisan TTL pada tekanan 100 hPa di Indonesia tahun 2005-2014
Tampak  pada  Gambar  3-3  untuk ozon,  H 2 O,  dan  HNO 3 di  lapisan  TTL menunjukkan  pola  tahunan  yang  sama yaitu mencapai maksimum pada  sekitar bulan  Juli-Agustus.  Begitu  juga  dengan temperatur. Hal yang berlawanan terjadi pada senyawa CH 3 Cl, CO, dan HCl. Ketiga senyawa  tersebut  justru  mencapai minimum  pada  sekitar  bulan  Agustus- September  dan  mengalami  dua  nilai maksimum  yaitu  pada  sekitar  bulan Maret-April dan Oktober-November- Desember. Perbedaan pola ini diperkirakan dipengaruhi  oleh  banyak  faktor  di antaranya  adalah  variasi  temperatur  di tropopause,  sumber  senyawa-senyawa tersebut  di  troposfer,  proses upwelling dan  sirkulasi  Brewer-Dobson,  kopling antara  sirkulasi  vertikal  dan  aliran konvektif,  dan  pencampuran  udara antara stratosfer-troposfer (Ploeger et al., 2012; Stolarski et al., 2014).
Scatter  plot antara trace  gases dengan ozon sebagai stratospheric tracer karena sifatnya yang dominan berada di lapisan  stratosfer,  pada  ketinggian troposfer atas (UT)-stratosfer bawah (LS) yaitu  pada  ketinggian  sekitar  10  km hingga 20 km ditunjukkan pada Gambar 3-4 untuk Januari dan Juli. Scatter plot ini  dibuat  untuk  mengetahui  terjadinya pencampuran  udara  di  sekitar  UT/LS. Plot tracer - tracer umum digunakan untuk mempelajari  adanya  transisi  karakter senyawa  kimia  dari  troposfer  ke  stratosfer salah  satunya  dengan  plot tracer - tracer di  stratosfer  seperti  yang  dilakukan Jurkat  et  al.  (2014).  Beberapa  studi menggunakan CO sebagai penanda ( tracer ) di troposfer dan ozon sebagai penanda di stratosfer  (Marcy  et  al.,  2007).  Pada penelitian  ini  dibuat  plot tracer-tracer di troposfer-stratosfer  seperti  CO-O 3 ,  H 2 O- O 3 ,  dan  CH 3 Cl-O 3 juga tracer-tracer stratosfer seperti HCl-O 3 dan HNO 3 -O 3 .
Gambar 3-4: Scatter plot trace gases (CO, H 2 O, CH 3 Cl, HCl, dan HNO 3 ) terhadap ozon pada ketinggian di troposfer atas (10 km) hingga stratosfer bawah (20 km) untuk bulan Januari dan Juli 2005-2014
Pendekatan plot korelasi  ini menunjukkan  adanya  pencampuran udara  troposfer-stratosfer  di  TTL,  bila plot membentuk  suatu smooth  line atau huruf  “L”  yang  tidak  tegas  dan sebaliknya. Scatter  plot tersebut  dapat juga  dilihat  sebagai  profil  vertikal konsentrasi tracer troposfer-stratosfer dari ketinggian 10 km hingga 20 km yang mencakup tropopause. Scatter plot berbentuk huruf “L” yang tegas menunjukkan perubahan nilai konsentrasi trace  gases yang  signifikan dari  troposfer  atas  ke  stratosfer  bawah yang  juga  menunjukkan  tidak  adanya pencampuran  udara  dari  troposfer- stratosfer. Tracer yang  ada  di  troposfer tidak  mengalami  transport  ke  stratosfer sehingga huruf “L” yang tegas menggambarkan  karakter tracer troposfer tetap  di  troposfer  dan  karakter tracer di stratosfer  sebagai tracer yang  memang dihasilkan  di  stratosfer. Scatter  plot tropospheric tracer-stratospheric tracer ini dapat
menggambarkan
adanya pencampuran udara vertikal dan perubahan  karakteristik  senyawa  kimia di troposfer yang mengalami transport ke stratosfer  melalui  lapisan  TTL  sehingga memiliki  karakteristik  senyawa  stratosfer setelah  senyawa  tersebut  berada  di stratosfer (Marcy et al., 2007; Marecal et al., 2011). Hal ini tampak jelas pada plot CO-O 3 di TTL Indonesia seperti yang telah dilakukan  pada  penelitian  sebelumnya (Ambarsari dan Komala, 2014). Hal yang
mirip  tampak  pada  plot  CH 3 Cl-O 3 ,  HCl- O 3 dan HNO 3 -O 3 (kecuali H 2 O-O 3, tampak grafik  berbentuk  huruf  “L”  tegas)  yang menunjukkan adanya pencampuran udara troposfer-stratosfer juga stratosfer- troposfer di lapisan UT/LS di Indonesia.
