Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde Melalui Analisis Komponen Utama Dan Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung)
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
RINGKASAN
SATRIYANI. Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama
dan Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung). Dibimbing oleh AHMAD BEY dan SONNI
SETIAWAN.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi aktifitas makhluk hidup di bumi, maka dilakukan kajian
tentang unsur yang mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara,
dan kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut mempengaruhi karakteristik atmosfer sebagai
pembentuk cuaca. Objek studi ini hanya melibatkan unsur medan angin mencakup komponen
zonal dan meridional sebagai objek utama yang akan dikaji, serta suhu udara dan kelembaban
sebagai objek penunjang. Data angin dalam komponen zonal (u) dan meridional (v) diolah dengan
teknik eigen dan analisis spektrum sehingga didapatkan profil vertikal vektor eigen dan periode
dinamika atmosfer.
Hasil analisis data radiosonde Bandung pada waktu pengamatan 10 April-9 Mei 2004 dengan
ketinggian 1 km sampai 30 km menunjukkan bahwa berdasarkan perbandingan nilai eigen untuk
komponen angin zonal dan meridional, dinamika angin dalam komponen zonal lebih mendominasi
daripada dinamika angin meridional. Hal ini dapat dijelaskan oleh fenomena yang utama saja yaitu
nilai eigen komponen utama pertama, dinamika angin meridional hanya memberikan kontribusi
sebesar 27,9% atau hampir sepertiga terhadap dinamika angin zonal. Berdasarkan keempat vektor
eigen angin zonal dapat dikatakan bahwa pada lapisan troposfer-bawah (1-6 km) selama periode
pengamatan yaitu peralihan angin monsun barat ke monsun timur, angin berhembus dengan skala
sangat kecil, serta dari pola keempat vektor eigen tampak tidak adanya dinamika angin.
Tropopause terdapat pada ketinggian 17-18 km. Pada lapisan troposfer-tengah zona angin timuran
lebih mendominasi di ketinggian 10-16 km dengan intensitas tertinggi terjadi di ketinggian 14 km
dan pada ketinggian 15-16 km terdapat osilasi angin zonal dengan periode 7,5 hari yang bergerak
ke timur. Ketika memasuki troposfer-atas hingga tropopause osilasi angin zonal dengan periode
7,5 hari ini mengalami penguatan kemudian setelah ketinggian 18 km osilasi zonal berperiode 7,5
hari mengalami peredaman akibat adanya shear angin timuran. Distribusi vektor eigen pertama
angin meridional yang memberikan kontribusi dinamika angin sebesar 15,8% dari keseluruhan
pergerakan angin, dan terkonsentrasi di lapisan troposfer-tengah hingga troposfer-atas (7-17 km)
dimana angin meridional bergerak ke arah selatan. Pergerakan angin meridional ke arah selatan
merupakan manifestasi dari sel Hadley.
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
G 24102033
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul
: Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan
Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung)
Nama
: Satriyani
NRP
: G 24102033
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Sonni Setiawan, M.Si
NIP. 132321569
Prof. Dr. Ahmad Bey
NIP. 130543586
Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. Sc
NIP. 131473999
Tanggal Disetujui:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Desember 1984, merupakan anak keempat dari
empat bersaudara, putri dari pasangan Bapak Yahya Suryadi dan Ibu Murniati.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMUN 47 Jakarta Selatan dan pada tahun yang sama
melanjutkan kuliah ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Penulis diterima di
Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di Himpunan Mahasiswa
Agrometeorologi (HIMAGRETO) IPB sebagai anggota.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah S.W.T, yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya serta begitu banyak nikmat yang tak terhingga jumlahnya.
Hanya dengan ridha dan kemudahan yang diberikan-Nya sehingga karya ilmiah dengan topik
“Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan Analisis
Spektrum (Studi Kasus Bandung)‘’ berhasil diselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam
terpanjat ke hadirat Nabi Muhammad S.A.W yang telah menunjukkan cahaya kebenaran. Semoga
penelitian ini dapat memperkaya pengetahuan pada bidang meteorologi dinamik.
Tidak lupa penulis turut mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ahmad Bey selaku pembimbing pertama, yang telah memberikan bimbingan
dan pengarahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Sonni Setiawan, M.Si selaku pembimbing kedua, yang selalu dengan sabar
memberikan bimbingan, pengarahan, dan ilmu kepada penulis sejak awal kegiatan tugas akhir
hingga skripsi ini selesai.
3. Kedua orang tua (mama dan bapak) dan seluruh keluarga (mas Tisna, mas Weweng, mba
Neng) yang telah memberikan dukungan penuh, doa, dan kasih sayang kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan baik.
4. Bapak Sobri Effendy, M.Si selaku pembimbing akademik dan penguji dalam ujian tugas
akhir.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, atas
bimbingan, semangat dan pengetahuan.
6. Staf Tata Usaha atas kerjasamanya dalam membantu kelancaran penulis selama masa studi.
7. RISH-Kyoto University dan Shimane University Jepang, yang telah menyediakan data
radiosonde.
8. Teman-teman mahasiswa GFM angkatan 39 yang telah banyak membantu dan mendukung
penulis dalam penyusunan skripsi ini. Penulis ucapkan banyak terima kasih atas masa-masa
indah yang telah penulis rasakan selama menjalankan studi di IPB.
9. A’ Haries Satyawardhana, yang dengan sabar dan setia memberikan segala bantuan, doa,
semangat dan kasih sayang kepada penulis sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
Akhir kata, penulis hanya bisa menyampaikan bahwa tanpa pihak-pihak di atas, skripsi ini
tidak akan selesai dengan baik, semoga Allah S.W.T membalas semua kebaikan pihak-pihak
tersebut. Penulis menyadari tulisan karya ilmiah ini masih jauh dalam kesempurnaan, namun
demikian penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya.
Bogor, Mei 2007
Penulis
i
DAFTAR ISI
i
ii
ii
iii
iii
KATA PENGANTAR ...........................................................................................................................
DAFTAR ISI ..........................................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................................................
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................................
I.
II.
III.
IV.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................................
1.2. Tujuan ...............................................................................................................................
1
1
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Lapisan Atmosfer.................................................................................................
2.2. Angin Gunung dan Angin Lembah....................................................................................
2.3. Monsun .............................................................................................................................
2.4. Gelombang Stratosfer Ekuatorial......................................................................................
2.5. QBO (Quasi-Biennial Oscillation)....................................................................................
1
1
2
2
2
METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................................................
3.2. Bahan dan Alat ..................................................................................................................
3.3. Metode ..............................................................................................................................
3.3.1. Analisis Komponen Utama.......................................................................................
3.3.2. Analisis Spektrum/Spektral......................................................................................
3.3.3. Analisis Fenomena Meteorologi Dinamik................................................................
3
3
3
3
5
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Keadaan Geografis dan Status Klimatologis Data.............................................................
4.2. Karakteristik Variabel Atmosfer........................................................................................
4.2.1. Troposfer-Bawah......................................................................................................
4.2.2. Troposfer-Atas dan Stratosfer-Bawah......................................................................
4.3. Analisis Komponen Utama................................................................................................
4.3.1. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Zonal......................................................................
4.3.2. Analisis Vektor Eigen 2 Angin Zonal......................................................................
4.3.3. Analisis Vektor Eigen 3 Angin Zonal......................................................................
4.3.4. Analisis Vektor Eigen 4 Angin Zonal......................................................................
4.3.5. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Meridional.............................................................
6
7
7
8
9
10
10
11
11
11
13
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Keterangan
Gambar Diagram Alur Penelitian...........................................................................................................
Gambar Peta Wilayah Penelitian ...........................................................................................................
Gambar Time Height Section Komponen Angin Zonal Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.............
Gambar Time Height Section Komponen Angin Meridional Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004....
Gambar Time Height Section Kelembaban Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004................................
Gambar Time Height-Section Suhu Udara Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Zonal.............................................................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Meridional....................................................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen Angin Zonal Bandung (10 April - 9 Mei 2004)......................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen 1 Angin Meridional Bandung (10 April - 9 Mei 2004)...........................
ii
Hal.
6
6
7
7
7
8
9
9
12
13
DAFTAR TABEL
Tabel
1.
Keterangan
Nilai Eigen 8 Komponen Utama Angin Zonal dan Meridional............................................
Hal.
9
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Keterangan
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Kelembaban pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 1 km................................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 21 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 22 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 23 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 24 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 15 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 16 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 17 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 18 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 18 km....................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 18 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 21 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 22 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 24 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 13 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 14 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 15 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 16 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 1..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 2..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 3..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 4..................................................................................
Analisis Spektral Angin Meridional Komponen Utama 1...........................................................................
Profil Vertikal Angin Zonal Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004).....................................................
Profil Vertikal Angin Meridional Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Zonal Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Meridional Bandung (10 April – 9 Mei 2004)..................................
Gambar Time Height Section Suhu Udara Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Kelembaban Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
iii
Hal.
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
23
24
25
I. PENDAHULUAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara tropis yang
memiliki fenomena meteorologi yang
menarik untuk diteliti, karena letak geografis
Indonesia yang berada di antara dua
samudera yaitu Samudera Hindia dan
Pasifik, serta dua benua yaitu Benua Asia
dan Australia. Indonesia dipengaruhi
berbagai fenomena atmosfer baik fenomena
lokal maupun fenomena global seperti
Monsun, ENSO, dan QBO (Quasi-Biennial
Oscillation), serta karakteristik meteorologi
daerah tropis berdampak pada pola cuaca di
wilayah Indonesia.
