## ANALISA POTENSI CURAH HUJAN BERDASARKAN DATA DISTRIBUSI AWAN DAN DATA TEMPERATURE BLACKBODY DI KOTOTABANG SUMATERA BARAT
( Analysis of Rainfall Potency Based on Cloud Distribution and temperature Blackbody Data in Kototabang, West Sumatera)
A.Turyanti 1, I. Sunarsih 1 dan E. Hermawan 2
1 Departemen Geofisika dan Meteorologi FMIPA IPB
2 LAPAN Bandung

## ABSTRAK
Curah hujan  Sumatera Barat  selain dipengaruhi oleh  sirkulasi  monsoon, juga dipengaruhi oleh  posisinya  yang  dilalui  garis  khatulistiwa  serta  kondisi  topografi  lokal  yang  berpegunungan. Penelitian  ini  mengkaji  tentang  karakteristik  curah  hujan  wilayah  Sumatera  Barat  khususnya Kototabang  berdasar  distribusi  awan  dan Temperature  Black  Body (TBB).  Data  curah  hujan  yang dianalisa adalah data curah hujan bulan Januari dan Februari 2004 (menjelang musim hujan), serta bulan Juli dan  Agustus 2004 (musim  kemarau). Hasil  kajian  menunjukkan bahwa  intensitas curah hujan mulai meningkat pada akhir bulan Februari, dan didukung oleh data kondisi awan dari XDR yang  menunjukkan  pada  waktu  tersebut  awan  yang  tumbuh  adalah  awan-awan  konvektif  yang berpotensi  menjadi  hujan,  serta  grafik  suhu  puncak  awan  (TBB)  yang  meningkat  tajam.  Pada musim kemarau, curah hujan yang rendah terjadi mulai pertengahan Juli.  Pada periode  3 Agustus sampai  12  Agustus  tidak  terjadi  hujan.    Jumlah  awan  yang  terbentuk  pada  saat  musim  kemarau lebih banyak dibandingkan musim hujan tetapi tidak potensial untuk terjadi hujan lebat. Data TBB pada  periode  ini  menurun  drastis  yang  menunjukkan  suhu  puncak  awan  yang  rendah,  tidak berpotensi untuk terjadi hujan.
Kata kunci : curah hujan, distribusi awan, suhu puncak awan, musim hujan, musim kemarau

## ABSTRACT
Precipitation in West Sumatera was influenced by  monsoon circulation and its position in equator,  and  also  the  topography  of  Bukit  Barisan.  This  study  is  designed  to  learn  more  about characteristics  of  precipitation  in  West  Sumatera  (case  study  in  Kototabang)  using  cloud distribution data from XDR and Temperature Black Body (TBB). The result shows the precipitation increase on the end of February, and XDR data represents the clouds are convective, and also TBB data increasing at the same time.  This is the early of rainy season in West Sumatera.  On the other season, in the  middle of July, the intensity of precipitation  decreased, and XDR data shows  much clouds  are  formed,  but  the  rainfall  wasvery  rare  until  August.  The  TBB  data  also  represents decreasing of top clouds temperature, so dry season in West Sumatera begin in the middle of July.
Key words : precipitation, clouds distribution, top cloud temperature, rainy season, dry season
Penyerahan naskah: 12 Agustus 2007 Diterima untuk diterbitkan : 10  Oktober 2007

## PENDAHULUAN
Pola fluktuasi curah hujan di Indonesia secara umum sangat dipengaruhi oleh pergerakan ITCZ (Intertropical Convergence Zone), disamping itu dipengaruhi pola oleh kondisi lokal setempat seperti topografi. Sumatera Barat merupakan salah satu provinsi di Indonesia yang curah hujannya dipengaruhi oleh  sistem monsoon, yaitu sistem sirkulasi udara yang berbalik arah secara musiman yang disebabkan oleh perbedaan sifat termal antara benua dan lautan. Namun demikian akibat dari posisinya secara geografis dilalui oleh garis khatulistiwa (0o lintang), dikenal pula pola ekuatorial, sehingga  bentuk  pola  curah  hujannya  memiliki  2  puncak  (bimodal).    Selain  itu,  kondisi  topografi Sumatera  bagian  barat  yang  berpegunungan  (Gambar  1)  juga  turut  mempengaruhi  karakteristik curah hujannya.