Walaupun  lapisan-lapisan  lain  di atmosfer  memungkinkan  untuk  terjadi pencampuran  senyawa  kimia,  tetapi karena  TTL  menjadi  jalur  utama masuknya  senyawa-senyawa  kimia  dan aerosol  yang  bersumber  sangat  besar  di troposfer  ke  stratosfer  melalui  proses konveksi, maka pencampuran di lapisan TTL  menentukan  variasi  komposisi  kimia di  lapisan  atmosfer  lainnya  yang  lebih tinggi (Marecal et al., 2011).
Perubahan konsentrasi trace gases di  TTL  Indonesia  pada  tekanan 100  hPa  ditunjukkan  melalui trend masing-masing trace gases dan temperatur pada  Gambar  3-5.  Beberapa  parameter menunjukkan penurunan konsentrasi di TTL seperti HCl, CH 3 Cl, dan temperatur. Sedangkan  parameter  lainnya  seperti ozon, CO, H 2 O, dan HNO 3 menunjukkan adanya trend peningkatan  konsentrasi selama  rentang pengukuran. Perubahan konsentrasi trace  gases dan  temperatur di  TTL  sangat  kecil  selama  10  tahun pengukuran  yang  ditampilkan  pada Tabel 3-1. H 2 O menunjukkan peningkatan terbesar  di  TTL  yaitu  0,108  ppmv sedangkan  temperatur  di  tropopause mengalami  penurunan  cukup  signifikan yaitu mencapai -0,456 K.
Tabel 3-1:  PERUBAHAN KONSENTRASI TRACE GASES (CO, H 2 O, CH 3 Cl, HCl, dan HNO 3 ) DI LAPISAN TTL PADA TEKANAN 100 hPa DI INDONESIA TAHUN 2005-2014
Gambar 3-5: Trend trace gases (CO, H 2 O, CH 3 Cl, HCl, dan HNO 3 ) di lapisan TTL pada tekanan 100 hPa di Indonesia tahun 2005-2014

## KESIMPULAN
Variasi trace  gases di  sekitar
tropopause tropis di Indonesia menunjukkan  dengan  jelas  adanya lapisan  transisi  dari  pola  profil  vertikal bulanan rata-rata selama 10 tahun pada ketinggian  sekitar  16-17  km  yang diidentifikasi sebagai lapisan tropopause di  Indonesia.  HCl,  O 3 ,  dan  HNO 3 yang bersifat  sebagai stratospheric  tracer menunjukkan  peningkatan  konsentrasi di  atas  TTL,  sedangkan  CH 3 Cl,  CO,  dan H 2 O  yang  bersifat  sebagai tropospheric tracer menunjukkan penurunan konsentrasi  di  atas  TTL.  Profil  vertikal- time  series selama  10  tahun  juga menunjukkan adanya pola tahunan dan antar  tahunan  yang  spesifik  untuk masing-masing  senyawa  di  lapisan  TTL.
Perbedaan  pola  variasi  bulanan  di lapisan  TTL  menunjukkan  karakteristik yang  berlawanan  antara tropospheric tracer dan stratospheric  tracer . Scatter  plot hubungan  gas  dengan  sifat tropospheric tracer-stratospheric  tracer di  lapisan troposfer, TTL, dan stratosfer menunjukkan adanya pencampuran udara dari stratosfer bawah dan troposfer atas di  sekitar  lapisan  tropopause  tropis  di Indonesia.  Perubahan  konsentrasi trace gases di TTL Indonesia selama 10 tahun sangat kecil. Beberapa parameter menunjukkan  peningkatan  konsentrasi seperti  H 2 O yang  meningkat  paling signifikan  yaitu  sebesar  0,108  ppmv, sedangkan  temperatur  menunjukkan penurunan  yang  paling  signifikan  yaitu sebesar -0,456 K.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih  kepada  penyedia  data  komposisi kimia  atmosfer  hasil  pengukuran  satelit Aqua  dan  Aura  milik  NASA  yang  dapat diakses  dengan  mudah  melalui  fasilitas website MIRADOR maupun GIOVANNI.

## DAFTAR RUJUKAN
Abalos,  M.,  W.J.  Randels,  D.  E.  Kinnison,  and E.  Serrano,  2013. Quantifying  Tracer
Transport in the Tropical Lower
Stratosphere  using  WACCM ,  Atmos. Chem.  Phys.,  13,  10591-10607,  doi: 10.5194/acp-13-10591-2013.
