Badai guntur (Thunderstorm) pada citra satelit
Badai guntur (Thunderstorm) pada citra satelit
Terdapat 3 (tiga) syarat dasar untuk terbentuknya badai guntur/thunderstorm, yaitu: uap air, ketak‐
stabilan/instabilitas udara dan mekanisme pengangkatan massa udara (lifting). Udara dikatakan
tak stabil jika ia terus naik ketika ada dorongan ke atas. Suatu massa udara tidak stabil dicirikan oleh
udara panas yang lembab di dekat permukaan dan udara dingin yang kering di atasnya. Ketika parsel
udara yang naik mengalami pendinginan, sebagian uap airnya akan terkondensasi membentuk awan
cumulonimbus (Cb) yang umumnya disebut badai guntur (thunderstorm).
Perkembangan badai guntur memerlukan faktor pemicu atau mekanisme awal yang menimbulkan
gerakan massa udara ke atas. Suhu di lapisan paling bawah atmosfer meningkat sangat cepat pada
sore atau malam hari karena pemanasan daratan dan udara panas akan cenderung untuk bergerak
naik. Pengangkatan (lifting) juga dapat disebabkan oleh adanya front, terutama front dingin dan dry‐
lines. Bentuk rupa bumi (terrain) juga dapat menyebabkan pengangkatan udara, seperti ketika aliran
udara melalui daerah pegunungan maka angin akan dipaksa naik melewati lereng pegunungan.
Semua badai guntur tersusun berawal dari sel badai guntur. Sel thunderstorm memiliki ciri khusus
yaitu siklus hidupnya hanya sekitar 30 menit. Siklus hidup sebuah badai guntur dapat digambarkan
dengan tahapan sbb:
a. Pada tahap menjadi towering cumulus, sebuah awan Cu mulai tumbuh secara vertical
mencapai ketinggian hingga 6 km. Massa udara di dalamnya didominasi adanya updraft
dengan beberapa aliran turbulensi eddy di sekeliling tepi awan.
b. Pada saat thunderstorm mencapai tahapan matang, awan dapat berkembang menjulang
sangat tinggi, seringkali mencapai 12 km atau lebih. Citra satelit terkadang dapat
menunjukkan terbentuknya overshooting di puncak awan badai guntur tersebut yang
bahkan dapat mencapai lapisan tropopause. Maka akan dihasilkan hujan dan gaya friksi
kebawah terdesak oleh butiran‐butiran air hujan yang turun di sekitar wilayah udara yang
menghasilkan downdraft. Kemudian proses pendinginan massa udara akibat penguapan
butiran‐butiran air hujan akan meningkatkan kecepatan downdraft. Laju updraft dan
downdraft relative lemah, yaitu sekitar 10m/detik, dan keduanya dapat saling
mempengaruhi/bercampur.
c. Pada tahap peluruhan, hujan akan menyebar ke seluruh bagian awan badai guntur dan
downdraft menjadi lebih luas. Updraft semakin melemah, badai mulai kehabisan suplai
udara panas yang lembab sebagai bahan bakarnya, dan akhirnya awan badai guntur akan
meluruh. Hujan ringan dan angin dari outflow melemah dapat tetap berlangsung untuk
sementara waktu pada tahap ini, sebelum yang tertinggal hanya sisa‐sisa anvil Cb‐nya.
Ketika angin geser vertical (vertical wind shear) lemah, sel tunggal thunderstorm dapat terbentuk. Ia
akan bertahan selama 30 menit dan bias terbawa oleh angin di lapisan bawah. Saat terdapat angin
geser yang moderate, badai‐badai multi‐sel dapat terbentuk. Disini sel‐sel badai tunggal dapat
memiliki siklus hidup sekitar 45 menit, tetapi jika sel‐sel tersebut bergabung maka dapat bertahan
hidup hingga beberapa jam dan sel‐sel baru terbentuk menggantikan sel‐sel yang lama yang telah
meluruh.
Sebuah badai guntur yang hebat (severe thunderstorm) siklus hidupnya beberapa jam dan dapat
menghasilkan hujan yang sangat lebat, terkadang disertai butiran es cukup besar, dan angin hentak
(squall) yang sangat kuat ke permukaan bumi. Hujan yang sangat lebat tersebut dapat menyebabkan
banjir banding (flash‐flood). Terdapat angin geser vertikal yang tinggi, baik angin updraft maupun
downdraft‐nya sangat kuat dengan kecepatan hingga 50 m/detik, dan masing‐masing tidak saling
mempengaruhi/bercampur. Udara panas yang lembab masuk kea wan badai guntur dari arah depan
dan kemudian naik. Hal ini mengakibatkan aliran updraft yang kuat dan menimbulkan hujan dan
mendukung terbentuknya butiran‐butiran es yang berukuran cukup besar. Udara kering di lapisan
tengah atmosfer masuk ke awan badai guntur dari belakang. Hujan akan jatuh di wilayah itu dan
kemudian penguapan air hujan akan mendinginkan udara, dan berakibat angin downdraft yang kuat.