Karakteristik curah hujan dapat dianalisa dari kondisi atau distribusi awan yang terbentuk. Dengan  demikian  potensi  hujan  di  suatu  wilayah  dapat  dipelajari  berdasar  karakteristik  awan. Dewasa  ini  kemajuan  teknologi  sangat  membantu  analisa  tersebut,  sebagai  contoh  dengan  adanya radar.    Namun  demikian  perlu  adanya  validasi  atau  paling  tidak  perbandingan  antara  hasil  analisa menggunakan  data  radar,  dengan  hasil  observasi  di  lapangan.    Sehubungan  dengan  hal  tersebut, studi kasus sederhana dicoba untuk salah satu daerah di Sumatera Barat.
Gambar 1. Peta Provinsi Sumatera Barat
Sumatera  Barat  merupakan  wilayah  yang  sebagian  besar  topografinya  pegunungan  dan dataran  tinggi.    Bukit  Barisan  yang  membujur  dari  barat  laut  ke  tenggara  Pulau  Sumatera  terdiri 63.8%  dari  luas  daerah  Pegunungan  Bukit  Barisan  dengan  ketinggian  3.000  meter  di  atas permukaan laut.  Satuan bentuk fisiografis daerah Sumatera Barat umumnya  mengikuti garis pantai Barat dengan arah  barat laut ke tenggara. Kototabang merupakan suatu kawasan di Sumatera Barat dengan  letak  geografisnya  antara  0.20o  LS  dan  100.32oBT  yang  memiliki  fasilitas  radar  yang lengkap  sehingga  karakteristik  curah  hujannya  dapat  dengan  mudah  diteliti.    Hujan  yang  turun  di
kawasan Kototabang dipengaruhi oleh kondisi alam seperti lautan yang akan mengalami penguapan dan menghasilkan awan, selain itu juga oleh kondisi topografi yang berpegunungan.
Adapun tujuan dari studi ini  adalah untuk   menganalisis distribusi  awan  dari data XDR ( X-Band  Doppler  Radar )  dan  dan  TBB  ( Temperature  Black  Body )  serta  membandingkannya dengan  data  dari  MAWS  ( Mini  Automatic  Weather  Station ),  ORG  ( Optical  Rain  Gauge )  dan menduga potensi hujan menjelang musim hujan dan musim kemarau di kawasan Kototabang

## METODOLOGI
Data  yang  diperlukan  untuk  mengenal  karakteristik  curah  hujan  (CH)  Sumatera  Barat khususnya  Kototabang  adalah  data  curah  hujan, Temperature  Black  Body (TBB)  dan X-Band Doppler Radar (XDR).   Data XDR dalam format gambar selama periode Januari  – Februari 2004 dan Juli –  Agustus  2004,  diperoleh  dengan  cara  mendownload  dari  website http://rslab.riko.shimane-u.ac.jp/CPEA.campaign/  yang  digunakan  untuk  membandingkan  kondisi awan dengan besarnya curah hujan yang turun.
Data curah hujan yang dianalisa adalah data curah hujan bulan Januari dan Februari 2004, serta bulan Juli dan Agustus 2004.  Data curah hujan diolah dengan menggunakan Matlab Versi 7.1 untuk  mengkaji  fluktuasi  intensitas  curah  hujan  yang  terjadi.    Sementara  data Temperature  Black Body (TBB)  diperlukan  untuk  mengetahui  dan  membandingkan  antara  TBB  dengan  keadaan  dan distribusi  awan dari data XDR. X-band Doppler Radar (XDR) merupakan hasil pengembangan dari Boundary  Layer  Radar  yang  merupakan  Doppler  Pulse  monostatik  radar  yang  beroperasi  pada frekuensi  sekitar  9450  MHz dengan  menggunakan peak  power sekitar  40  kW  (EAR  Management Group  2002;  Hermawan  2007).    XDR  dirancang  khusus  untuk  memantau  distribusi  awan  -  awan penghasil  hujan  terutama  dalam  jarak  sekitar  68  km,  dan  dapat  menampilkan  pergerakan  awan hingga radius 100 kilometer.
Data X-Band Doppler Radar (XDR) selama periode Januari – Februari dan Juli – Agustus dibuat  animasinya  dengan  menggunakan  Micromedia  Flash  MX  supaya  terlihat  distribusi, perubahan pergerakan dan potensi awan yang akan menghasilkan hujan lebat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sumatera  Barat  termasuk  Kototabang  mengalami  dua  puncak  musim  hujan  selama setahun  yang  dinamakan  pola  hujan  ekuatorial.    Menurut  penelitian  Sipayung  dkk  (2007)  curah hujan maksimum di Sumatera Barat terjadi setelah Maret dan setelah September.
