Rangkuman Pemodelan Cuaca Numerik Bab Pa
PARAMETERISASI
Proses cuaca skala kecil mempengaruhi skala yang lebih besar lagi. Beberapa proses skala
kecil ini tidak bisa direpresentasikan oleh model karena proses tersebut lebih kecil daripada resolusi
grid model. Oleh karena itu dibutuhkan parameterisasi. Pada parameterisasi proses berskala kecil ini
dilihat dari perspektif model terjadi pada skala sub-grid.
Untuk memperjelas konsep ini, contohnya kira-kira bagaimana model bisa memprediksi
suhu bumi diwaktu yang akan datang? Jika hanya mengandalkan persamaan pembangun saja, maka
asumsinya tidak ada penambahan panas pada bumi (yang harusnya dari matahari). Persamaan
pembangun tanpa parameterisasi dalam model hanya menghitung adveksi untuk memprediksi suhu
kedepannya. Itu karena radiasi yang datang dari matahari dan memanaskan bumi adalah proses
skala molekuler yang mana skala ini sangat jauh lebih kecil daripada resolusi grid pada model. Di
sinilah peran parameterisasi untuk mengkuantifikasi proses yang berskala sangat kecil ini sehingga
mempengaruhi skala grid (dari perspektif model).
Contoh lainnuya lagi adalah awan cumulus. Perkembangan maupun besarnya awan cumulus
lebih kecil daripada resolusi grid model. Oleh karena itu jika awan cumulus ini tidak
diparameterisasi maka tumbuh maupun efek dari awan cumulus ini terhadap atmosfer tidak akan
diperhitungkan oleh model. Padahal diketahui bahwa awan jenis ini sangat mempengaruhi kondisi
atmosfer.
Peran dari parameterisasi antara lain:
- Menghitung jumlah energi yang mencapai bumi.
- Menentukan evolusi PBL.
- Menentukan perkembangan awan dan mengahsilkan hujan dalam skala sub-grid.
- Kuantifikasi proses orografik yang berskala subgrid.
Pemahaman terhadap parameterisasi sangat penting untuk bisa mengetahui sifat dari model yang
digunakan.
Parameterisasi pada pemodelan cuaca terdiri dari:
- Mikrofisis
- Cumulus/konveksi
- Lapisan permukaan
- Model permukaan (surface land)
- PBL
- Radiasi atmosfer
- Interaksi fisis
Parameterisasi Mikrofisis
Produksi uap air, awan, dan curah hujan merupakan hasil dari parameterisasi mikrofisis.
Parameterisasi berguna untuk menjamin proses dimodel berakhir dengan produk-produk dari
parameterisasi jenis ini.
Dalam sudut pandang parameterisasi mikrofisis, proses terbentuknya awan utamanya adalah
ketika parsel udara naik keatas pada cloud-free region dan menumpuk di atas sampai Rhnya
melebihi 100% sehingga bisa terbentuk awan.
Fase-fase perubahan air yang berkaitan dengan parameterisasi ini adalah sebagai berikut:
- uap → cair (kondensasi)
- cair → uap (penguapan)
- cair → padat (pembekuan)
- padat → cair (pelelehan)
- uap → padat (deposisi)
- padat → uap (sublimasi)
Terdapat 3 lapisan pada atmosfer yang dikarakteristikkan oleh fase air yang terdapat pada
lapisan itu, yaitu:
- lapisan yang dibawah lapisan suhu 0 derajat celcius yang terdapat air, water vapor, dan water
droplet.
- Lapisan di antara lapisan yang mempunyai suhu 0 dan -40 derajat celcius tedapat kristal es dan
tetes air super dingin.
- Lapisan yang berada di atas lapisan bersuhu dibawah -40 derajat celcius hanya terdapat kristal es
dan salju.
