JFT: Jurnal Fisika dan Terapannya p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft
Analisis Citra Satelit Himawari 8/9 Terkait Kejadian Hujan Es Di Wilayah Klaten Tanggal 21 Oktober 2021
Wulung Sanjaya 1 dan Syaiful Amri 1*
1 Klimatologi, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Tangerang Selatan Email: syaiful.amri@stmkg.ac.id *Corresponding Author

## Abstrak
Salah satu fenomena ekstrim yang sering terjadi di Indonesia adalah hujan es. Hujan es dapat terjadi ketika uap air mengembun dan berubah menjadi partikel es karena suhu udara yang rendah. Hujan es termasuk hujan  lokal yang  meliputi area seluas 5-10 km, dan berlangsung maksimal 10 menit. Pada  tanggal  21  Oktober  2021,  hujan  es  terjadi  di  Jogonalan  Klaten.  Peristiwa  itu  terjadi  sekitar pukul  14.30  WIB.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  hujan  es  dengan  studi  kasus  di Klaten pada tanggal 21 Oktober 2021. Data satelit Himawari-8/9 dianalisis menggunakan aplikasi SATAID  dan  metode  RGB true  color .  Data  reanalisis  ERA5  angin  dan  kelembaban  spesifik diperoleh dari web Copernicus dan diproses dengan climate data operator dan Grads. Kemudian, time series suhu puncak awan dibuat dari citra satelit Himawari 8/9 band 13. Hasilnya menunjukkan terdapat awan cumulonimbus di sekitar Klaten dan Jogja tempat terjadinya hujan es. Konvergensi di selatan  Jawa  menyebabkan  terjadinya  sistem  konvektif  yang  tebal.  Konvergensi  memperlambat massa  udara  dan  membentuk  awan  konvektif  yang  menjadi  penyebab  terjadinya  hujan  es  di Kabupaten Klaten. Suhu puncak awannya mencapai -18°C. Selain itu, wilayah Jawa bagian selatan mendapat  kelembapan  yang  signifikan  dari  Samudra  Hindia  Selatan  Bagian  Timur,  sehingga semakin  meningkatkan  potensi  terbentuknya  awan  konvektif  yang  tebal  di  wilayah  Klaten  dan sekitarnya.
Kata kunci: Cumulunimbus, Himawari 8/9, Hujan Es, SATAID.

## Abstract
One of the extreme phenomena that often occurs in Indonesia is hail. Hail can occur when water vapor condenses and turns into ice particles due to the low air temperature. Hail includes local rain, which covers an area of 5-10 km, and lasts a maximum of 10 minutes. On October 21, 2021, there was  a  hail  in  Jogonalan  Klaten.  The  incident  occurred  at  around  14.30  LT.  This  study  aimed  to identify hail with a study case in the Klaten on October 21, 2021. The Himawari-8/9 satellite data was analyzed using the SATAID application and RGB true color method. The reanalysis ERA5 wind and specific humidity data were obtained from the Copernicus web and processed with climate data operator  and  Grads.  Then  other  supporting  data  used  cloud  top  temperature  data  with  band  13 Himawari 8/9, which was processed using time series. The results show cumulonimbus clouds around Klaten and Jogja, where the hail occurred. The convergence in Southern Java caused the convective system. Convergence slowed down air mass that formed deep convective clouds, which is the cause of hail in Klaten Regency. The temperature of the cloud top reached  -18°C. In Addition, Southern Java got significant moisture from the Eastern South Indian Ocean, triggering deep convective over the Klaten Area.
Keywords: Cumulunimbus, Hail, Himawari 8/9, SATAID