Bagian atas badai guntur akhirnya mencapai lapisan yang sangat tinggi sehingga terpengaruh oleh
angin kuat di lapisan atas troposfer. Akibatnya updraft dapat terbawa hingga jarak yang jauh dari
awan, dan membentuk apa yang dikenal dengan anvil awan badai guntur. Sebuah badai guntur yang
hebat dapat mencapai ukuran lebar 10‐20 km dan tingginya 12‐18 km, sementara anvil‐nya dapat
memanjang secara horizontal hingga sejauh 100 km. Beberapa badai guntur semacam ini dapat
terorganisasi memanjang seperti garis dan disebut sebagai badai guntur deret (squall line).
Jenis badai guntur yang hebat adalah multi‐sel atau super‐sel. Untuk jenis super‐sel, seluruh bagian
badai berlaku seperti jika ia sebagai satu sel tunggal. Ia dapat berkembang menjadi sebuah sirkulasi
yang berputar, yang disebut meso‐siklon, dimana dapat menimbulkan tornado. Ada beberapa
pergerakan berbeda yang berasosiasi dengan sebuah badai guntur, yaitu : updraft dan downdraft di
dalamnya, pergerakan awan badai guntur itu sendiri, pergerakan relatif anvil terhadap badai guntur,
kecepatan angin hentak (squall) dan pergerakan gust‐front. Pergerakan‐pergerakan tersebut
memiliki dinamika dan skala masing‐masing. Kecepatan dan arah gerakan badai guntur adalah fungsi
dari angin ambient di lapisan yang dalam. Kecepatan dan arah pergerakan anvil menjauhi awan
badai guntur induknya adalah fungsi dari angin pada lapisan dimana anvil berada. Pada situasi jet‐
stream anvil dapat tertiup sejauh lebih dari 200 km dari awan induknya.
(A)
(B)
27 km
SARMI
SARMI
224 km
NABIRE
NABIRE
120 km
(C)
SARMI
NABIRE
Gambar 1. Citra satelit MTSAT‐2, Enhance‐WV (A), IR (B), dan Enhance‐IR (C), 8 Juni 2011 – 15.00 UTC) ;
Tanda panah = sel badai guntur dan estimasi ukuran sel‐nya (Gambar 1 (A)
Note : Data synop 8 Juni 2011 tercatat di Stasiun Nabire, Papua Barat menunjukkan hujan terus menerus dari
jam 13 – 15 UTC (18 – 20 WIT)
(A)
(B)
Gambar 2. Perkembangan sel‐sel badai guntur pada citra Enhance‐WV (A) dan IR (B) mulai jam 11
s/d 15 UTC
Pada Gambar 1, beberapa badai guntur yang terlihat pada citra satelit MTSAT‐2, terjadi di Nabire
dan Sarmi, Papua dan sekitarnya pada tanggal 8 Juni 2011 jam 15.00UTC (A : Water Vapor/WV ; dan
B : citra Infrared/IR). Sedangkan Gambar 2 menggambarkan perkembangan sel‐sel thunderstorm
mulai jam 12 s/d 15 UTC di wilayah tersebut.
Dengan pewarnaan enhancement colour, seperti misalnya citra WV (Enhance‐WV) pada Gambar 1
(A) dan citra IR (Enhance‐IR) pada gambar 1 (C), sangat berguna untuk mengidentifikasi sel badai
guntur. Bagian sel yang suhunya paling dingin akan diberi penekanan warna yang berbeda, sehingga
dapat digunakan untuk memperkirakan wilayah yang berpotensi terjadi hujan lebat (pada Enhance‐
WV berwarna coklat muda s/d pink, sedangkan pada citra Enhance‐IR berwarna merah‐bata s/d
krem).
Badai guntur terlihat putih terang pada semua kanal citra satelit dengan gray‐scale hitam‐putih.
Pada citra IR anvil badai guntur terlihat berbentuk awan oval yang berwarna putih terang dan tertiup
menjauh mengikuti arah angin lapisan atas. Pada citra VIS siang hari, awan‐awan yang puncaknya
menjulang tinggi seperti Cb dan Cg kadang‐kadang dapat terlihat bayangannya jatuh di permukaan
awan yang lebih rendah, terutama jika awan Cb/Cg tersebut terkena cahaya matahari dari arah
samping.