Enam tipe jenis air yang ada pada parameterisasi mikrofisis antara lain:
- Mixing rasion water vapor (qv)
- cloud water (qc)
- cloud ice (qi)
- Snow (qs)
- Hujan (qr)
- Graupel (qg)
Proses-proses pada parameterisasi mikrofisis yang menghasilkan produk-produknya adalah
sebagai berikut:
- Kondensasi
- Auto konversi
- Akresi
- Evaporasi
- Ice initiation
- Agregasi es dan salju
- Akresi oleh partikel beku
- Deposisi
- Pelelehan
Variabel dalam parameterisasi mikrofis untuk awan dan hujan ada 2, yaitu:
- Variabel tipe partikel antara lain adalah droplet awan, rain drop, kristal es dan agregasi, graupel,
dan hail.
- Distribusi ukuran partikel.
Variabel di sini maksudnya adalah suatu bagian yang diperhitungkan dalam paramterisasi
mikrofisis. Jadi, selain menentukan partikel-partikel ini bertransformasi jadi apa dan bagaimana,
parameterisasi ini juga memperhitungkan bagaimana ukuran partikel tersebut di atmosfer.
Persamaan di atas ada persmaan untuk prognosis variabel mikrofisis (cloud water, mixing
rasio, air hujan, es, salju dll). ADV adalah adveksi dan TURB adalah turbulensi sedangkan Px
merujuk ke proses parameterisasi mikrofisis. Contoh proses yang dimaksud adalah proses
kondensasi dan evaporasi, dimana kondensasi berkontribusi positif untuk cloud water sedangkan
evaporasi berkontribusi negatif.
Kompleksitas dari parameterisasi mikrofisis ditentukan oleh 3 hal, yaitu:
- Persamaan teoritis yang digunakan yang bisa diturunkan dan pengamatan yang dibutuhkan.
- Deskripsi hujan dari awan hangat dan dingin
- Hidrometeor dan karakteristiknya dimana fase, ukuran, konsentrasi, konten, dan strukturnya,
tentang bagaimana itu diperhitungkan.
Informasi ini diperlukan karena jenis parametererisasi yang berbeda akan memperlakukan
hidrometeor dengan cara yang berbeda pula berdasarkan dari 3 hal di atas.
Metodologi dalam parametererisasi mikrofisis terbagi menjadi 3, yaitu:
- Model trajectory langrangian, dengan metodologi ini parameterisasi mikrofisis bisa berintegrasi
dengan masukan informasi mikrofisis yang paling detail, eksperimen fisis maupun asumsi teoritis
yang diinginkan untuk pertumbuhan hidrometeor.
- Model parameterisasi bin, metodologi yang paling mudah direpresentasikan contohnya untuk
evolusi distribusi hujan pada awan hujan. Metodologi ini butuh komputasi yang besar.
- Model parameterisasi bulk, berdasarkan bilangan fungsi distribusi seperti: monodsipersi,
eksponensial negatif, gamma, dan distribusi log-normal. Ini untuk distribusi ukuran pada setiap tipe
hidrometeor.
- Hybrid bin
Skema parameterisasi yang berdasarkan ada atau tidak awan es di awan terbagi menjadi 2,
yaitu:
- Parameterisasi awan hangat, proses dari hujan awan hangat terjadi dengan asumsi tak adanya es di
awan.
- Parameterisasi awan dingin dan fase es.
Skema Kessler
Skema ini mengkuantifikasi produk (butir awan), jatuhan (tetes hujan), dan penguapannya.
Produksi butir hujan didapatkan dari kondensasi, jatuhan tetets hujan berasal dari akresi dan auto
konversi butir awan. Skema ini menggunakan skema awan hangat sederhana. Distribusi butir awan
dan hujan direpresentasikan dalam skema ini. Proses dinamis (angin) dan fisis (butir awan)
diuhubugkan berdasarkan pengamatan bahwa kemungkinan ada hubungan antara water vapor,
awan, hujan, dan salju dengan proses dinamis, yaitu pada angin horizontal, vertikal, konvergensi,
divergensinya. Kompresibilitas atmosfer dan distribusi proses mikrofisis lain.
Skema ini berguna untuk mempelajari proses konversi, akresi, evaporasi awan dan
entrainment yang berasosiasi dengan sirkulasi tropis. Bisa diaplikasikan untuk daerah hangat dan
tropis. Wilayah tropis dengan terrain pegunungan dan hujan lebat.