Atmosfer
sangat
penting
bagi
kehidupan makhluk hidup, karena tanpa
atmosfer makhluk hidup tidak akan dapat
bertahan hidup. Atmosfer juga berperan
sebagai pelindung kehidupan di bumi dari
radiasi matahari yang kuat pada siang hari
dan mencegah hilangnya panas ke ruang
angkasa pada malam hari. Oleh karena itu
meteorologi menarik untuk dikaji karena
salah satu lapisan atmosfer yaitu troposfer
merupakan tempat dari sebagian besar
gejala-gejala cuaca terjadi.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi
aktifitas makhluk hidup di bumi, maka
dilakukan kajian tentang unsur-unsur yang
mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara,
tekanan udara, kelembaban udara, dan
kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut
mempengaruhi
karakteristik
atmosfer
sebagai pembentuk cuaca. Objek studi ini
hanya melibatkan unsur medan angin
mencakup komponen zonal dan meridional
sebagai objek utama yang akan dikaji, serta
suhu udara dan kelembaban sebagai objek
penunjang.
2.1 Struktur Lapisan Atmosfer
Atmosfer adalah lapisan gas yang
menyelimuti bumi dan penting bagi proses
kehidupan makhluk hidup di bumi. Struktur
vertikal
atmosfer
dapat
dibedakan
berdasarkan
parameter
suhu
udara,
komposisi udara, sifat-sifat radioelektrik dan
sifat-sifat kimia.
Lapisan atmosfer terbawah disebut
lapisan troposfer dengan ketinggian sekitar
8-16 km. Pada lapisan troposfer struktur
vertikal suhu udara berkurang terhadap
ketinggian dengan besaran lapse rate yang
hampir
konstan
sebesar
6,5°C/km.
Fenomena
meteorologi
seperti
pembentukkan awan konvektif dan hujan
terjadi pada lapisan troposfer. Lapisan di atas
troposfer adalah stratosfer dengan ketinggian
16-50 km, dimana profil vertikal suhu
udaranya adalah inversi, yang berarti suhu
udara meningkat dengan bertambahnya
ketinggian. Stratosfer merupakan lapisan
atmosfer utama yang mengandung gas ozon,
dengan konsentrasi maksimum terdapat pada
ketinggian 22 km di atas permukaaan bumi
(Prawirowardoyo, 1996). Lapisan atmosfer
selanjutnya adalah mesosfer dengan
ketinggian mencapai 50-80 km. Profil
vertikal suhu udara pada mesosfer adalah
lapse rate dengan suhu udara sekitar -5°C
pada dasar lapisan hingga -95°C pada
puncaknya. Lapisan mesosfer merupakan
daerah penguraian O2 menjadi atom O.
Lapisan atmosfer yang paling atas adalah
termosfer dengan ketinggian mulai dari 80
km dari permukaan bumi, dimana profil
vertikal suhu udaranya adalah inversi. Pada
termosfer terjadi proses ionisasi gas N2 dan
O2.
1.2 Tujuan
Tujuan
dilakukannya
penelitian
tentang Studi Identifikasi Pola Utama Data
Radiosonde melalui Analisis Komponen
Utama dan Analisis Spektrum (Studi Kasus
Bandung), adalah sebagai berikut:
1. Menentukan pola data radiosonde daerah
Bandung pada berbagai ketinggian
dengan menggunakan teknik analisis
komponen utama dan analisis spektrum.
2. Mengetahui dinamika atmosfer yang
terjadi pada beberapa ketinggian.
2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah
Angin gunung dan angin lembah
terjadi karena keadaan topografi. Kedua
angin ini merupakan hasil dari perbedaan
suhu udara antara lembah dan puncak
gunung. Pada siang hari, puncak gunung
menerima energi radiasi matahari lebih
banyak daripada lembah yang terlindungi di
bawahnya. Udara di atas permukaan gunung
mengembang dan naik ke atas. Hal ini
menimbulkan gradien tekanan antara udara
lembah yang dingin dan bertekanan tinggi
dengan udara puncak gunung yang lebih
hangat dengan tekanan rendah. Karena
terjadinya gradien tekanan, udara lembah
naik ke puncak gunung dan udara dari sisi
1
gunung yang terbuka masuk ke lembah
menggantikan udara yang ke atas tadi. Angin
ini disebut angin lembah yang terjadi pada
siang hari.
Sedangkan pada malam hari, proses
pemanasan berhenti dan udara di dekat
permukaan puncak gunung mengalami
pendinginan lebih cepat karena lebih banyak
energi yang hilang melalui pancaran radiasi
gelombang panjang. Udara yang dingin ini
turun ke dasar lembah, menumpuk, dan
mendorong udara di lembah keluar menuju
ke sisi yang terbuka. Angin yang bergerak ke
bawah dan ke sisi gunung ini disebut angin
gunung.
2.3 Monsun
Secara
umum
angin
monsun
merupakan angin laut atau darat dalam skala
besar. Angin ini tidak berbatas pada jalur
garis pantai yang sempit, tetapi berhembus
bolak-balik melintasi daerah lautan dan
daratan yang luas. Angin monsun terikat
pada daur musim panas dan dingin. Daratan
menjadi lebih panas pada musim panas dan
menjadi dingin pada musim dingin,
sedangkan suhu permukaan laut di
sekitarnya relatif tetap akibatnya arus naik
konveksi besar-besaran terjadi di atas
daratan pada musim panas dan udara dari
lautan
mengalir
ke
darat
untuk
menggantikannya. Maka terbentuklah angin
monsun musim panas yang sarat dengan
kelembaban (uap air). Selama musim dingin
pada waktu daratan lebih dingin daripada
samudera, prosesnya pun berkebalikan dari
musim panas.
2.4 Gelombang Stratosfer Ekuatorial
Telah cukup lama diketahui bahwa
terdapat beberapa bentuk gelombang di
atmosfer tengah yang menjalar dalam arah
zonal (timur-barat) dan vertikal sepanjang
daerah ekuator. Gelombang-gelombang
tersebut mempunyai periode beberapa hari
dan berskala planeter (panjang gelombang
antara 10000-40000 km) dalam arah zonal,
tetapi terperangkap di antara 15°LU dan
15°LS (Kato, 1998). Gelombang Kelvin
atmosfer dan gelombang Rossby-graviti
merupakan dua jenis gelombang planeter
atmosfer terpenting di zona ekuatorial yang
dapat dideteksi. Gelombang Rossby-graviti
dapat
dianggap
sebagai
kombinasi
gelombang gravitasi yang menjalar ke arah
barat dan timur dengan gelombang Rossby
yang hanya menjalar dalam arah barat saja.
Sedangkan gelombang Kelvin adalah
gelombang yang menjalar secara zonal ke
arah timur. Menurut penelitian yang
dilakukan oleh Yanai dan Murakami (1970)
ketika mempelajari gangguan medan angin
di lapisan troposfer-atas Pasifik Barat dekat
Indonesia, bahwa ada dua tipe gangguan
yang merambat ke barat dengan periode 4-7
hari. Periode gelombang Kelvin adalah ± 12
hari.
Menurut Kato (1998), sumber utama
pembangkit gelombang atmosfer belum
dapat diketahui dengan baik, sumber
pembangkit yang mungkin adalah angin
kencang baratan, hambatan topografi, dan
konveksi kuat pada pembentukan awan di
daerah tropis.
2.5 QBO (Quasi-Biennial Oscillation)
Menurut Kato (1998), QBO (QuasiBiennial Oscillation) ditemukan oleh Reed
di Amerika Serikat dan oleh Veryard dan
Ebdon di Inggris pada tahun 1961. QBO
adalah fenomena hasil interaksi antara aliran
dasar di stratosfer-bawah dengan dua
gelombang planeter ekuatorial yaitu
gelombang Rossby-graviti dan gelombang
Kelvin. Baik gelombang Kelvin maupun
gelombang Rossby-graviti, keduanya dipicu
oleh osilasi pola pemanasan konvektif
berskala besar pada lapisan troposfer di
ekuatorial.
Gerak osilasi QBO yang terdapat di
lapisan stratosfer ekuator mempunyai sifatsifat sebagai berikut:
Medan angin yang simetris dalam arah
zonal, berganti arah secara hampir teratur
dengan periode bervariasi antara 24
sampai 30 bulan (sekitar 2,5 tahun).
Daerah angin tersebut pertama kali
muncul di ketinggian 30 km, kemudian
menjalar turun dengan kecepatan 1 km
per bulan.
Pada waktu menjalar turun, amplitudonya
tidak banyak berubah sampai ketinggian
23 km, tetapi di bawah ketinggian
tersebut amplitudo berkurang dengan
cepat.
Dalam arah meridional, osilasi medan
angin tersebut simetrik terhadap ekuator
dengan amplitudo maksimum sekitar 20
m/detik.
2
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
RINGKASAN
SATRIYANI. Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama
dan Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung). Dibimbing oleh AHMAD BEY dan SONNI
SETIAWAN.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi aktifitas makhluk hidup di bumi, maka dilakukan kajian
tentang unsur yang mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara,
dan kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut mempengaruhi karakteristik atmosfer sebagai
pembentuk cuaca. Objek studi ini hanya melibatkan unsur medan angin mencakup komponen
zonal dan meridional sebagai objek utama yang akan dikaji, serta suhu udara dan kelembaban
sebagai objek penunjang. Data angin dalam komponen zonal (u) dan meridional (v) diolah dengan
teknik eigen dan analisis spektrum sehingga didapatkan profil vertikal vektor eigen dan periode
dinamika atmosfer.
Hasil analisis data radiosonde Bandung pada waktu pengamatan 10 April-9 Mei 2004 dengan
ketinggian 1 km sampai 30 km menunjukkan bahwa berdasarkan perbandingan nilai eigen untuk
komponen angin zonal dan meridional, dinamika angin dalam komponen zonal lebih mendominasi
daripada dinamika angin meridional. Hal ini dapat dijelaskan oleh fenomena yang utama saja yaitu
nilai eigen komponen utama pertama, dinamika angin meridional hanya memberikan kontribusi
sebesar 27,9% atau hampir sepertiga terhadap dinamika angin zonal. Berdasarkan keempat vektor
eigen angin zonal dapat dikatakan bahwa pada lapisan troposfer-bawah (1-6 km) selama periode
pengamatan yaitu peralihan angin monsun barat ke monsun timur, angin berhembus dengan skala
sangat kecil, serta dari pola keempat vektor eigen tampak tidak adanya dinamika angin.