Ahmad, S. P., J. W. Waters, J. E. Johnson, I. V. Gerasimov,  G.  G.  Leptoukh,  and  S.  J. Kempler,  2006. Atmospheric  Composition Data  Products  from  the  EOS  Aura  MLS , Proc.  Amer.  Meteorological  Soc.  Eighth Conf. on Atmospheric Chemistry , Atlanta,
Georgia, 2006 Jan 28 - Feb 3.
Ambarsari  N., dan N. Komala, 2010. Karakteristik Profil  Vertikal  Ozon,  CO,  Uap  Air,  dan Temperatur  di  Bandung  dan  Watukosek Berbasis  Sensor  MLS  Satelit  Aura , Prosiding  Seminar  Penerbangan  dan Antariksa  2010:  Sub  Seminar  Sains Atmosfer  dan  Iklim.  Serpong  15 Nopember 2010.
Ambarsari  N.,  dan  N.  Komala,  2014. Profil Vertikal  Ozon  dan  CO  pada  Lapisan Tropopause  Tropikal  di  Indonesia  Hasil Observasi MLS/AURA , Prosiding Seminar  Nasional  Sains  Atmosfer  dan
Antariksa 2014. Bandung 25 November 2014.
Fueglistaler, S., A. E. Dessler, T. J. Dunkerton, I. Folkins,  Q.  Fu,  and  P.  W.  Mote,  2009.
Tropical  Tropopause  Layer ,  Reviews  of
Geophysics, 47, RG1004, 1-31.
Henz, D., 2010. A Modelling Study of the Tropical Tropopause  Layer ,  Thesis  University  of Wisconsin-Madison.
Jurkat, T., C. Voight, S. Kaufmann, A. Zahn, M. Sprenger, P. Hoor, H. Bozem, S. Muller, A.  Dornbrack,  H.  Schlager,  H.  Bonisch, and  A.  Engel,  2014. A  Quantitative
Analysis  of  Stratospheric  HCl,  HNO 3 ,
and  O 3 in  the  Tropopause  Region  Near the Subtropical Jet , Geophys. Res. Lett.,
41,  3315-3321,  doi:  10.1002/2013GL 059159.
Kim, S., L. G. Huey, R. E. Stickel, R. B. Pierce,
G. Chen, M. A. Avery, J. E. Dibb, G. S. Diskin, G. W. Sachse, C. S.
McNaughton,  A.  D.  Clarke,  B.  E. Anderson,  and  D.  R.  Blake,  2008. Airborne  Measurement  of  HCl  from  the Marine  Boundary  Layer  to  the  Lower Stratosphere  Over  the  North  Pacific Ocean  during  INTEX-B ,  Atmos.  Chem. Phys. Discuss., 8, 3563-3595. Koishi,  K.,  and  M.  Shiotani,  2012. Water  Vapour and  Ozone  Variations  in  the  Tropical Tropopause  Layer  during  the  Central Equatorial  Pacific  Experiment  Campaign , Journal  of  the  Meteorological  Society  of Japan, 90(3), 403-416.
Komala, N., N. Ambarsari, dan D. Y. Risdianto, 2013. Analisis  Profil  Ozon  Mixing  Ratio dan  Suhu  di  Sumatera  berbasis  data MLS  dan  insitu ,  Prosiding  Seminar Nasional Sains Atmosfer-Antariksa. Serpong 22 Nopember 2011.
Konopka,  P.,  J.  U.  Groob,  G.  Gunther,  F.
Ploeger,  R.  Pommrich,  and  N.  Livesey, 2010. Annual  Cycle  of  Ozone  at  and
Above the Tropical Tropopause:
Observations Versus Simulation with the Chemical  Langrangian  Model  of  the Stratosphere  (CLaMS) ,  Atmos.  Chem. Phys. Discuss., 10, 121-132.
Liu, J., J. A. Logan, D. B. A. Jones, N. J. Livesey,
I.  Magretskaia,  C.  Carouge,  and  P. Nedelec,  2010. Analysis  of  CO  in  the Tropical Troposhere using AURA Satellite Data and Geos-Chem Model: Insight into Transport  Characteristics  of  the  Geos Meteorological  Products ,  Atmos.  Chem. Phys., 10, 12207-12232.
Livesey, N. J., M. J. Filipiak, L. Froidevaux, W. G. Read, A. Lambert, M. L. Santee, J. H. Jiang,  H.  C.  Pumphrey,  J.  W.  Waters, and  R.  E.  Cofield,  2008. Validation  of Aura  Microwave  Limb  Sounder  O 3 and CO observation in the Upper Troposphere
and  Lower  Stratosphere ,  Journal  of Geophysical Research, 113, 1-15.
Marcy, T.P., P. J. Popp, R. S. Gao, D. W. Fahey, and  E.  A.  Ray,  2007. Measurement  of Trace  Gases  in The Tropical  Tropopause Layer ,  Atmospheric  Environment,  41, 7253-7261.