Berdasarkan data curah hujan yang terukur dari MAWS dan ORG terlihat bahwa intensitas curah hujan yang dihasilkan pada periode  Januari - Februari cukup besar yaitu sekitar 40 mm/hari dengan curah hujan maksimum sebesar 73,2 mm/hari pada tanggal 21 Februari (Gambar 2).  Data XDR  menunjukkan  distribusi  atau  potensi  awan  menghasilkan  hujan,  yang  ditunjukkan  dengan degradasi warna.  Warna biru menunjukkan awan tersebut tidak menghasilkan potensi hujan, warna kuning  menunjukkan  kurang  menghasilkan  hujan  dan  warna  merah  menunjukkan  awan  tersebut memiliki potensi menghasilkan hujan lebat.  Pada saat curah hujan maksimum, distribusi awan yang terlihat  dari  data  XDR  (Gambar  3)  menunjukkan  bahwa  awan–awan  tersebut  memiliki  potensi untuk menghasilkan hujan lebat.

## Gambar 2.  Grafik Curah Hujan pada Musim Hujan
Berdasarkan  data  XDR  pada  bulan  Januari  dan  Februari  sebagian  besar  awan  konvektif, yang ditunjukkan dengan warna merah. Keawanan di dekat ekuator pada bulan Januari dan Februari cukup  tinggi  yang  disebabkan  oleh  konvergensi  massa  udara  dari  dua  belahan  bumi  (ITCZ atau Inter Tropical Convergence Zone ).  Sumatera Barat berada di dekat ekuator sekaligus dekat lautan yang memberikan peran cukup besar dalam pembentukan uap air yang menghasilkan awan  – awan konvektif.    Variasi  harian  keawanaan  terlihat  di  atas  daratan  dan  lautan.    Di  atas  daratan  pada umumnya keawanan maksimum terjadi di siang hari sampai sore hari yang diakibatkan oleh proses konveksi  terutama  di  daerah  tropis.    Keawanan  minimum  terjadi  pada  malam  hari  ketika  udara mulai stabil karena turunnya suhu permukaan bumi (Hidayati 2003).
Gambar  3.  Kondisi Awan Berdasarkan Data XDR pada Tanggal 21 Februari pukul 16:20:20 – 16:26:53 Waktu Setempat
Sekitar  awal  Januari  curah  hujan  di  kawasan  Kototabang  sangat  rendah  bahkan  tidak mengalami hujan.  Berdasarkan data distribusi awan, awan yang terbentuk cukup besar akan tetapi tidak menghasilkan hujan.  Hal tersebut dikarenakan awan – awan yang terbentuk dipengaruhi oleh adveksi  panas  yang  mengakibatkan  awan  –  awan  tersebut  kembali  menghangat  dan  tidak menghasilkan  hujan.    Selain  itu,  pada  bulan  tersebut  posisi  semu  matahari  masih  jauh  di  Selatan, sehingga massa udara cenderung menuju ke selatan tempat dimana ITCZ terbentuk.
Curah  hujan  yang  tinggi  terjadi  pada  bulan  Februari  yang  menunjukkan  bahwa  tingkat penguapan  di  wilayah  Kototabang  pada  saat  itu  cukup  tinggi.    Hal  ini  juga  merupakan  pengaruh adanya ITCZ di sekitar kawasan Sumatera Barat.  Besarnya penguapan dipengaruhi oleh suhu laut dan  kondisi  atmosfer  diatasnya  yang  dapat  dilihat  dari  besarnya  fluks  bahang  laten  dan  uap  air. Pengeluaran  bahang  sebagai  proses  perpindahan  bahang  dari  lautan  ke  atmosfer  menimbulkan pendinginan  permukaan  laut  yang  besarnya  sebanding  dengan  besarnya  penguapan.    Menurut Ptridge dan Ma’sum (2002) laju penguapan sebagai perpindahan bahang dari lautan ke atmosfer di daerah Sumatera Barat rata – rata sebesar 1 m/tahun atau sekitar 3 mm/hari.