Tropopause terdapat pada ketinggian 17-18 km. Pada lapisan troposfer-tengah zona angin timuran
lebih mendominasi di ketinggian 10-16 km dengan intensitas tertinggi terjadi di ketinggian 14 km
dan pada ketinggian 15-16 km terdapat osilasi angin zonal dengan periode 7,5 hari yang bergerak
ke timur. Ketika memasuki troposfer-atas hingga tropopause osilasi angin zonal dengan periode
7,5 hari ini mengalami penguatan kemudian setelah ketinggian 18 km osilasi zonal berperiode 7,5
hari mengalami peredaman akibat adanya shear angin timuran. Distribusi vektor eigen pertama
angin meridional yang memberikan kontribusi dinamika angin sebesar 15,8% dari keseluruhan
pergerakan angin, dan terkonsentrasi di lapisan troposfer-tengah hingga troposfer-atas (7-17 km)
dimana angin meridional bergerak ke arah selatan. Pergerakan angin meridional ke arah selatan
merupakan manifestasi dari sel Hadley.
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
G 24102033
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul
: Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan
Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung)
Nama
: Satriyani
NRP
: G 24102033
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Sonni Setiawan, M.Si
NIP. 132321569
Prof. Dr. Ahmad Bey
NIP. 130543586
Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. Sc
NIP. 131473999
Tanggal Disetujui:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Desember 1984, merupakan anak keempat dari
empat bersaudara, putri dari pasangan Bapak Yahya Suryadi dan Ibu Murniati.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMUN 47 Jakarta Selatan dan pada tahun yang sama
melanjutkan kuliah ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Penulis diterima di
Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di Himpunan Mahasiswa
Agrometeorologi (HIMAGRETO) IPB sebagai anggota.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah S.W.T, yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya serta begitu banyak nikmat yang tak terhingga jumlahnya.
Hanya dengan ridha dan kemudahan yang diberikan-Nya sehingga karya ilmiah dengan topik
“Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan Analisis
Spektrum (Studi Kasus Bandung)‘’ berhasil diselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam
terpanjat ke hadirat Nabi Muhammad S.A.W yang telah menunjukkan cahaya kebenaran. Semoga
penelitian ini dapat memperkaya pengetahuan pada bidang meteorologi dinamik.
Tidak lupa penulis turut mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ahmad Bey selaku pembimbing pertama, yang telah memberikan bimbingan
dan pengarahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Sonni Setiawan, M.Si selaku pembimbing kedua, yang selalu dengan sabar
memberikan bimbingan, pengarahan, dan ilmu kepada penulis sejak awal kegiatan tugas akhir
hingga skripsi ini selesai.
3. Kedua orang tua (mama dan bapak) dan seluruh keluarga (mas Tisna, mas Weweng, mba
Neng) yang telah memberikan dukungan penuh, doa, dan kasih sayang kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan baik.
4. Bapak Sobri Effendy, M.Si selaku pembimbing akademik dan penguji dalam ujian tugas
akhir.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, atas
bimbingan, semangat dan pengetahuan.
6. Staf Tata Usaha atas kerjasamanya dalam membantu kelancaran penulis selama masa studi.
7. RISH-Kyoto University dan Shimane University Jepang, yang telah menyediakan data
radiosonde.
8. Teman-teman mahasiswa GFM angkatan 39 yang telah banyak membantu dan mendukung
penulis dalam penyusunan skripsi ini. Penulis ucapkan banyak terima kasih atas masa-masa
indah yang telah penulis rasakan selama menjalankan studi di IPB.
9. A’ Haries Satyawardhana, yang dengan sabar dan setia memberikan segala bantuan, doa,
semangat dan kasih sayang kepada penulis sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
Akhir kata, penulis hanya bisa menyampaikan bahwa tanpa pihak-pihak di atas, skripsi ini
tidak akan selesai dengan baik, semoga Allah S.W.T membalas semua kebaikan pihak-pihak
tersebut. Penulis menyadari tulisan karya ilmiah ini masih jauh dalam kesempurnaan, namun
demikian penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya.
Bogor, Mei 2007
Penulis
i
DAFTAR ISI
i
ii
ii
iii
iii
KATA PENGANTAR ...........................................................................................................................
DAFTAR ISI ..........................................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................................................
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................................
I.
II.
III.
IV.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................................
1.2. Tujuan ...............................................................................................................................
1
1
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Lapisan Atmosfer.................................................................................................
2.2. Angin Gunung dan Angin Lembah....................................................................................
2.3. Monsun .............................................................................................................................
2.4. Gelombang Stratosfer Ekuatorial......................................................................................
2.5. QBO (Quasi-Biennial Oscillation)....................................................................................
1
1
2
2
2
METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................................................
3.2. Bahan dan Alat ..................................................................................................................
3.3. Metode ..............................................................................................................................
3.3.1. Analisis Komponen Utama.......................................................................................
3.3.2. Analisis Spektrum/Spektral......................................................................................
3.3.3. Analisis Fenomena Meteorologi Dinamik................................................................
3
3
3
3
5
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Keadaan Geografis dan Status Klimatologis Data.............................................................
4.2. Karakteristik Variabel Atmosfer........................................................................................
4.2.1. Troposfer-Bawah......................................................................................................
4.2.2. Troposfer-Atas dan Stratosfer-Bawah......................................................................
4.3. Analisis Komponen Utama................................................................................................
4.3.1. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Zonal......................................................................
4.3.2. Analisis Vektor Eigen 2 Angin Zonal......................................................................
4.3.3. Analisis Vektor Eigen 3 Angin Zonal......................................................................
4.3.4. Analisis Vektor Eigen 4 Angin Zonal......................................................................
4.3.5. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Meridional.............................................................
6
7
7
8
9
10
10
11
11
11
13
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Keterangan
Gambar Diagram Alur Penelitian...........................................................................................................
Gambar Peta Wilayah Penelitian ...........................................................................................................
Gambar Time Height Section Komponen Angin Zonal Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.............
Gambar Time Height Section Komponen Angin Meridional Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004....
Gambar Time Height Section Kelembaban Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004................................
Gambar Time Height-Section Suhu Udara Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Zonal.............................................................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Meridional....................................................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen Angin Zonal Bandung (10 April - 9 Mei 2004)......................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen 1 Angin Meridional Bandung (10 April - 9 Mei 2004)...........................
ii
Hal.
6
6
7
7
7
8
9
9
12
13
DAFTAR TABEL
Tabel
1.
Keterangan
Nilai Eigen 8 Komponen Utama Angin Zonal dan Meridional............................................
Hal.
9
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Keterangan
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Kelembaban pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 1 km................................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 21 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 22 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 23 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 24 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 15 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 16 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 17 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 18 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 18 km....................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 18 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 21 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 22 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 24 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 13 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 14 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 15 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 16 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 1..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 2..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 3..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 4..................................................................................
Analisis Spektral Angin Meridional Komponen Utama 1...........................................................................
Profil Vertikal Angin Zonal Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004).....................................................
Profil Vertikal Angin Meridional Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Zonal Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Meridional Bandung (10 April – 9 Mei 2004)..................................
Gambar Time Height Section Suhu Udara Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Kelembaban Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
iii
Hal.
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
23
24
25
I. PENDAHULUAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara tropis yang
memiliki fenomena meteorologi yang
menarik untuk diteliti, karena letak geografis
Indonesia yang berada di antara dua
samudera yaitu Samudera Hindia dan
Pasifik, serta dua benua yaitu Benua Asia
dan Australia. Indonesia dipengaruhi
berbagai fenomena atmosfer baik fenomena
lokal maupun fenomena global seperti
Monsun, ENSO, dan QBO (Quasi-Biennial
Oscillation), serta karakteristik meteorologi
daerah tropis berdampak pada pola cuaca di
wilayah Indonesia.
Atmosfer
sangat
penting
bagi
kehidupan makhluk hidup, karena tanpa
atmosfer makhluk hidup tidak akan dapat
bertahan hidup. Atmosfer juga berperan
sebagai pelindung kehidupan di bumi dari
radiasi matahari yang kuat pada siang hari
dan mencegah hilangnya panas ke ruang
angkasa pada malam hari. Oleh karena itu
meteorologi menarik untuk dikaji karena
salah satu lapisan atmosfer yaitu troposfer
merupakan tempat dari sebagian besar
gejala-gejala cuaca terjadi.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi
aktifitas makhluk hidup di bumi, maka
dilakukan kajian tentang unsur-unsur yang
mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara,
tekanan udara, kelembaban udara, dan
kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut
mempengaruhi
karakteristik
atmosfer
sebagai pembentuk cuaca. Objek studi ini
hanya melibatkan unsur medan angin
mencakup komponen zonal dan meridional
sebagai objek utama yang akan dikaji, serta
suhu udara dan kelembaban sebagai objek
penunjang.
2.1 Struktur Lapisan Atmosfer
Atmosfer adalah lapisan gas yang
menyelimuti bumi dan penting bagi proses
kehidupan makhluk hidup di bumi. Struktur
vertikal
atmosfer
dapat
dibedakan
berdasarkan
parameter
suhu
udara,
komposisi udara, sifat-sifat radioelektrik dan
sifat-sifat kimia.
Lapisan atmosfer terbawah disebut
lapisan troposfer dengan ketinggian sekitar
8-16 km. Pada lapisan troposfer struktur
vertikal suhu udara berkurang terhadap
ketinggian dengan besaran lapse rate yang
hampir
konstan
sebesar
6,5°C/km.