## Info Artikel
Status artikel: Diterima: 13 Juli 2022 Disetujui: 30 Desember 2022 Tersedia online: 31 Desember 2022

## 1. PENDAHULUAN
Cuaca  di  Indonesia  dipengaruhi  oleh  fenomena  dari  skala  global,  regional  hingga lokal,  seperti El  Nino  Southern  Oscillation (ENSO)  [1], Dipole  Mode (DM)  [2],  Madden Jullian Oscillation (MJO) [3], monsun  gelombang ekuatorial [4], Cross Equatorial Northerly Surge (CENS) [5], Borneo Vortex [6], Tropical Cyclone (TC) [7] dan fenomena skala lokal lainnya. Fenomena-fenemona tersebut dapat menyebabkan cuaca ekstrim, seperti hujan lebat yang memicu banjir dan longsor [8], puting beliung [9], angin kencang [10], dan hujan es ( hail ) [11].
Hujan es biasanya terjadi pada musim transisi atau pancaroba [12]. Indonesia terletak di daerah tropis dengan suhu udara permukaan yang relatif hangat dengan kelembapan udara yang  cukup  tinggi  di  semua  musim,  sehingga  hujan  es  cukup  sering  terjadi  di  Wilayah Indonesia [13]. Hujan es terjadi saat partikel es jatuh dari awan Cumulunimbus (Cb) yang berukuran  sangat  besar  dan  tetap  berbentuk  partikel  es  meskipun  mengalami  gesekan  di dalam  awan  [14].  Hujan  es  biasanya  ditandai  oleh  munculnya  awan  Cb  yang  menjulang tinggi  hingga  melewati freezing  level [14] . Hujan  es  biasanya  memiliki  bentuk  bola, bongkahan,  atau  serpihan  es,  dengan  diameter  mulai  dari  550  mm.  Apabila  pertumbuhan awan Cb ekstrim, maka diameter hail dapat melebihi 550 mm [15].
Hujan  es  terbentuk  dari  awan  Cb  yang  puncaknya  berada  di  bawah  titik  beku (dibawah suhu 0°C), yaitu pada ketinggian sekitar 16.000 kaki [16]. Pada tanggal 21 Oktober 2021 telah terjadi hail di Jogonalan, Klaten, Jawa Tengah sekitar pukul 14.18 WIB. Kejadian hail dapat menimbulkan kerugian di masyarakat. Namun, metode identifikasi hail terutama pada  peringatan  dini  cuaca  ekstrim  masih  belum  diketahui  dengan  jelas.  Oleh  karena  itu, penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  kejadian  hail  dengan  studi  kasus  hail  di Klaten pada tanggal 21 Oktober 2021. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi rujukan dalam pembuatan peringatan dini cuaca ekstrim.

## 2. METODE PENELITIAN
Survei telah dilakukan di Kabupaten Klaten Jawa Tengah pada tanggal 21 Oktober 2021.  Secara  astronomis,  Kabupaten  Klaten  terletak  antara  110°26'14"110°47'51"  bujur timur dan 7°32'19"7°48'33" lintang selatan. Secara umum, lokasi penelitian ditunjukkan oleh gambar 1.
Gambar 1. Lokasi penelitian.
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data satelit Himawari 8/9 Infrared (IR)  atau  Band  13  dan  data  reanalisis  ERA5  kecepatan  angin  zonal  (u),  kecepatan  angin meridional  (v),  kelembapan  spesifik  (q)  pada  lapisan  1000  mb-825  mb.  Data  reanalysis ERA5 tersebut
dapat didownload
pada
link: https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-era5-pressurelevels?tab=form.
Data satelit Himawari 8/9 IR diolah menggunakan program Satellite Animation and Interactive Diagnosis (SATAID). SATAID merupakan suatu software pada operating system (OS) windows yang berguna untuk mengolah data biner menjadi citra. Analisis citra satelit Himawari-8 digunakan untuk menampilkan sebaran awan Cb saat kejadian hail di wilayah Kota Klaten. Selain  itu,  SATAID juga  digunakan untuk  menampilkan suhu puncak awan. Adapun metode Red-Green-Blue (RGB) yang digunakan adalah produk RGB Himawari True Color .
Data  reanalisis  ERA5  u  dan  v  lapisan  925  mb  digunakan  untuk  membuat  analisis streamline , sehingga dapat diketahui pola aliran monsunnya. Adapun data u, v, dan q pada lapisan 1000 mb-825 mb digunakan untuk membuat analisis transpor kelembapan. Analisis transpor  kelembapan  dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi  atmosfer  yang  dapat  memicu terbentuknya  awan  Cb  yang  menjadi  pemicu  hail  di  Klaten.  Pengolahan  kedua  analisis tersebut  menggunakan  aplikasi climate  data  operator (cdo)  dan  grads.  Analisis transpor kelembapan  menggunakan  perintah Vertical  Integral (VINT)  pada  aplikasi GRADS . Adapaun perhitungan transpor kelembabannya dengan persamaan 1 [17] .
  1000 850 1 dp V q g Q (1)
dengan:
Q = Transpor kelembaban (kgm -1 s -1 )
𝑞 = Kelembaban spesifik (gr/kg)
V = V ektor angin horizontal
𝑔 = Percepatan gravitasi (ms -1 )

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Analisis Suhu Puncak Awan
Gambar 2 menunjukkan bahwa suhu puncak awan di wilayah kejadian hail sekitar pukul  14.30  WIB  suhu  puncak  awannya  mencapai  -18 o C.  Kondisi  ini  mengindikasikan terbentuknya  awan  Cb  yang  melebihi freezing  level .  Oleh  karena  itu,  droplet  awan  dapat bertumbuh  menjadi  lebih  besar  dan  pada  saat  jatuh  tidak  sepenuhnya  mencair  dan  masih berupa butiran es yang mencapai permukaan bumi.
Gambar 2. Suhu puncak awan di lokasi kejadian hail (7,74 o LS dan 110,58 o BT) dalam o C pada tanggal 21 Oktober 2021.