Marecal,  V.,  G.  Krysztofiak,  Y.  Mebarki,  V. Catoire,  and  F.  Lott,  2011. Impact  of Deep  Convection  on  the  Tropical Tropopause Layer Composition in Eqautorial  Brazil ,  Atmos.  Chem.  Phys. Discuss., 11, 16147-16183.
Mebarki, Y., V. Catoire, N. Huret, G. Berthet, C.
Robert,  and  G.  Poulet,  2010. More Evidence for Very Short Lived Substance Contribution  to  Stratospheric  Chlorine inferred  from  HCl  Ballon-Borne  in  situ Measurement  in  the  Tropics ,  Atmos.
Chem. Phys, 10, 397-409.
Microwave  Limb  Sounder,  http://mls.jpl.nasa. gov/index-eos-mls.php.
MIRADOR, www.mirador.gsfc.nasa.gov. Ploeger,  F.,  P.  Konopka,  P.  Muller,  S.
Fueglistaler,  T.  Schmidt,  J.C.  Manners, J. U. Groob, G. Gunther, P. M. Forster, and M. Riese, 2012. Horizontal Transport
Affecting  Trace  Gas  Seasonality  in  the Tropical  Tropopause  Layer ,  Journal  of Geophysical Research Letter, 17, 1-16. Ploeger,  F.,  S.  Fueglistaler,  J.  U.  Groob,  G. Gunther,  P.  Konopka,  Y.  S.  Liu,  R. Muller,  F.  Ravegnani,  C.  Schiller,  A.
Ulanovski,  and  M.  Riese,  2011 .  Insight from  Ozone  and  Water  Vapour  on Transport  in  the  Tropical  Tropopause Layer  (TTL) ,  Atmos.  Chem.  Phys.,  11, 407-409.
Qian,  L.,  S.  Hua-Feng,  S.  Ai-Mei,  B.  Jian-Chun, and  L.  Da-Ren,  2014. Distribution  and
Variation  of  Carbon  Monoxide  in  the Tropical Troposphere and Lower
Stratosphere ,  Atmospheric  and  Oceanic Science Letters, 7(3), 218-223.
Santee,  M.  L.,  N.  J.  Livesey,  G.  L.  Manney,  A.
Lambert, and W. G. Read, 2013. Methyl
Chloride  from  the  Aura  Microwave  Limb Sounder:  First  Global  Climatology  and Asessment  of  Variability  in  the  Upper Troposphere  and  Stratosphere ,  Journal of  Geophysical  Research:  Atmospheres, 118, 13532-13560.
Stolarski,  R.  S.,  D.  W.  Waugh,  L.  Wang,  L.  D. Oman,  A.  R.  Douglass,  and  P.  A. Newman,  2014. Seasonal  Variation  of Ozone in the Tropical Lower
Stratosphere:  Southern  Tropics  are Different  from  Northern  Tropics ,  Journal Geophysical  Research:  Atmosphere, 119, doi:10.1002/2013JD 021294.
Tuck, A. F., D. J. Donaldson, M. H. Hitchman, E.  C.  Richard,  H.  Tervahattu,  V.  Vaida, and J. C. Wilson, 2008. On
Geoengineering  with  Sulphate  Aerosols in  the  Tropical  Upper  Troposphere  and Lower  Stratosphere ,  Climatic  Change, 90, 315-331.
Vomel,  H.,  J.  E.  Barnes,  R.  N.  Forno,  M. Fujiwara, F. Hasebe, S. Iwasaki, R. Kivi, N.  Komala,  E.  Kyro,  T.  Leblanc,  B. Morel, S. Y. Ogino, W. G. Read, S. Ryan, S. Saraspriya, H. Elkirk, M. Shiotani, J. V. Canossa, and D. N. Whiteman, 2007. Validation  of  Aura  Microwave  Limb Sounder  Water  Vapour  by  Baloon  Borne Cryogenic Frost point Hygrometer
Measurement , J. Geophys. Res, 112.
Waters  J.W.,  L.  Froideuvaux,  and  R.  S. Harwood,  2006. The  Earth  Observing System  Microwave  Limb  Sounder  (EOS MLS)  on  The  Aura  Satellite ,  IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 44, No. 5.
Yan, X., S. J. Wright, X. Zheng, J. N. Livesey, H. Vomel, and X. Zhou, 2016. Validation of Aura  MLS  Retrievals  of  Temperature, Water  Vapour,  and  Ozone  in  the  Upper
Troposphere and Lowe-Middle Stratosphere  Over  Tibetan  Plateau During  Boreal  Summer ,  Atmos.  Meas. Tech, 9, 3547-356.