Fenomena
meteorologi
seperti
pembentukkan awan konvektif dan hujan
terjadi pada lapisan troposfer. Lapisan di atas
troposfer adalah stratosfer dengan ketinggian
16-50 km, dimana profil vertikal suhu
udaranya adalah inversi, yang berarti suhu
udara meningkat dengan bertambahnya
ketinggian. Stratosfer merupakan lapisan
atmosfer utama yang mengandung gas ozon,
dengan konsentrasi maksimum terdapat pada
ketinggian 22 km di atas permukaaan bumi
(Prawirowardoyo, 1996). Lapisan atmosfer
selanjutnya adalah mesosfer dengan
ketinggian mencapai 50-80 km. Profil
vertikal suhu udara pada mesosfer adalah
lapse rate dengan suhu udara sekitar -5°C
pada dasar lapisan hingga -95°C pada
puncaknya. Lapisan mesosfer merupakan
daerah penguraian O2 menjadi atom O.
Lapisan atmosfer yang paling atas adalah
termosfer dengan ketinggian mulai dari 80
km dari permukaan bumi, dimana profil
vertikal suhu udaranya adalah inversi. Pada
termosfer terjadi proses ionisasi gas N2 dan
O2.
1.2 Tujuan
Tujuan
dilakukannya
penelitian
tentang Studi Identifikasi Pola Utama Data
Radiosonde melalui Analisis Komponen
Utama dan Analisis Spektrum (Studi Kasus
Bandung), adalah sebagai berikut:
1. Menentukan pola data radiosonde daerah
Bandung pada berbagai ketinggian
dengan menggunakan teknik analisis
komponen utama dan analisis spektrum.
2. Mengetahui dinamika atmosfer yang
terjadi pada beberapa ketinggian.
2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah
Angin gunung dan angin lembah
terjadi karena keadaan topografi. Kedua
angin ini merupakan hasil dari perbedaan
suhu udara antara lembah dan puncak
gunung. Pada siang hari, puncak gunung
menerima energi radiasi matahari lebih
banyak daripada lembah yang terlindungi di
bawahnya. Udara di atas permukaan gunung
mengembang dan naik ke atas. Hal ini
menimbulkan gradien tekanan antara udara
lembah yang dingin dan bertekanan tinggi
dengan udara puncak gunung yang lebih
hangat dengan tekanan rendah. Karena
terjadinya gradien tekanan, udara lembah
naik ke puncak gunung dan udara dari sisi
1
gunung yang terbuka masuk ke lembah
menggantikan udara yang ke atas tadi. Angin
ini disebut angin lembah yang terjadi pada
siang hari.
Sedangkan pada malam hari, proses
pemanasan berhenti dan udara di dekat
permukaan puncak gunung mengalami
pendinginan lebih cepat karena lebih banyak
energi yang hilang melalui pancaran radiasi
gelombang panjang. Udara yang dingin ini
turun ke dasar lembah, menumpuk, dan
mendorong udara di lembah keluar menuju
ke sisi yang terbuka. Angin yang bergerak ke
bawah dan ke sisi gunung ini disebut angin
gunung.
2.3 Monsun
Secara
umum
angin
monsun
merupakan angin laut atau darat dalam skala
besar. Angin ini tidak berbatas pada jalur
garis pantai yang sempit, tetapi berhembus
bolak-balik melintasi daerah lautan dan
daratan yang luas. Angin monsun terikat
pada daur musim panas dan dingin. Daratan
menjadi lebih panas pada musim panas dan
menjadi dingin pada musim dingin,
sedangkan suhu permukaan laut di
sekitarnya relatif tetap akibatnya arus naik
konveksi besar-besaran terjadi di atas
daratan pada musim panas dan udara dari
lautan
mengalir
ke
darat
untuk
menggantikannya. Maka terbentuklah angin
monsun musim panas yang sarat dengan
kelembaban (uap air). Selama musim dingin
pada waktu daratan lebih dingin daripada
samudera, prosesnya pun berkebalikan dari
musim panas.
2.4 Gelombang Stratosfer Ekuatorial
Telah cukup lama diketahui bahwa
terdapat beberapa bentuk gelombang di
atmosfer tengah yang menjalar dalam arah
zonal (timur-barat) dan vertikal sepanjang
daerah ekuator. Gelombang-gelombang
tersebut mempunyai periode beberapa hari
dan berskala planeter (panjang gelombang
antara 10000-40000 km) dalam arah zonal,
tetapi terperangkap di antara 15°LU dan
15°LS (Kato, 1998). Gelombang Kelvin
atmosfer dan gelombang Rossby-graviti
merupakan dua jenis gelombang planeter
atmosfer terpenting di zona ekuatorial yang
dapat dideteksi. Gelombang Rossby-graviti
dapat
dianggap
sebagai
kombinasi
gelombang gravitasi yang menjalar ke arah
barat dan timur dengan gelombang Rossby
yang hanya menjalar dalam arah barat saja.
Sedangkan gelombang Kelvin adalah
gelombang yang menjalar secara zonal ke
arah timur. Menurut penelitian yang
dilakukan oleh Yanai dan Murakami (1970)
ketika mempelajari gangguan medan angin
di lapisan troposfer-atas Pasifik Barat dekat
Indonesia, bahwa ada dua tipe gangguan
yang merambat ke barat dengan periode 4-7
hari. Periode gelombang Kelvin adalah ± 12
hari.
Menurut Kato (1998), sumber utama
pembangkit gelombang atmosfer belum
dapat diketahui dengan baik, sumber
pembangkit yang mungkin adalah angin
kencang baratan, hambatan topografi, dan
konveksi kuat pada pembentukan awan di
daerah tropis.
2.5 QBO (Quasi-Biennial Oscillation)
Menurut Kato (1998), QBO (QuasiBiennial Oscillation) ditemukan oleh Reed
di Amerika Serikat dan oleh Veryard dan
Ebdon di Inggris pada tahun 1961. QBO
adalah fenomena hasil interaksi antara aliran
dasar di stratosfer-bawah dengan dua
gelombang planeter ekuatorial yaitu
gelombang Rossby-graviti dan gelombang
Kelvin. Baik gelombang Kelvin maupun
gelombang Rossby-graviti, keduanya dipicu
oleh osilasi pola pemanasan konvektif
berskala besar pada lapisan troposfer di
ekuatorial.
Gerak osilasi QBO yang terdapat di
lapisan stratosfer ekuator mempunyai sifatsifat sebagai berikut:
Medan angin yang simetris dalam arah
zonal, berganti arah secara hampir teratur
dengan periode bervariasi antara 24
sampai 30 bulan (sekitar 2,5 tahun).
Daerah angin tersebut pertama kali
muncul di ketinggian 30 km, kemudian
menjalar turun dengan kecepatan 1 km
per bulan.
Pada waktu menjalar turun, amplitudonya
tidak banyak berubah sampai ketinggian
23 km, tetapi di bawah ketinggian
tersebut amplitudo berkurang dengan
cepat.
Dalam arah meridional, osilasi medan
angin tersebut simetrik terhadap ekuator
dengan amplitudo maksimum sekitar 20
m/detik.
2
III. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan
Mei 2006 sampai dengan Februari 2007.
Pengolahan data radiosonde dilakukan di
Laboratorium Meteorologi, Departemen
Geofisika dan Meteorologi, IPB. Objek
kajian penelitian ini adalah daerah Bandung
(107° 18’-107° 49’ BT dan 6° 41’-7° 44’
LS).
3.2. Bahan dan Alat
Alat
yang
digunakan
adalah
seperangkat komputer dengan perangkat
lunak: Microsoft Office, Surfer ver 8.0,
Minitab ver 14, Statistica ver 6.0. Sedangkan
bahan penelitian ini adalah data radiosonde
daerah Bandung dengan resolusi harian
(pada pengamatan pukul 00.00, 06.00, 12.00
dan 18.00) selama satu bulan (10 April-9
Mei
2004).
Data
didapat
dari
http://rslab.riko.shimane.ac.jp/CPEA/campai
gn/sonde/data.html.
3.3. Metode
Metodologi yang digunakan dalam
penelitian ini adalah dengan menggunakan
teknik eigen dan analisis spektrum yang
diharapkan bisa mengekstraksi informasi
langsung dari data-data radiosonde sehingga
dapat diidentifikasi periode fenomenafenomena dinamika atmosfer yang terekam
dalam data.
3.3.1 Analisis Komponen Utama
Dalam statistik, analisis komponen
utama adalah teknik yang digunakan untuk
menyederhanakan suatu data, dengan cara
mentransformasi linear sistem koordinat
lama sehingga terbentuk sistem koordinat
baru dengan variansi maksimum. Analisis
komponen utama dapat digunakan untuk
mereduksi dimensi suatu data tanpa
mengurangi karakteristik data tersebut
secara signifikan.
Secara teknis analisis komponen
utama merupakan suatu teknik mereduksi
data multivariat (banyak data) untuk
mengubah (mentransformasi) suatu matrik
data awal atau asli menjadi satu suatu set
kombinasi linier yang lebih sedikit akan
tetapi menyerap sebagian besar jumlah
variansi dari data awal (Supranto J, 2004).
Tujuan utama analisis komponen
utama adalah menjelaskan sebanyak
mungkin jumlah variansi data asli dengan
sedikit
mungkin
komponen
utama.
Banyaknya komponen yang bisa diekstrak
dari data awal atau asli adalah sebanyak
variabel yang ada. Katakan ada m komponen
yang bisa diekstrak dari
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
RINGKASAN
SATRIYANI. Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama
dan Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung). Dibimbing oleh AHMAD BEY dan SONNI
SETIAWAN.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi aktifitas makhluk hidup di bumi, maka dilakukan kajian
tentang unsur yang mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara,
dan kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut mempengaruhi karakteristik atmosfer sebagai
pembentuk cuaca. Objek studi ini hanya melibatkan unsur medan angin mencakup komponen
zonal dan meridional sebagai objek utama yang akan dikaji, serta suhu udara dan kelembaban
sebagai objek penunjang. Data angin dalam komponen zonal (u) dan meridional (v) diolah dengan
teknik eigen dan analisis spektrum sehingga didapatkan profil vertikal vektor eigen dan periode
dinamika atmosfer.