Skema Lin
Skema ini mengkuantifikasi water vapor, cloud water, hujan, ice cloud, salju dan graupel.
Yang spesial dari skema ini adalah asumsi adanya fase transisi antara butir es awan dan hail yaitu
salju. Hail sendiri terbentuk karena proses agregasi salju. Peran kristal es diyakini sangat penting
dalam produksi curah hujan pada skema ini.
Kehadiran dari parameter salju berhasil mengontrol produksi hujan sehingga
pembentukannya tidak terlalu dini dan tidak overestimate. Salju berhasil mengontrol produksi butir
es di awan. Skema ini bagus diaplikasikan pada wilayah lintang menengah dan tinggi dengan curah
hujan konvektif pada musim panas. Skema lin ini lebih baik cocok digunakan untuk keperluan
penelitian karena prosesnya yang komplek sehingga beban komputasi yang diperlukan juga berat.
Produksi Hujan
Dalam produksi hujan, bisa terjadi pembentukan dan penghilangan hujan (ingat konsep
dasar parameterisasi, proses terbagi 2 yaitu proses yang menambah produksi dan yang mengurangi
produksi). Proses yang menambah produk hujan antara lain:
- Pencairan hail
- Proses akresi tetes awan
- Proses auto konversi tetes awan
Sementara itu untuk yang penghilangan adalah sebagai berikut:
- Penguapan
- Proses akresi hujan oleh butir es awan
- Proses akresi pembentukan hail
Parameterisasi Cumulus/Konveksi
Parameterisasi cumulus adalah kuantifikasi akumulasi proses mikrofisis sebagai kontribus
proses mikrofisis pada grid dalam persmaan pembangun model. Maksudnya adalah, perhitungan
dari mikrofisis semuanya di akumulasi dalam parameterisasi cumulus ini. Hasil dari parametrisasi
cumulus akan mempengaruhi nilai dari persamaan pembangun model.
Parameterisasi mikrofisis → cumulus → persamaan pembangun
Singkatnya dari skala subgrid dikembalikan lagi ke skala grid.
Tujuan parameterisasi konveksi ini antara lain:
- Memproduksi curah hujan konveksi.
- Memodifikasi stabilitas vertikal.
- Memicu dan juga mendistribusi ulang panas.
- Menghapus dan mendistribusi ulang kelembapan.
- Membentuk awan.
Dalam memproduksi curah hujan, 3 maasalah utama yang ditemukan dalam pemodelan
adalah
1.) Pemahaman tentang proses terjadinya hujan masih terbatas atau belum cukup.
2.) Data masukan sebagai initial condition masih belum cukup untuk memprediksi curah hujan yang
akurat.
3.) Representasi interaksi antara skala grid dan sub grid pada pemodelan tersebut.
Parameterisasi cumulus mencoba untuk merepresentasikan fluks vertikal untuk keperluan
kuantifikasi terjadi updraft dan downdraft. Proses konveksi terjadi didalam grid pada skema ini.
Kecenderungan perkembangan kedepannya di kuantifikasi melalui proses transfer momentum pada
beberapa skema cumulus. Skema ini menghasilkan produk curah hujan hasil proses konveksi.
Proses Konveksi
Skala dari proses konveksi bervariasi mulai dari yang menyebabkan TS skala lokal sampai
yang berefek pada skala meso. Karakteristiknya berbeda-beda mulai dari bentuk sampai ukurannya.
Konveksi ini sangat penting dalam proses hidrologi.