‐‐‐‐‐
Terdapat 3 (tiga) syarat dasar untuk terbentuknya badai guntur/thunderstorm, yaitu: uap air, ketak‐
stabilan/instabilitas udara dan mekanisme pengangkatan massa udara (lifting). Udara dikatakan
tak stabil jika ia terus naik ketika ada dorongan ke atas. Suatu massa udara tidak stabil dicirikan oleh
udara panas yang lembab di dekat permukaan dan udara dingin yang kering di atasnya. Ketika parsel
udara yang naik mengalami pendinginan, sebagian uap airnya akan terkondensasi membentuk awan
cumulonimbus (Cb) yang umumnya disebut badai guntur (thunderstorm).
Perkembangan badai guntur memerlukan faktor pemicu atau mekanisme awal yang menimbulkan
gerakan massa udara ke atas. Suhu di lapisan paling bawah atmosfer meningkat sangat cepat pada
sore atau malam hari karena pemanasan daratan dan udara panas akan cenderung untuk bergerak
naik. Pengangkatan (lifting) juga dapat disebabkan oleh adanya front, terutama front dingin dan dry‐
lines. Bentuk rupa bumi (terrain) juga dapat menyebabkan pengangkatan udara, seperti ketika aliran
udara melalui daerah pegunungan maka angin akan dipaksa naik melewati lereng pegunungan.
Semua badai guntur tersusun berawal dari sel badai guntur. Sel thunderstorm memiliki ciri khusus
yaitu siklus hidupnya hanya sekitar 30 menit. Siklus hidup sebuah badai guntur dapat digambarkan
dengan tahapan sbb:
a. Pada tahap menjadi towering cumulus, sebuah awan Cu mulai tumbuh secara vertical
mencapai ketinggian hingga 6 km. Massa udara di dalamnya didominasi adanya updraft
dengan beberapa aliran turbulensi eddy di sekeliling tepi awan.
b. Pada saat thunderstorm mencapai tahapan matang, awan dapat berkembang menjulang
sangat tinggi, seringkali mencapai 12 km atau lebih. Citra satelit terkadang dapat
menunjukkan terbentuknya overshooting di puncak awan badai guntur tersebut yang
bahkan dapat mencapai lapisan tropopause. Maka akan dihasilkan hujan dan gaya friksi
kebawah terdesak oleh butiran‐butiran air hujan yang turun di sekitar wilayah udara yang
menghasilkan downdraft. Kemudian proses pendinginan massa udara akibat penguapan
butiran‐butiran air hujan akan meningkatkan kecepatan downdraft. Laju updraft dan
downdraft relative lemah, yaitu sekitar 10m/detik, dan keduanya dapat saling
mempengaruhi/bercampur.
c. Pada tahap peluruhan, hujan akan menyebar ke seluruh bagian awan badai guntur dan
downdraft menjadi lebih luas. Updraft semakin melemah, badai mulai kehabisan suplai
udara panas yang lembab sebagai bahan bakarnya, dan akhirnya awan badai guntur akan
meluruh. Hujan ringan dan angin dari outflow melemah dapat tetap berlangsung untuk
sementara waktu pada tahap ini, sebelum yang tertinggal hanya sisa‐sisa anvil Cb‐nya.
Ketika angin geser vertical (vertical wind shear) lemah, sel tunggal thunderstorm dapat terbentuk. Ia
akan bertahan selama 30 menit dan bias terbawa oleh angin di lapisan bawah. Saat terdapat angin
geser yang moderate, badai‐badai multi‐sel dapat terbentuk. Disini sel‐sel badai tunggal dapat
memiliki siklus hidup sekitar 45 menit, tetapi jika sel‐sel tersebut bergabung maka dapat bertahan
hidup hingga beberapa jam dan sel‐sel baru terbentuk menggantikan sel‐sel yang lama yang telah
meluruh.
Sebuah badai guntur yang hebat (severe thunderstorm) siklus hidupnya beberapa jam dan dapat
menghasilkan hujan yang sangat lebat, terkadang disertai butiran es cukup besar, dan angin hentak
(squall) yang sangat kuat ke permukaan bumi. Hujan yang sangat lebat tersebut dapat menyebabkan
banjir banding (flash‐flood). Terdapat angin geser vertikal yang tinggi, baik angin updraft maupun
downdraft‐nya sangat kuat dengan kecepatan hingga 50 m/detik, dan masing‐masing tidak saling
mempengaruhi/bercampur. Udara panas yang lembab masuk kea wan badai guntur dari arah depan
dan kemudian naik. Hal ini mengakibatkan aliran updraft yang kuat dan menimbulkan hujan dan
mendukung terbentuknya butiran‐butiran es yang berukuran cukup besar. Udara kering di lapisan
tengah atmosfer masuk ke awan badai guntur dari belakang. Hujan akan jatuh di wilayah itu dan
kemudian penguapan air hujan akan mendinginkan udara, dan berakibat angin downdraft yang kuat.