Hasil analisis data radiosonde Bandung pada waktu pengamatan 10 April-9 Mei 2004 dengan
ketinggian 1 km sampai 30 km menunjukkan bahwa berdasarkan perbandingan nilai eigen untuk
komponen angin zonal dan meridional, dinamika angin dalam komponen zonal lebih mendominasi
daripada dinamika angin meridional. Hal ini dapat dijelaskan oleh fenomena yang utama saja yaitu
nilai eigen komponen utama pertama, dinamika angin meridional hanya memberikan kontribusi
sebesar 27,9% atau hampir sepertiga terhadap dinamika angin zonal. Berdasarkan keempat vektor
eigen angin zonal dapat dikatakan bahwa pada lapisan troposfer-bawah (1-6 km) selama periode
pengamatan yaitu peralihan angin monsun barat ke monsun timur, angin berhembus dengan skala
sangat kecil, serta dari pola keempat vektor eigen tampak tidak adanya dinamika angin.
Tropopause terdapat pada ketinggian 17-18 km. Pada lapisan troposfer-tengah zona angin timuran
lebih mendominasi di ketinggian 10-16 km dengan intensitas tertinggi terjadi di ketinggian 14 km
dan pada ketinggian 15-16 km terdapat osilasi angin zonal dengan periode 7,5 hari yang bergerak
ke timur. Ketika memasuki troposfer-atas hingga tropopause osilasi angin zonal dengan periode
7,5 hari ini mengalami penguatan kemudian setelah ketinggian 18 km osilasi zonal berperiode 7,5
hari mengalami peredaman akibat adanya shear angin timuran. Distribusi vektor eigen pertama
angin meridional yang memberikan kontribusi dinamika angin sebesar 15,8% dari keseluruhan
pergerakan angin, dan terkonsentrasi di lapisan troposfer-tengah hingga troposfer-atas (7-17 km)
dimana angin meridional bergerak ke arah selatan. Pergerakan angin meridional ke arah selatan
merupakan manifestasi dari sel Hadley.
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
G 24102033
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul
: Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan
Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung)
Nama
: Satriyani
NRP
: G 24102033
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Sonni Setiawan, M.Si
NIP. 132321569
Prof. Dr. Ahmad Bey
NIP. 130543586
Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. Sc
NIP. 131473999
Tanggal Disetujui:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Desember 1984, merupakan anak keempat dari
empat bersaudara, putri dari pasangan Bapak Yahya Suryadi dan Ibu Murniati.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMUN 47 Jakarta Selatan dan pada tahun yang sama
melanjutkan kuliah ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Penulis diterima di
Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di Himpunan Mahasiswa
Agrometeorologi (HIMAGRETO) IPB sebagai anggota.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah S.W.T, yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya serta begitu banyak nikmat yang tak terhingga jumlahnya.
Hanya dengan ridha dan kemudahan yang diberikan-Nya sehingga karya ilmiah dengan topik
“Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan Analisis
Spektrum (Studi Kasus Bandung)‘’ berhasil diselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam
terpanjat ke hadirat Nabi Muhammad S.A.W yang telah menunjukkan cahaya kebenaran. Semoga
penelitian ini dapat memperkaya pengetahuan pada bidang meteorologi dinamik.
Tidak lupa penulis turut mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ahmad Bey selaku pembimbing pertama, yang telah memberikan bimbingan
dan pengarahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Sonni Setiawan, M.Si selaku pembimbing kedua, yang selalu dengan sabar
memberikan bimbingan, pengarahan, dan ilmu kepada penulis sejak awal kegiatan tugas akhir
hingga skripsi ini selesai.
3. Kedua orang tua (mama dan bapak) dan seluruh keluarga (mas Tisna, mas Weweng, mba
Neng) yang telah memberikan dukungan penuh, doa, dan kasih sayang kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan baik.
4. Bapak Sobri Effendy, M.Si selaku pembimbing akademik dan penguji dalam ujian tugas
akhir.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, atas
bimbingan, semangat dan pengetahuan.
6. Staf Tata Usaha atas kerjasamanya dalam membantu kelancaran penulis selama masa studi.
7. RISH-Kyoto University dan Shimane University Jepang, yang telah menyediakan data
radiosonde.
8. Teman-teman mahasiswa GFM angkatan 39 yang telah banyak membantu dan mendukung
penulis dalam penyusunan skripsi ini. Penulis ucapkan banyak terima kasih atas masa-masa
indah yang telah penulis rasakan selama menjalankan studi di IPB.
9. A’ Haries Satyawardhana, yang dengan sabar dan setia memberikan segala bantuan, doa,
semangat dan kasih sayang kepada penulis sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
Akhir kata, penulis hanya bisa menyampaikan bahwa tanpa pihak-pihak di atas, skripsi ini
tidak akan selesai dengan baik, semoga Allah S.W.T membalas semua kebaikan pihak-pihak
tersebut. Penulis menyadari tulisan karya ilmiah ini masih jauh dalam kesempurnaan, namun
demikian penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya.
Bogor, Mei 2007
Penulis
i
DAFTAR ISI
i
ii
ii
iii
iii
KATA PENGANTAR ...........................................................................................................................
DAFTAR ISI ..........................................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................................................
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................................
I.
II.
III.
IV.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................................
1.2. Tujuan ...............................................................................................................................
1
1
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Lapisan Atmosfer.................................................................................................
2.2. Angin Gunung dan Angin Lembah....................................................................................
2.3. Monsun .............................................................................................................................
2.4. Gelombang Stratosfer Ekuatorial......................................................................................
2.5. QBO (Quasi-Biennial Oscillation)....................................................................................
1
1
2
2
2
METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................................................
3.2. Bahan dan Alat ..................................................................................................................
3.3. Metode ..............................................................................................................................
3.3.1. Analisis Komponen Utama.......................................................................................
3.3.2. Analisis Spektrum/Spektral......................................................................................
3.3.3. Analisis Fenomena Meteorologi Dinamik................................................................
3
3
3
3
5
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Keadaan Geografis dan Status Klimatologis Data.............................................................
4.2. Karakteristik Variabel Atmosfer........................................................................................
4.2.1. Troposfer-Bawah......................................................................................................
4.2.2. Troposfer-Atas dan Stratosfer-Bawah......................................................................
4.3. Analisis Komponen Utama................................................................................................
4.3.1. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Zonal......................................................................
4.3.2. Analisis Vektor Eigen 2 Angin Zonal......................................................................
4.3.3. Analisis Vektor Eigen 3 Angin Zonal......................................................................
4.3.4. Analisis Vektor Eigen 4 Angin Zonal......................................................................
4.3.5. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Meridional.............................................................
6
7
7
8
9
10
10
11
11
11
13
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Keterangan
Gambar Diagram Alur Penelitian...........................................................................................................
Gambar Peta Wilayah Penelitian ...........................................................................................................
Gambar Time Height Section Komponen Angin Zonal Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.............
Gambar Time Height Section Komponen Angin Meridional Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004....
Gambar Time Height Section Kelembaban Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004................................
Gambar Time Height-Section Suhu Udara Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Zonal.............................................................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Meridional....................................................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen Angin Zonal Bandung (10 April - 9 Mei 2004)......................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen 1 Angin Meridional Bandung (10 April - 9 Mei 2004)...........................
ii
Hal.
6
6
7
7
7
8
9
9
12
13
DAFTAR TABEL
Tabel
1.
Keterangan
Nilai Eigen 8 Komponen Utama Angin Zonal dan Meridional............................................
Hal.
9
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Keterangan
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Kelembaban pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 1 km................................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 21 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 22 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 23 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 24 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 15 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 16 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 17 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 18 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 18 km....................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 18 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 21 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 22 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 24 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 13 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 14 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 15 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 16 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 1..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 2..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 3..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 4..................................................................................
Analisis Spektral Angin Meridional Komponen Utama 1...........................................................................
Profil Vertikal Angin Zonal Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004).....................................................
Profil Vertikal Angin Meridional Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Zonal Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Meridional Bandung (10 April – 9 Mei 2004)..................................
Gambar Time Height Section Suhu Udara Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Kelembaban Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
iii
Hal.
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
23
24
25
I. PENDAHULUAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara tropis yang
memiliki fenomena meteorologi yang
menarik untuk diteliti, karena letak geografis
Indonesia yang berada di antara dua
samudera yaitu Samudera Hindia dan
Pasifik, serta dua benua yaitu Benua Asia
dan Australia. Indonesia dipengaruhi
berbagai fenomena atmosfer baik fenomena
lokal maupun fenomena global seperti
Monsun, ENSO, dan QBO (Quasi-Biennial
Oscillation), serta karakteristik meteorologi
daerah tropis berdampak pada pola cuaca di
wilayah Indonesia.
Atmosfer
sangat
penting
bagi
kehidupan makhluk hidup, karena tanpa
atmosfer makhluk hidup tidak akan dapat
bertahan hidup. Atmosfer juga berperan
sebagai pelindung kehidupan di bumi dari
radiasi matahari yang kuat pada siang hari
dan mencegah hilangnya panas ke ruang
angkasa pada malam hari. Oleh karena itu
meteorologi menarik untuk dikaji karena
salah satu lapisan atmosfer yaitu troposfer
merupakan tempat dari sebagian besar
gejala-gejala cuaca terjadi.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi
aktifitas makhluk hidup di bumi, maka
dilakukan kajian tentang unsur-unsur yang
mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara,
tekanan udara, kelembaban udara, dan
kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut
mempengaruhi
karakteristik
atmosfer
sebagai pembentuk cuaca. Objek studi ini
hanya melibatkan unsur medan angin
mencakup komponen zonal dan meridional
sebagai objek utama yang akan dikaji, serta
suhu udara dan kelembaban sebagai objek
penunjang.