## 3.2 Pola Spasial Awan
Gambar 3 menunjukkan bahwa pola pertumbuhan awan Cb di wilayah Klaten dan sekitarnya sudah terlihat dari pukul 07.00 UTC atau 14.00 WIB. Produk RGB true color tersebut dapat menggambarkan tekstur 3 dimensi dari awan Cb, yang bergumpal-gumpal menjulang tinggi. Hal  tersebut  mengindikasikan  bahwa  awan  Cb  yang  terbentuk  melewati freezing  level
Sanjaya, W. dan Amri, S. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (2): 111 - 119
dimana droplet awan yang berupa es dapat tumbuh dengan maksimal. Produk RGB true color ini  dapat  dijadikan  salah  satu  referensi  dalam  mengidentifikasi  dan  monitoring  potensi terbentuknya hail.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Gambar 3. Citra Satelit Himawari 8/9 IR RGB True Color tanggal 21 Oktober 2021 pukul 07.00 UTC (a), 07.10 UTC (b), 07.20 UTC (c), 07.30 UTC (d), 07.40 UTC (e), 07.50 (f).

## 3.3 Analisis Streamline Angin Gradien
Gambar 4 menunjukkan bahwa pada tanggal 21 Oktober 2021 wilayah Jawa dan sekitarnya masih dominan dipengaruhi oleh monsun Australia. Namun, monsun Asia juga mulai aktif di  wilayah  Indonesia,  terutama  di  utara  ekuator.  Kondisi  ini  menandakan  bahwa  wilayah
Sanjaya, W. dan Amri, S. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (2): 111 - 119
Jawa  dan  sekitarnya,  termasuk  Klaten  sedang  berada  pada  musim  transisi  dari  musim kemarau  menjadi  musim  penghujan.  Transisi  angin  ini  menyebabkan  adanya  daerah konvergensi  di  perairan  selatan  Yogyakarta  dan  belokan  angin  di  wilayah  Klaten  dan sekitarnya.  Kondisi  ini  memicu  terbentuknya  awan  Cb  di  wilayah  tersebut  yang  menjadi pemicu terbentuknya hail di wilayah Jogonalan, Klaten, Jawa Tengah.
Gambar 4. Streamline angin gradien (925 mb) pada tanggal 21 Oktober 2021 jam 14.00 WIB, kecepatan angin dalam m/s.

## 3.4 Analisis Transpor Kelembapan Lapisan Bawah
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  pada  tanggal  21  Oktober  2021  pukul  14.00  WIB  wilayah Jawa  bagian  selatan  mendapat  transpor  kelembapan  yang  besar  dari  Samudera  Hindia sebelah selatan Pulau Jawa.
Gambar 5. Transpor kelembapan lapisan bawah pada tanggal 21 Oktober 2021 jam 14.00 WIB.