Gambar 4.  Grafik Curah Hujan pada Musim Kemarau
Pada  saat  musim  kemarau,  berdasarkan  data  MAWS  dan  ORG,  curah  hujan  pada  bulan Juli dan Agustus mengalami curah hujan yang rendah dari mulai pertengahan Juli.  Minggu pertama Juli masih mengalami hujan yang berkelanjutan meskipun curah hujannya rendah.  Pada tanggal 6 Juli  2004  terjadi  curah  hujan  maksimum  yaitu  47.2  mm/hari  dari  hasil  pengukuran  MAWS  dan 36.64 mm/hari dari ORG.  Grafik intensitas curah hujan dapat dilihat pada Gambar 4 dan distribusi awan  pada  Gambar  5.    Awan  yang  terbentuk  pada  tanggal  6  Juli  2004  memiliki  potensi  untuk menghasilkan hujan.
Pada  periode    3  Agustus  sampai  12  Agustus  tidak  terjadi  hujan  sehingga  pada  grafik terlihat  adanya break .    Awan  –  awan  yang  terbentuk  pada  saat  musim  kemarau  lebih  banyak dibandingkan  musim  hujan.    Walaupun  demikian  awan  tersebut  tidak  memiliki  potensi  untuk menghasilkan hujan lebat .
Temperature Black Body (TBB) merupakan suhu di puncak awan yang menjadi indikator pembentukan awan konveksi.  Puncak awan merupakan tinggi maksimum dari suatu awan vertikal (Stull  1995).    Sedangkan  menurut  Anthes  (1995),  puncak  awan  tercapai  ketika  kondisi  suhu lingkungan  sama  atau  lebih  dari  kantong  udara  (atmosfer  stabil).    Berdasarkan  data Temperature Black Body pada tahun 2004 di atas Kototabang, fluktuasi TBB pada awal musim hujan dan musim kemarau relatif konstan.
Gambar    5.    Kondisi  Awan  Berdasarkan  Data  XDR  pada  Tanggal  6  Juli  2004  pukul  17:00:00  – 17:06:53 Waktu Setempat ( Local Time )
Semakin  besar  TBB  maka  curah  hujan  yang  terjadi  semakin  besar.    Hal  tersebut  terbukti pada TBB di  akhir  Februari  mengalami  kenaikan  dan  curah  hujan  yang  terukur  pada  MAWS  dan ORG  semakin  besar.    Begitupun  pada  musim  kemarau,  di  akhir  Agustus  TBB  mengalami penurunan sehingga curah hujan  yang turun semakin rendah.  Berdasarkan  Gambar 6, grafik TBB meningkat tajam pada 12 hari terakhir  untuk  musim  hujan.   Hal tersebut  sesuai dengan  Gambar  2 pada akhir Februari terjadi peningkatan curah hujan.  Sebaliknya pada musim kemarau suhu puncak awan  mengalami  penurunan  pada  19  hari  terakhir  dan  sesuai  dengan  Gambar  2  terjadi  penurunan curah hujan.
Gambar 6.  Grafik Time Series Temperature Black Body di Atas Kototabang
Berdasarkan  suhunya,  awan  dibedakan  atas  awan  hangat  ( warm  clouds )  dan  awan  dingin atau  beku  ( freezing  clouds ).    Awan  hangat  hingga  mencapai  puncaknya  terdiri  butir  –  butir  air bersuhu > 0 oC.  Sedangkan awan dingin atau beku terdiri dari butir – butir es dan butir – butir air bersuhu  <  0  oC.    Berdasarkan  data  TBB,  awan  yang  terbentuk  di  atas  Kototabang  merupakan sebagian  besar  merupakan  awan  dingin  karena  suhunya  kurang  dari  0  oC.    Awan  dingin  yang terbentuk  pada  awal  Januari  (1  -  5  Januari  2004)  tidak  menghasilkan  hujan.    Hal  tersebut  diduga dikarenakan adanya adveksi udara panas yang berasal dari Lautan Hindia.
Atmosfer  terdiri  dari  beberapa  lapisan,  diantaranya  troposfer,  stratosfer  mesosfer,  dan termosfer.    Troposfer  merupakan  lapisan  paling  bawah  yang  terdapat  pada  ketinggian  mulai  dari permukaan laut hingga ketinggian 8 km di daerah kutub dan 16 km di daerah ekuator.  Rata  – rata ketinggian puncak troposfer adalah 12 km.  Pada atmosfer normal, suhu troposfer berubah dari 15 oC pada permukaan laut menjadi -60 oC di puncak troposfer (Nasir 1993).  Berdasarkan data TBB, suhu  di  atas  Kototabang    sebagian  besar  kurang  dari  -60oC  maka  awan  yang  terbentuk  berada  di lapisan troposfer.