2.1 Struktur Lapisan Atmosfer
Atmosfer adalah lapisan gas yang
menyelimuti bumi dan penting bagi proses
kehidupan makhluk hidup di bumi. Struktur
vertikal
atmosfer
dapat
dibedakan
berdasarkan
parameter
suhu
udara,
komposisi udara, sifat-sifat radioelektrik dan
sifat-sifat kimia.
Lapisan atmosfer terbawah disebut
lapisan troposfer dengan ketinggian sekitar
8-16 km. Pada lapisan troposfer struktur
vertikal suhu udara berkurang terhadap
ketinggian dengan besaran lapse rate yang
hampir
konstan
sebesar
6,5°C/km.
Fenomena
meteorologi
seperti
pembentukkan awan konvektif dan hujan
terjadi pada lapisan troposfer. Lapisan di atas
troposfer adalah stratosfer dengan ketinggian
16-50 km, dimana profil vertikal suhu
udaranya adalah inversi, yang berarti suhu
udara meningkat dengan bertambahnya
ketinggian. Stratosfer merupakan lapisan
atmosfer utama yang mengandung gas ozon,
dengan konsentrasi maksimum terdapat pada
ketinggian 22 km di atas permukaaan bumi
(Prawirowardoyo, 1996). Lapisan atmosfer
selanjutnya adalah mesosfer dengan
ketinggian mencapai 50-80 km. Profil
vertikal suhu udara pada mesosfer adalah
lapse rate dengan suhu udara sekitar -5°C
pada dasar lapisan hingga -95°C pada
puncaknya. Lapisan mesosfer merupakan
daerah penguraian O2 menjadi atom O.
Lapisan atmosfer yang paling atas adalah
termosfer dengan ketinggian mulai dari 80
km dari permukaan bumi, dimana profil
vertikal suhu udaranya adalah inversi. Pada
termosfer terjadi proses ionisasi gas N2 dan
O2.
1.2 Tujuan
Tujuan
dilakukannya
penelitian
tentang Studi Identifikasi Pola Utama Data
Radiosonde melalui Analisis Komponen
Utama dan Analisis Spektrum (Studi Kasus
Bandung), adalah sebagai berikut:
1. Menentukan pola data radiosonde daerah
Bandung pada berbagai ketinggian
dengan menggunakan teknik analisis
komponen utama dan analisis spektrum.
2. Mengetahui dinamika atmosfer yang
terjadi pada beberapa ketinggian.
2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah
Angin gunung dan angin lembah
terjadi karena keadaan topografi. Kedua
angin ini merupakan hasil dari perbedaan
suhu udara antara lembah dan puncak
gunung. Pada siang hari, puncak gunung
menerima energi radiasi matahari lebih
banyak daripada lembah yang terlindungi di
bawahnya. Udara di atas permukaan gunung
mengembang dan naik ke atas. Hal ini
menimbulkan gradien tekanan antara udara
lembah yang dingin dan bertekanan tinggi
dengan udara puncak gunung yang lebih
hangat dengan tekanan rendah. Karena
terjadinya gradien tekanan, udara lembah
naik ke puncak gunung dan udara dari sisi
1
gunung yang terbuka masuk ke lembah
menggantikan udara yang ke atas tadi. Angin
ini disebut angin lembah yang terjadi pada
siang hari.
Sedangkan pada malam hari, proses
pemanasan berhenti dan udara di dekat
permukaan puncak gunung mengalami
pendinginan lebih cepat karena lebih banyak
energi yang hilang melalui pancaran radiasi
gelombang panjang. Udara yang dingin ini
turun ke dasar lembah, menumpuk, dan
mendorong udara di lembah keluar menuju
ke sisi yang terbuka. Angin yang bergerak ke
bawah dan ke sisi gunung ini disebut angin
gunung.
2.3 Monsun
Secara
umum
angin
monsun
merupakan angin laut atau darat dalam skala
besar. Angin ini tidak berbatas pada jalur
garis pantai yang sempit, tetapi berhembus
bolak-balik melintasi daerah lautan dan
daratan yang luas. Angin monsun terikat
pada daur musim panas dan dingin. Daratan
menjadi lebih panas pada musim panas dan
menjadi dingin pada musim dingin,
sedangkan suhu permukaan laut di
sekitarnya relatif tetap akibatnya arus naik
konveksi besar-besaran terjadi di atas
daratan pada musim panas dan udara dari
lautan
mengalir
ke
darat
untuk
menggantikannya. Maka terbentuklah angin
monsun musim panas yang sarat dengan
kelembaban (uap air). Selama musim dingin
pada waktu daratan lebih dingin daripada
samudera, prosesnya pun berkebalikan dari
musim panas.
2.4 Gelombang Stratosfer Ekuatorial
Telah cukup lama diketahui bahwa
terdapat beberapa bentuk gelombang di
atmosfer tengah yang menjalar dalam arah
zonal (timur-barat) dan vertikal sepanjang
daerah ekuator. Gelombang-gelombang
tersebut mempunyai periode beberapa hari
dan berskala planeter (panjang gelombang
antara 10000-40000 km) dalam arah zonal,
tetapi terperangkap di antara 15°LU dan
15°LS (Kato, 1998). Gelombang Kelvin
atmosfer dan gelombang Rossby-graviti
merupakan dua jenis gelombang planeter
atmosfer terpenting di zona ekuatorial yang
dapat dideteksi. Gelombang Rossby-graviti
dapat
dianggap
sebagai
kombinasi
gelombang gravitasi yang menjalar ke arah
barat dan timur dengan gelombang Rossby
yang hanya menjalar dalam arah barat saja.
Sedangkan gelombang Kelvin adalah
gelombang yang menjalar secara zonal ke
arah timur. Menurut penelitian yang
dilakukan oleh Yanai dan Murakami (1970)
ketika mempelajari gangguan medan angin
di lapisan troposfer-atas Pasifik Barat dekat
Indonesia, bahwa ada dua tipe gangguan
yang merambat ke barat dengan periode 4-7
hari. Periode gelombang Kelvin adalah ± 12
hari.
Menurut Kato (1998), sumber utama
pembangkit gelombang atmosfer belum
dapat diketahui dengan baik, sumber
pembangkit yang mungkin adalah angin
kencang baratan, hambatan topografi, dan
konveksi kuat pada pembentukan awan di
daerah tropis.
2.5 QBO (Quasi-Biennial Oscillation)
Menurut Kato (1998), QBO (QuasiBiennial Oscillation) ditemukan oleh Reed
di Amerika Serikat dan oleh Veryard dan
Ebdon di Inggris pada tahun 1961. QBO
adalah fenomena hasil interaksi antara aliran
dasar di stratosfer-bawah dengan dua
gelombang planeter ekuatorial yaitu
gelombang Rossby-graviti dan gelombang
Kelvin. Baik gelombang Kelvin maupun
gelombang Rossby-graviti, keduanya dipicu
oleh osilasi pola pemanasan konvektif
berskala besar pada lapisan troposfer di
ekuatorial.
Gerak osilasi QBO yang terdapat di
lapisan stratosfer ekuator mempunyai sifatsifat sebagai berikut:
Medan angin yang simetris dalam arah
zonal, berganti arah secara hampir teratur
dengan periode bervariasi antara 24
sampai 30 bulan (sekitar 2,5 tahun).
Daerah angin tersebut pertama kali
muncul di ketinggian 30 km, kemudian
menjalar turun dengan kecepatan 1 km
per bulan.
Pada waktu menjalar turun, amplitudonya
tidak banyak berubah sampai ketinggian
23 km, tetapi di bawah ketinggian
tersebut amplitudo berkurang dengan
cepat.
Dalam arah meridional, osilasi medan
angin tersebut simetrik terhadap ekuator
dengan amplitudo maksimum sekitar 20
m/detik.
2
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
RINGKASAN
SATRIYANI. Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama
dan Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung). Dibimbing oleh AHMAD BEY dan SONNI
SETIAWAN.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi aktifitas makhluk hidup di bumi, maka dilakukan kajian
tentang unsur yang mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara,
dan kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut mempengaruhi karakteristik atmosfer sebagai
pembentuk cuaca. Objek studi ini hanya melibatkan unsur medan angin mencakup komponen
zonal dan meridional sebagai objek utama yang akan dikaji, serta suhu udara dan kelembaban
sebagai objek penunjang. Data angin dalam komponen zonal (u) dan meridional (v) diolah dengan
teknik eigen dan analisis spektrum sehingga didapatkan profil vertikal vektor eigen dan periode
dinamika atmosfer.
Hasil analisis data radiosonde Bandung pada waktu pengamatan 10 April-9 Mei 2004 dengan
ketinggian 1 km sampai 30 km menunjukkan bahwa berdasarkan perbandingan nilai eigen untuk
komponen angin zonal dan meridional, dinamika angin dalam komponen zonal lebih mendominasi
daripada dinamika angin meridional. Hal ini dapat dijelaskan oleh fenomena yang utama saja yaitu
nilai eigen komponen utama pertama, dinamika angin meridional hanya memberikan kontribusi
sebesar 27,9% atau hampir sepertiga terhadap dinamika angin zonal. Berdasarkan keempat vektor
eigen angin zonal dapat dikatakan bahwa pada lapisan troposfer-bawah (1-6 km) selama periode
pengamatan yaitu peralihan angin monsun barat ke monsun timur, angin berhembus dengan skala
sangat kecil, serta dari pola keempat vektor eigen tampak tidak adanya dinamika angin.
