Catatan Kuliah Pemodelan Meteorologi Per

Catatan Kuliah Pemodelan
Meteorologi
Pertemuan II
Mengapa kita menggunakan model? Selain karena kita memang ingin melakukan prakiraan
cuaca kedepan atau analisa cuaca di masa lampau (untuk kasus model dengan data real), kita
menggunakan model untuk melakukan eksperiment pada alam. Eksperimen pada alam jika
dilakukan secara real akan sangat merepotkan dan mahal bahkan mustahil dilakukan. Selain itu, jika
sembarang bereksperimen pada alam, bisa berpotensi merusak alam. Akan tetapi dengan model, kita
bisa melakukan eksperiment pada alam ‘virtual’ sebebas-bebasnya dengan biaya yang murah. Ini
juga tidak akan merusak alam, karena apapun yang kita lakukan, efeknya hanya dirasakan oleh alam
‘virtual’ pada model. Alasan lainnya juga adalah alam yang sebenarnya adalah suatu sistem yang
sangat kompleks sehingga sangat sulit di analisa, sementara pada model kita bisa menyederhanakan
sistem di alam dengan suatu parameterisasi atau asumsi-asumsi yang valid dan diinginkan.
Proses yang terjadi pada pemodelan meteorologi antara lain:
data obs (ground station, satellite, radar dll) → diasimilasi → diproses dalam model → dilakukan
post processing dari output model → hasil yang di sebar ke stackholder (prakiraan dan lain
sebagainya)
Beberapa proses pada pemodelan harus di parameterisasi karena seperti yang sudah disebutkan
sebelumnya, proses aslinya pada alam sangat rumit sehingga untuk mengomputasinya secara real
akan sangat mahal. Selain itu juga alasan dari parameterisasi adalah proses di alam yang belum bisa
dipahami secara jelas. Proses-proses yang di parameterisasi antara lain:

- Incoming solar radiation
- Absorbtion by atmosphere
- Kondensasi
- Turbulensi
- Reflection/Absorbsi pada permukaan tanah
- Soil water dan snow melt
- Tutupan snow/ice/water
- Salju
- Evaporasi
- Vegetasi

- Sifat tanah
- Soil roughness
- Flux panas sensibel
- Hujan (pendinginan)
- Deep konveksi (pemanasan)
- Emisi dari awan
- Scattering karena aerosol

Proses-proses yang terjadi di atmosfer dibedakan menjadi 4, yaitu:

- Fisis
- Dinamis
- Kimia
- Radiatif

Proses apa saja yang terlibat dalam pemodelan angin? Pertama yang harus di tinjau adalah gaya
yang menyebabkan angin bergerak. Gaya tersebut adalah body force (gaya yang bekerja pada pusat
sistem/parsel) dan surface force (gaya yang bekerja antar media yang berbeda, ex : permukaan
tanah dan udara).
Gaya lainnya yaitu gaya corioli, gaya sentripetal, gaya sentrifugal, dan gravity force. Gaya ini
terjadi karena bumi yang berotasi pada porosnya.
Hukum alam yang menjadi pemicu terjadinya gerak di atmosfer adalah hukum kekekalan
momentun, hukum kekekalan massa, dan hukum kekekalan energi. Dalam pemodelan, hukum ini
wajib dipatuhi sehingga dalam kuantifikasi hukum ini harus diperhitungkan dalam sistem volume
(dx, dy, dz).
Ada 2 sistem gerak fluida yang digunakan untuk pemodelan atmosfer yaitu euler dan langrangian.
Euler adalah sistem dimana frame diam tidak mengikuti parsel. Parsel bebas keluar masuk dari
frame, fokus frame hanya tertuju pada areanya saja. Sedangkan pada lagrangian, frame bergerak
mengikuti parsel. Frame tidak diam di suatu tempat. Sistem euler cocok untuk mengamati
memodelkan keadaan pada suatu daerah sedangkan untuk langrangian cocok untuk memodelkan

sebaran partikel/parsel contohnya sebaran abu vulkanik atau yang sejenisnya.
Hukum fisika dasar yang perlu diperhitungkan untuk memodelkan gerak fluida antara lain:
- Persamaan keadaan, yaitu untuk mendeskripsikan keadaan fluida pada saat itu juga.

P  RT

- Hukum kekekalan momentum, untuk memodelkan pergerakan udara yaitu, agaimana arahnya dan
berapa kecepatannya.

m

dv
 F
dt

- Hukum kekekalan massa, memodelkan pemuaian udara dan lain-lain. Pemuaian udara berkorelasi
positif dengan tekanan rendah sedangkan udara yang rapat berkorelasi positif dengan tekanan
tinggi.

d

  v
dt
- Hukum kekekalan energi, memodelkan transfer energi pada atmosfer. Contohnya seperti panas
laten atau energi yang dibutuhkan ketika terjadi perubahan wujud partikel pada atmosfer.

dq
c p dT  dp
dt
Prakiraan pada model tidak akan pernah eksak karena beberapa sumber ketidakpastian, yaitu:
- Ketidakpastian akibat keterbatasan pengamatan, yaitu bisa saja terjadi salah pengamatan dan pada
area yang di amati, mustahil untuk mengamati pada semua titik yang ada.
- Ketidakpastian akibat keterbatasan ilmiah, yaitu tidak dipahaminya fisis dan kimia atmosfer secara
menyeluruh, penggunaan approksimasi (ingat, persamaan diferensial pada pemodelan di
aproksimasi dari ekspansi deret taylor yang kemudian di potong dan menghasilkan error
pemotongan), dan keterbatasan komputer dalam hal komputasi.