## KESIMPULAN
Analisis karakteristik curah hujan di atas Sumatera Barat, berdasar data curah hujan hasil pengukuran Mini  Automatic  Weather  Station (MAWS)  dan Optical  Rain  Gauge (ORG), menunjukkan  bahwa  intensitas  curah  hujan  pada  periode  Januari  -  Februari  rata-rata  sekitar  40 mm/hari.    Sekitar  awal  Januari  curah  hujan  di  kawasan  Kototabang  sangat  rendah  bahkan  tidak mengalami  hujan,  namun  curah  hujan  mulai  meningkat  pada  akhir  bulan  Februari,  yang menunjukkan awal  musim  hujan di kawasan Sumatera Barat khusunya Kototabang.    Berdasarkan data  distribusi  awan,  awan  yang  terbentuk  cukup  besar  akan  tetapi  tidak  potensial  menghasilkan hujan,  tetapi  data  XDR  pada  bulan  Februari  menunjukkan  adanya  distribusi  awan  yang  memiliki potensi untuk menghasilkan hujan lebat.
Pada bulan Juli dan Agustus berdasarkan data MAWS dan ORG, curah hujan rendah dari mulai pertengahan Juli.  Pada  awal Juli  masih terjadi curah hujan  sebesar 47.2  mm/hari  dari hasil
pengukuran  MAWS  dan    36.64  mm/hari  dari  ORG.    Awan  yang  terbentuk  pun  masih  memiliki potensi untuk  menghasilkan  hujan. Sedangkan pada bulan  Agustus, periode  3 sampai 12 Agustus tidak  terjadi  hujan  yang  ditunjukkan  oleh break pada  grafik.  Data  XDR    menunjukkan  distribusi atau  sebaran  awan  yang  ada  di  atas  Kototabang  relatif  lebih  banyak  dibandingkan  dengan  bulan Februari,  tetapi  tidak  menghasilkan  hujan,  karena  bukan  awan  yang  potensial  untuk  terjadinya hujan.  Dengan demikian musim kemarau dimulai pada pertengahan Juli.
Berdasarkan  hasil  pemantauan  data Temperature  Black  Body (TBB)  umumnya  awan  – awan yang terbentuk di atas Kototabang adalah awan – awan tinggi yang dicirikan oleh awan-awan dingin (< 0 oC) yang relatif konstan.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  2001.  Data.  http://www.osakac.ac.jp/labs/sibagaki/sibagaki/2001- maws [14 November 2007].
Anthes, R.A.  1995.  Aerographer and Meteorology. http://www.tpub.com.  [24 November 2007].
EAR Management Group.  2002.  Rain Distribution Observed with an X-Band Radar at Equatorial Atmosphere  Observatory.    http://www.rish  .kyoto-u.ac.jp/ear/x-radar/index.html  [12  Juli 2007].
Hermawan, E.  2007.  Toward The Establishment of Hydrometeorological Array for Intraseasonal Variations Monsoon Automonitoring.  Jakarta: Badan Pengkajian dan Penerapan
Teknologi.
Hidayati, R.  1993.  Pembentukan Awan dan Hujan. Di dalam: Handoko, editor. Klimatologi dasar . Jakarta: PT Dunia Pustaka Jaya Pr. hlm. 97 - 122.
Nasir, A.A.  1993.  Atmosfer.  Di dalam: Handoko, editor. Klimatologi dasar .  Jakarta: PT Dunia Pustaka Jaya Pr. Hlm 11 – 23.
Patridge, I.J dan M.  Ma’sum.  2002. Kapan Hujan Turun? Dampak Osilasi Selatan dan EL Nino di Indonesia. Brisbane:  Departemen of Primary Industries Quensland Publishing Service.
Sipayung dkk.  2007.  Analisis Pola Curah Hujan Indonesia Berbasis Luaran Model Sirkulasi Model (GCM). Jurnal Sains Dirgantara 4: 145 - 154.
Stull, R. 1995. Meteorology Today for Scientist and Engineers .  New York: West Publishing co.
Wikipedia.  2007.  West Sumatera.  http://en.wikipedia.org/wiki/Image:IndonesiaWestSumatra.png [18 September 2007].