Tropopause terdapat pada ketinggian 17-18 km. Pada lapisan troposfer-tengah zona angin timuran
lebih mendominasi di ketinggian 10-16 km dengan intensitas tertinggi terjadi di ketinggian 14 km
dan pada ketinggian 15-16 km terdapat osilasi angin zonal dengan periode 7,5 hari yang bergerak
ke timur. Ketika memasuki troposfer-atas hingga tropopause osilasi angin zonal dengan periode
7,5 hari ini mengalami penguatan kemudian setelah ketinggian 18 km osilasi zonal berperiode 7,5
hari mengalami peredaman akibat adanya shear angin timuran. Distribusi vektor eigen pertama
angin meridional yang memberikan kontribusi dinamika angin sebesar 15,8% dari keseluruhan
pergerakan angin, dan terkonsentrasi di lapisan troposfer-tengah hingga troposfer-atas (7-17 km)
dimana angin meridional bergerak ke arah selatan. Pergerakan angin meridional ke arah selatan
merupakan manifestasi dari sel Hadley.
STUDI IDENTIFIKASI POLA UTAMA DATA RADIOSONDE MELALUI
ANALISIS KOMPONEN UTAMA DAN ANALISIS SPEKTRUM
(STUDI KASUS BANDUNG)
SATRIYANI
G 24102033
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul
: Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan
Analisis Spektrum (Studi Kasus Bandung)
Nama
: Satriyani
NRP
: G 24102033
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Sonni Setiawan, M.Si
NIP. 132321569
Prof. Dr. Ahmad Bey
NIP. 130543586
Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. Sc
NIP. 131473999
Tanggal Disetujui:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Desember 1984, merupakan anak keempat dari
empat bersaudara, putri dari pasangan Bapak Yahya Suryadi dan Ibu Murniati.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMUN 47 Jakarta Selatan dan pada tahun yang sama
melanjutkan kuliah ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Penulis diterima di
Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di Himpunan Mahasiswa
Agrometeorologi (HIMAGRETO) IPB sebagai anggota.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah S.W.T, yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya serta begitu banyak nikmat yang tak terhingga jumlahnya.
Hanya dengan ridha dan kemudahan yang diberikan-Nya sehingga karya ilmiah dengan topik
“Studi Identifikasi Pola Utama Data Radiosonde melalui Analisis Komponen Utama dan Analisis
Spektrum (Studi Kasus Bandung)‘’ berhasil diselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam
terpanjat ke hadirat Nabi Muhammad S.A.W yang telah menunjukkan cahaya kebenaran. Semoga
penelitian ini dapat memperkaya pengetahuan pada bidang meteorologi dinamik.
Tidak lupa penulis turut mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ahmad Bey selaku pembimbing pertama, yang telah memberikan bimbingan
dan pengarahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Sonni Setiawan, M.Si selaku pembimbing kedua, yang selalu dengan sabar
memberikan bimbingan, pengarahan, dan ilmu kepada penulis sejak awal kegiatan tugas akhir
hingga skripsi ini selesai.
3. Kedua orang tua (mama dan bapak) dan seluruh keluarga (mas Tisna, mas Weweng, mba
Neng) yang telah memberikan dukungan penuh, doa, dan kasih sayang kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan baik.
4. Bapak Sobri Effendy, M.Si selaku pembimbing akademik dan penguji dalam ujian tugas
akhir.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, atas
bimbingan, semangat dan pengetahuan.
6. Staf Tata Usaha atas kerjasamanya dalam membantu kelancaran penulis selama masa studi.
7. RISH-Kyoto University dan Shimane University Jepang, yang telah menyediakan data
radiosonde.
8. Teman-teman mahasiswa GFM angkatan 39 yang telah banyak membantu dan mendukung
penulis dalam penyusunan skripsi ini. Penulis ucapkan banyak terima kasih atas masa-masa
indah yang telah penulis rasakan selama menjalankan studi di IPB.
9. A’ Haries Satyawardhana, yang dengan sabar dan setia memberikan segala bantuan, doa,
semangat dan kasih sayang kepada penulis sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
Akhir kata, penulis hanya bisa menyampaikan bahwa tanpa pihak-pihak di atas, skripsi ini
tidak akan selesai dengan baik, semoga Allah S.W.T membalas semua kebaikan pihak-pihak
tersebut. Penulis menyadari tulisan karya ilmiah ini masih jauh dalam kesempurnaan, namun
demikian penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya.
Bogor, Mei 2007
Penulis
i
DAFTAR ISI
i
ii
ii
iii
iii
KATA PENGANTAR ...........................................................................................................................
DAFTAR ISI ..........................................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................................................
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................................
I.
II.
III.
IV.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................................
1.2. Tujuan ...............................................................................................................................
1
1
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Lapisan Atmosfer.................................................................................................
2.2. Angin Gunung dan Angin Lembah....................................................................................
2.3. Monsun .............................................................................................................................
2.4. Gelombang Stratosfer Ekuatorial......................................................................................
2.5. QBO (Quasi-Biennial Oscillation)....................................................................................
1
1
2
2
2
METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................................................
3.2. Bahan dan Alat ..................................................................................................................
3.3. Metode ..............................................................................................................................
3.3.1. Analisis Komponen Utama.......................................................................................
3.3.2. Analisis Spektrum/Spektral......................................................................................
3.3.3. Analisis Fenomena Meteorologi Dinamik................................................................
3
3
3
3
5
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Keadaan Geografis dan Status Klimatologis Data.............................................................
4.2. Karakteristik Variabel Atmosfer........................................................................................
4.2.1. Troposfer-Bawah......................................................................................................
4.2.2. Troposfer-Atas dan Stratosfer-Bawah......................................................................
4.3. Analisis Komponen Utama................................................................................................
4.3.1. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Zonal......................................................................
4.3.2. Analisis Vektor Eigen 2 Angin Zonal......................................................................
4.3.3. Analisis Vektor Eigen 3 Angin Zonal......................................................................
4.3.4. Analisis Vektor Eigen 4 Angin Zonal......................................................................
4.3.5. Analisis Vektor Eigen 1 Angin Meridional.............................................................
6
7
7
8
9
10
10
11
11
11
13
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Keterangan
Gambar Diagram Alur Penelitian...........................................................................................................
Gambar Peta Wilayah Penelitian ...........................................................................................................
Gambar Time Height Section Komponen Angin Zonal Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.............
Gambar Time Height Section Komponen Angin Meridional Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004....
Gambar Time Height Section Kelembaban Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004................................
Gambar Time Height-Section Suhu Udara Bandung Tanggal 10 April - 9 Mei 2004.................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Zonal.............................................................................
Gambar Distribusi Nilai Eigen (Screeplot) Angin Meridional....................................................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen Angin Zonal Bandung (10 April - 9 Mei 2004)......................................
Gambar Distribusi Vektor Eigen 1 Angin Meridional Bandung (10 April - 9 Mei 2004)...........................
ii
Hal.
6
6
7
7
7
8
9
9
12
13
DAFTAR TABEL
Tabel
1.
Keterangan
Nilai Eigen 8 Komponen Utama Angin Zonal dan Meridional............................................
Hal.
9
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Keterangan
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Kelembaban pada Ketinggian 1 km...............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 1 km................................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 21 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 22 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 23 km..............................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 24 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 15 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 16 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 17 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 18 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 18 km....................................................................
Analisis Spektrum Suhu Udara pada Ketinggian 18 km..............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 21 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 22 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal pada Ketinggian 24 km.............................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 13 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 14 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 15 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Meridional pada Ketinggian 16 km....................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 1..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 2..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 3..................................................................................
Analisis Spektrum Angin Zonal Komponen Utama 4..................................................................................
Analisis Spektral Angin Meridional Komponen Utama 1...........................................................................
Profil Vertikal Angin Zonal Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004).....................................................
Profil Vertikal Angin Meridional Bandung (Tanggal 10 April - 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Zonal Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Angin Meridional Bandung (10 April – 9 Mei 2004)..................................
Gambar Time Height Section Suhu Udara Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
Gambar Time Heigh Section Kelembaban Bandung (10 April – 9 Mei 2004)............................................
iii
Hal.
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
23
24
25
I. PENDAHULUAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara tropis yang
memiliki fenomena meteorologi yang
menarik untuk diteliti, karena letak geografis
Indonesia yang berada di antara dua
samudera yaitu Samudera Hindia dan
Pasifik, serta dua benua yaitu Benua Asia
dan Australia. Indonesia dipengaruhi
berbagai fenomena atmosfer baik fenomena
lokal maupun fenomena global seperti
Monsun, ENSO, dan QBO (Quasi-Biennial
Oscillation), serta karakteristik meteorologi
daerah tropis berdampak pada pola cuaca di
wilayah Indonesia.
Atmosfer
sangat
penting
bagi
kehidupan makhluk hidup, karena tanpa
atmosfer makhluk hidup tidak akan dapat
bertahan hidup. Atmosfer juga berperan
sebagai pelindung kehidupan di bumi dari
radiasi matahari yang kuat pada siang hari
dan mencegah hilangnya panas ke ruang
angkasa pada malam hari. Oleh karena itu
meteorologi menarik untuk dikaji karena
salah satu lapisan atmosfer yaitu troposfer
merupakan tempat dari sebagian besar
gejala-gejala cuaca terjadi.
Menyadari pentingnya atmosfer bagi
aktifitas makhluk hidup di bumi, maka
dilakukan kajian tentang unsur-unsur yang
mempengaruhi atmosfer, yaitu suhu udara,
tekanan udara, kelembaban udara, dan
kecepatan angin. Unsur-unsur udara tersebut
mempengaruhi
karakteristik
atmosfer
sebagai pembentuk cuaca. Objek studi ini
hanya melibatkan unsur medan angin
mencakup komponen zonal dan meridional
sebagai objek utama yang akan dikaji, serta
suhu udara dan kelembaban sebagai objek
penunjang.
2.1 Struktur Lapisan Atmosfer
Atmosfer adalah lapisan gas yang
menyelimuti bumi dan penting bagi proses
kehidupan makhluk hidup di bumi. Struktur
vertikal
atmosfer
dapat
dibedakan
berdasarkan
parameter
suhu
udara,
komposisi udara, sifat-sifat radioelektrik dan
sifat-sifat kimia.