Bagian atas badai guntur akhirnya mencapai lapisan yang sangat tinggi sehingga terpengaruh oleh
angin kuat di lapisan atas troposfer. Akibatnya updraft dapat terbawa hingga jarak yang jauh dari
awan, dan membentuk apa yang dikenal dengan anvil awan badai guntur. Sebuah badai guntur yang
hebat dapat mencapai ukuran lebar 10‐20 km dan tingginya 12‐18 km, sementara anvil‐nya dapat
memanjang secara horizontal hingga sejauh 100 km. Beberapa badai guntur semacam ini dapat
terorganisasi memanjang seperti garis dan disebut sebagai badai guntur deret (squall line).
Jenis badai guntur yang hebat adalah multi‐sel atau super‐sel. Untuk jenis super‐sel, seluruh bagian
badai berlaku seperti jika ia sebagai satu sel tunggal. Ia dapat berkembang menjadi sebuah sirkulasi
yang berputar, yang disebut meso‐siklon, dimana dapat menimbulkan tornado. Ada beberapa
pergerakan berbeda yang berasosiasi dengan sebuah badai guntur, yaitu : updraft dan downdraft di
dalamnya, pergerakan awan badai guntur itu sendiri, pergerakan relatif anvil terhadap badai guntur,
kecepatan angin hentak (squall) dan pergerakan gust‐front. Pergerakan‐pergerakan tersebut
memiliki dinamika dan skala masing‐masing. Kecepatan dan arah gerakan badai guntur adalah fungsi
dari angin ambient di lapisan yang dalam. Kecepatan dan arah pergerakan anvil menjauhi awan
badai guntur induknya adalah fungsi dari angin pada lapisan dimana anvil berada. Pada situasi jet‐
stream anvil dapat tertiup sejauh lebih dari 200 km dari awan induknya.
(A)
(B)
27 km
SARMI
SARMI
224 km
NABIRE
NABIRE
120 km
(C)
SARMI
NABIRE
Gambar 1. Citra satelit MTSAT‐2, Enhance‐WV (A), IR (B), dan Enhance‐IR (C), 8 Juni 2011 – 15.00 UTC) ;
Tanda panah = sel badai guntur dan estimasi ukuran sel‐nya (Gambar 1 (A)
Note : Data synop 8 Juni 2011 tercatat di Stasiun Nabire, Papua Barat menunjukkan hujan terus menerus dari
jam 13 – 15 UTC (18 – 20 WIT)
(A)
(B)
Gambar 2. Perkembangan sel‐sel badai guntur pada citra Enhance‐WV (A) dan IR (B) mulai jam 11
s/d 15 UTC
Pada Gambar 1, beberapa badai guntur yang terlihat pada citra satelit MTSAT‐2, terjadi di Nabire
dan Sarmi, Papua dan sekitarnya pada tanggal 8 Juni 2011 jam 15.00UTC (A : Water Vapor/WV ; dan
B : citra Infrared/IR). Sedangkan Gambar 2 menggambarkan perkembangan sel‐sel thunderstorm
mulai jam 12 s/d 15 UTC di wilayah tersebut.
Dengan pewarnaan enhancement colour, seperti misalnya citra WV (Enhance‐WV) pada Gambar 1
(A) dan citra IR (Enhance‐IR) pada gambar 1 (C), sangat berguna untuk mengidentifikasi sel badai
guntur. Bagian sel yang suhunya paling dingin akan diberi penekanan warna yang berbeda, sehingga
dapat digunakan untuk memperkirakan wilayah yang berpotensi terjadi hujan lebat (pada Enhance‐
WV berwarna coklat muda s/d pink, sedangkan pada citra Enhance‐IR berwarna merah‐bata s/d
krem).
Badai guntur terlihat putih terang pada semua kanal citra satelit dengan gray‐scale hitam‐putih.
Pada citra IR anvil badai guntur terlihat berbentuk awan oval yang berwarna putih terang dan tertiup
menjauh mengikuti arah angin lapisan atas. Pada citra VIS siang hari, awan‐awan yang puncaknya
menjulang tinggi seperti Cb dan Cg kadang‐kadang dapat terlihat bayangannya jatuh di permukaan
awan yang lebih rendah, terutama jika awan Cb/Cg tersebut terkena cahaya matahari dari arah
samping.
‐‐‐‐‐