## 4. SIMPULAN
Pada tanggal  21 Oktober 2021 wilayah  Klaten dan sekitarnya berada pada musim  transisi dari  musim  kemarau  ke  musim  pengujan  (pancaroba).  Kondisi  ini  memicu  adanya  daerah konvergensi di perairan selatan Jawa dan belokan angin di Klaten dan sekitarnya. Selain itu, adanya transpor kelembapan yang besar dari Samudera Hindia sebelah selatan Jawa semakin meningkatkan  potensi  terbentuk deep  convective yang  menjadi  pemicu  terjadinya  Hail  di Jogonalan, Klaten, Jawa Tengah. Metode RGB true color dapat menggambarkan tekstur dari deep convective yang terbentuk di Klaten dan sekitarnya. Namun, untuk kajian selanjutnya dapat dibandingkan dengan Metode RGB lainnya.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
. [1]  S. C. Peatman, J. Schwendike, C. E. Birch, J. H. Marsham, A. J. Matthews, dan G.-Y. Yang, “A local-to-large scale view of Maritime Continent rainfall: control by ENSO, MJO  and  equatorial  waves,” Journal  of  Climate ,  hlm.  1–52,  Sep  2021,  doi: 10.1175/JCLI-D-21-0263.1.
[2]  X. Li, Y. Tang, X. Song, dan T. Liu, “Decadal variation of the rainfall predictability over the maritime continent  in  the wet  season,” Journal  of  Climate ,  hlm.  1–21,  Apr 2022, doi: 10.1175/JCLI-D-21-0862.1.
Sanjaya, W. dan Amri, S. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (2): 111 - 119
[3]  M.-S.  Ahn,  D.  Kim,  Y.-G.  Ham,  dan  S.  Park,  “Role  of  Maritime  Continent  Land Convection on the Mean State and MJO Propagation,” Journal of Climate , vol. 33, no. 5, hlm. 1659–1675, Mar 2020, doi: 10.1175/JCLI-D-19-0342.1.
[4]  S. Amri, F. R. Fajary, dan T. W. Hadi, “Analysis of Synoptic Disturbance in Maritim Continent Using Spherical Harmonics Transformation Method,” J.Agromet , vol. 34, no. 2, hlm. 89–99, Sep 2020, doi: 10.29244/j.agromet.34.2.89-99.
[5]  B.  P.  Dewi  dan  S.  Amri,  “Pengaruh  Cross-Equatorial  Northerly  Surge  terhadap Kejadian Banjir di Jakarta (Studi Kasus 31 Desember 2019  - 1 Januari 2020),” JIIF , vol. 6, no. 1, hlm. 41–52, Feb 2022, doi: 10.24198/jiif.v6i1.37914.
[6]  C.-P. Chang, M.-M. Lu, dan H. Lim, “Monsoon Convection in the Maritime Continent: Interaction of Large-Scale Motion and Complex Terrain,” Meteorological Monographs , vol. 56, hlm. 6.1-6.29, Apr 2016, doi: 10.1175/AMSMONOGRAPHS-D-15-0011.1.
[7]  Z. Li, W. Yu, K. Li,  B. Liu, dan G. Wang, “Modulation of interannual variability of tropical  cyclone  activity  over  Southeast  Indian  Ocean  by  negative  IOD  phase,” Dynamics  of  Atmospheres  and  Oceans ,  vol.  72,  hlm.  62–69,  Des  2015,  doi: 10.1016/j.dynatmoce.2015.10.006.
[8]  S. Liang, D. Wang, A. D. Ziegler, L. Z. X. Li, dan Z. Zeng, “Madden–Julian Oscillation- induced extreme rainfalls constrained by global warming mitigation,” npj Clim Atmos Sci , vol. 5, no. 1, hlm. 67, Agu 2022, doi: 10.1038/s41612-022-00291-1.
[9]  A. R. Anam dan S. Amri, “Analisis Kejadian Angin Puting Beliung Menggunakan Citra Satelit Himawari-8 (Studi Kasus Kota Bogor, Jawa Barat 21 September 2021),” SLJIL , vol. 6, no. 2, hlm. 1456, Des 2021, doi: 10.36418/syntax-literate.v6i2.5276.
[10]  F.  Asfahanif  dan  S.  Amri,  “Analisis  Peristiwa  Angin  Kencang  dengan  Citra  Satelit Himawari-8 (Studi Kasus: Bangkalan, 17 Oktober 2021),” 2022.
[11]  X.  Ni,  C.  Liu,  D.  J.  Cecil,  dan  Q.  Zhang,  “On  the  Detection  of  Hail  Using  Satellite Passive  Microwave  Radiometers  and  Precipitation  Radar,” Journal  of  Applied Meteorology  and  Climatology ,  vol.  56,  no.  10,  hlm.  2693–2709,  Okt  2017,  doi: 10.1175/JAMC-D-17-0065.1.
[12]  A. Ali dan U. Sa’adah, “Implementasi Metode Deteksi Hujan Es Berbasis Data Radar Cuaca Menggunakan Algoritma Severe Hail Index (SHI),” JFU , vol.  11, no. 3, hlm. 380–386, Jul 2022, doi: 10.25077/jfu.11.3.380-386.2022.
[13]  M. D. Anggoro dan B. Pramujo, “KAJIAN WAKTU HIDUP DAN PERGERAKAN AWAN KONVEKTIF BERBASIS CITRA RADAR DAN MODEL ECMWF,” jmkg , vol. 4, no. 3, hlm. 24–31, Apr 2019, doi: 10.36754/jmkg.v4i3.50.
[14]  K. A. Browning, “The Structure and Mechanisms of Hailstorms,” dalam Hail: A Review of Hail Science and Hail Suppression , G. B. Foote dan C. A. Knight, Ed. Boston, MA: American  Meteorological  Society,  1977,  hlm.  1–47.  doi:  10.1007/978-1-935704-30- 0_1.
[15]  A. Fadholi, “Analisa Kondisi Atmosfer pada Kejadian Cuaca Ekstrem Hujan Es,” 2012. [16]  M. Karmini, “HUJAN ES (HAIL) DI JAKARTA, 20 APRIL 2000,” vol. 1, no. 1, 2000.
Sanjaya, W. dan Amri, S. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (2): 111 - 119
[17]  M. I. Lélé, L. M. Leslie, dan P. J. Lamb, “Analysis of Low-Level Atmospheric Moisture Transport Associated with the West African Monsoon,” Journal of Climate , vol. 28, no. 11, hlm. 4414–4430, Jun 2015, doi: 10.1175/JCLI-D-14-00746.1.