Lapisan atmosfer terbawah disebut
lapisan troposfer dengan ketinggian sekitar
8-16 km. Pada lapisan troposfer struktur
vertikal suhu udara berkurang terhadap
ketinggian dengan besaran lapse rate yang
hampir
konstan
sebesar
6,5°C/km.
Fenomena
meteorologi
seperti
pembentukkan awan konvektif dan hujan
terjadi pada lapisan troposfer. Lapisan di atas
troposfer adalah stratosfer dengan ketinggian
16-50 km, dimana profil vertikal suhu
udaranya adalah inversi, yang berarti suhu
udara meningkat dengan bertambahnya
ketinggian. Stratosfer merupakan lapisan
atmosfer utama yang mengandung gas ozon,
dengan konsentrasi maksimum terdapat pada
ketinggian 22 km di atas permukaaan bumi
(Prawirowardoyo, 1996). Lapisan atmosfer
selanjutnya adalah mesosfer dengan
ketinggian mencapai 50-80 km. Profil
vertikal suhu udara pada mesosfer adalah
lapse rate dengan suhu udara sekitar -5°C
pada dasar lapisan hingga -95°C pada
puncaknya. Lapisan mesosfer merupakan
daerah penguraian O2 menjadi atom O.
Lapisan atmosfer yang paling atas adalah
termosfer dengan ketinggian mulai dari 80
km dari permukaan bumi, dimana profil
vertikal suhu udaranya adalah inversi. Pada
termosfer terjadi proses ionisasi gas N2 dan
O2.
1.2 Tujuan
Tujuan
dilakukannya
penelitian
tentang Studi Identifikasi Pola Utama Data
Radiosonde melalui Analisis Komponen
Utama dan Analisis Spektrum (Studi Kasus
Bandung), adalah sebagai berikut:
1. Menentukan pola data radiosonde daerah
Bandung pada berbagai ketinggian
dengan menggunakan teknik analisis
komponen utama dan analisis spektrum.
2. Mengetahui dinamika atmosfer yang
terjadi pada beberapa ketinggian.
2.2 Angin Gunung dan Angin Lembah
Angin gunung dan angin lembah
terjadi karena keadaan topografi. Kedua
angin ini merupakan hasil dari perbedaan
suhu udara antara lembah dan puncak
gunung. Pada siang hari, puncak gunung
menerima energi radiasi matahari lebih
banyak daripada lembah yang terlindungi di
bawahnya. Udara di atas permukaan gunung
mengembang dan naik ke atas. Hal ini
menimbulkan gradien tekanan antara udara
lembah yang dingin dan bertekanan tinggi
dengan udara puncak gunung yang lebih
hangat dengan tekanan rendah. Karena
terjadinya gradien tekanan, udara lembah
naik ke puncak gunung dan udara dari sisi
1
gunung yang terbuka masuk ke lembah
menggantikan udara yang ke atas tadi. Angin
ini disebut angin lembah yang terjadi pada
siang hari.
Sedangkan pada malam hari, proses
pemanasan berhenti dan udara di dekat
permukaan puncak gunung mengalami
pendinginan lebih cepat karena lebih banyak
energi yang hilang melalui pancaran radiasi
gelombang panjang. Udara yang dingin ini
turun ke dasar lembah, menumpuk, dan
mendorong udara di lembah keluar menuju
ke sisi yang terbuka. Angin yang bergerak ke
bawah dan ke sisi gunung ini disebut angin
gunung.
2.3 Monsun
Secara
umum
angin
monsun
merupakan angin laut atau darat dalam skala
besar. Angin ini tidak berbatas pada jalur
garis pantai yang sempit, tetapi berhembus
bolak-balik melintasi daerah lautan dan
daratan yang luas. Angin monsun terikat
pada daur musim panas dan dingin. Daratan
menjadi lebih panas pada musim panas dan
menjadi dingin pada musim dingin,
sedangkan suhu permukaan laut di
sekitarnya relatif tetap akibatnya arus naik
konveksi besar-besaran terjadi di atas
daratan pada musim panas dan udara dari
lautan
mengalir
ke
darat
untuk
menggantikannya. Maka terbentuklah angin
monsun musim panas yang sarat dengan
kelembaban (uap air). Selama musim dingin
pada waktu daratan lebih dingin daripada
samudera, prosesnya pun berkebalikan dari
musim panas.
2.4 Gelombang Stratosfer Ekuatorial
Telah cukup lama diketahui bahwa
terdapat beberapa bentuk gelombang di
atmosfer tengah yang menjalar dalam arah
zonal (timur-barat) dan vertikal sepanjang
daerah ekuator. Gelombang-gelombang
tersebut mempunyai periode beberapa hari
dan berskala planeter (panjang gelombang
antara 10000-40000 km) dalam arah zonal,
tetapi terperangkap di antara 15°LU dan
15°LS (Kato, 1998). Gelombang Kelvin
atmosfer dan gelombang Rossby-graviti
merupakan dua jenis gelombang planeter
atmosfer terpenting di zona ekuatorial yang
dapat dideteksi. Gelombang Rossby-graviti
dapat
dianggap
sebagai
kombinasi
gelombang gravitasi yang menjalar ke arah
barat dan timur dengan gelombang Rossby
yang hanya menjalar dalam arah barat saja.
Sedangkan gelombang Kelvin adalah
gelombang yang menjalar secara zonal ke
arah timur. Menurut penelitian yang
dilakukan oleh Yanai dan Murakami (1970)
ketika mempelajari gangguan medan angin
di lapisan troposfer-atas Pasifik Barat dekat
Indonesia, bahwa ada dua tipe gangguan
yang merambat ke barat dengan periode 4-7
hari. Periode gelombang Kelvin adalah ± 12
hari.
Menurut Kato (1998), sumber utama
pembangkit gelombang atmosfer belum
dapat diketahui dengan baik, sumber
pembangkit yang mungkin adalah angin
kencang baratan, hambatan topografi, dan
konveksi kuat pada pembentukan awan di
daerah tropis.
2.5 QBO (Quasi-Biennial Oscillation)
Menurut Kato (1998), QBO (QuasiBiennial Oscillation) ditemukan oleh Reed
di Amerika Serikat dan oleh Veryard dan
Ebdon di Inggris pada tahun 1961. QBO
adalah fenomena hasil interaksi antara aliran
dasar di stratosfer-bawah dengan dua
gelombang planeter ekuatorial yaitu
gelombang Rossby-graviti dan gelombang
Kelvin. Baik gelombang Kelvin maupun
gelombang Rossby-graviti, keduanya dipicu
oleh osilasi pola pemanasan konvektif
berskala besar pada lapisan troposfer di
ekuatorial.
Gerak osilasi QBO yang terdapat di
lapisan stratosfer ekuator mempunyai sifatsifat sebagai berikut:
Medan angin yang simetris dalam arah
zonal, berganti arah secara hampir teratur
dengan periode bervariasi antara 24
sampai 30 bulan (sekitar 2,5 tahun).
Daerah angin tersebut pertama kali
muncul di ketinggian 30 km, kemudian
menjalar turun dengan kecepatan 1 km
per bulan.
Pada waktu menjalar turun, amplitudonya
tidak banyak berubah sampai ketinggian
23 km, tetapi di bawah ketinggian
tersebut amplitudo berkurang dengan
cepat.
Dalam arah meridional, osilasi medan
angin tersebut simetrik terhadap ekuator
dengan amplitudo maksimum sekitar 20
m/detik.
2
III. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan
Mei 2006 sampai dengan Februari 2007.
Pengolahan data radiosonde dilakukan di
Laboratorium Meteorologi, Departemen
Geofisika dan Meteorologi, IPB. Objek
kajian penelitian ini adalah daerah Bandung
(107° 18’-107° 49’ BT dan 6° 41’-7° 44’
LS).
3.2. Bahan dan Alat
Alat
yang
digunakan
adalah
seperangkat komputer dengan perangkat
lunak: Microsoft Office, Surfer ver 8.0,
Minitab ver 14, Statistica ver 6.0. Sedangkan
bahan penelitian ini adalah data radiosonde
daerah Bandung dengan resolusi harian
(pada pengamatan pukul 00.00, 06.00, 12.00
dan 18.00) selama satu bulan (10 April-9
Mei
2004).
Data
didapat
dari
http://rslab.riko.shimane.ac.jp/CPEA/campai
gn/sonde/data.html.
3.3. Metode
Metodologi yang digunakan dalam
penelitian ini adalah dengan menggunakan
teknik eigen dan analisis spektrum yang
diharapkan bisa mengekstraksi informasi
langsung dari data-data radiosonde sehingga
dapat diidentifikasi periode fenomenafenomena dinamika atmosfer yang terekam
dalam data.
3.3.1 Analisis Komponen Utama
Dalam statistik, analisis komponen
utama adalah teknik yang digunakan untuk
menyederhanakan suatu data, dengan cara
mentransformasi linear sistem koordinat
lama sehingga terbentuk sistem koordinat
baru dengan variansi maksimum. Analisis
komponen utama dapat digunakan untuk
mereduksi dimensi suatu data tanpa
mengurangi karakteristik data tersebut
secara signifikan.
Secara teknis analisis komponen
utama merupakan suatu teknik mereduksi
data multivariat (banyak data) untuk
mengubah (mentransformasi) suatu matrik
data awal atau asli menjadi satu suatu set
kombinasi linier yang lebih sedikit akan
tetapi menyerap sebagian besar jumlah
variansi dari data awal (Supranto J, 2004).
Tujuan utama analisis komponen
utama adalah menjelaskan sebanyak
mungkin jumlah variansi data asli dengan
sedikit
mungkin
komponen
utama.
Banyaknya komponen yang bisa diekstrak
dari data awal atau asli adalah sebanyak
variabel yang ada. Katakan ada m komponen
yang bisa diekstrak dari