Proses konveksi di equator terbagi menjadi 2, yaitu:
1.) Deep convection, yaitu konveksi yang dipicu oleh anomal suhu yang tinggi. Deep convection
akan melepaskan banyak panas laten dilapisan atas dan menyebabkan divergensi pada lapisan
tersebut. Sementara itu pada lapisan bawahnya terjadi updraft dan konvergensi. Divergensi lapisan
atas yang berasal dari konveksi aktif bisa memicu terjadinya gelombang Rossby. Deep convection
yang berada di equator bisa menjangkau bagian troposfer atas, menghasilkan hujan dan terdapat
updraft yang kuat. Lingkungan atmosfernya kering (Dry environment) karena uap air tersapu oleh
hujan yang turun. Atmosfernya juga hangat karena banyaknya panas laten yang dilepaskan. Jenis
dari deep convection terbagi menjadi 2, yaitu:
a.) Isolated convection, yaitu awan konveksi dengan 1 sel. Area jangkauan pada konveksi ini
sempit. Intensitas updraft dan downdraft yang terjadi pada konveksi ini tinggi.
b.) Stratifoam convection, yang mengacu ke sistem awan konveksi dengan banyak cell,
terdiri dari awan-awan matang. Area cakupan untuk awan dari konveksi ini luas. Akan tetapi
updraft yang terjadi pada awan dari jenis konveksi ini tidak terlalu intens
Dua sub-tipe dari deep convection tersebut dipengaruhi oleh:
- Siklon baroklink
- Wilayah batas pada front
2.) Shallow convection, bisa mempengaruhi neraca energi pada permukaan bumi. Konveksi jenis ini
juga mempengaruhi profil Lapisan Batas Atmosfer (LBA) yaitu struktur dan turbulensinya. Shallow
convection juga bisa mempengaruhi iklim global. Pada wilayah tropis, konveksi jenis ini hanya
menjangkau sebagian kecil lapisan troposfer bawah dan tidak menghasilkan hujan. Lingkungan
atmosfernya dingin dan lembab (karena uap air tidak tersapu oleh hujan yang turun).
Pengaruh dari parameterisasai cumulus antara lain:
- Perubahan dari suhu lingkungan dan kelembapan spesifiknya.
- Perubahan momentum.
- Transport momentum.
- Passive tracer and chemistry.
Skema Kain-Fritsch
Dimana E adalah efisiensi presipitasi dan S adalah total vertikal flux uap dan air pada
lapisan 150 mb di atas Lifting Condensation Level (LCL).
Skema Athes-Kuo
Dimana b = 2(1 – RH), dengan RH disini adalah rata-rata RH pada 1 kolom grid model.
Skema ini tidak memasukkan model awan ataupun memparameterisasikan downdraft.
Skema Betts-Miller
Dimana q adalah kelembapan spesifik pada model dan q R adalah kelembapan spesifik
referensi (fungsi dari ketinggian). τ adalah skala waktu untuk perhitungan curah hujan ini P T dan PB
merupakan tekanan pada puncak dan dasar awan.
Skema Grell
Dimana II adalah kondensasi yang terintegrasi dengan updraft, mb adalah flux masa pada
dasar awan dari updraft, dan (1 – B) adalah efisiensi presipitasi yang diasumsikan sebagai fungsi
dari total wind shear di troposfer bawah. Pengaruh dari downdraft skala konvektif diparameterisasi
pada skema ini.
Proses cuaca skala kecil mempengaruhi skala yang lebih besar lagi. Beberapa proses skala
kecil ini tidak bisa direpresentasikan oleh model karena proses tersebut lebih kecil daripada resolusi
grid model. Oleh karena itu dibutuhkan parameterisasi. Pada parameterisasi proses berskala kecil ini
dilihat dari perspektif model terjadi pada skala sub-grid.
Untuk memperjelas konsep ini, contohnya kira-kira bagaimana model bisa memprediksi
suhu bumi diwaktu yang akan datang? Jika hanya mengandalkan persamaan pembangun saja, maka
asumsinya tidak ada penambahan panas pada bumi (yang harusnya dari matahari). Persamaan
pembangun tanpa parameterisasi dalam model hanya menghitung adveksi untuk memprediksi suhu
kedepannya. Itu karena radiasi yang datang dari matahari dan memanaskan bumi adalah proses
skala molekuler yang mana skala ini sangat jauh lebih kecil daripada resolusi grid pada model. Di
sinilah peran parameterisasi untuk mengkuantifikasi proses yang berskala sangat kecil ini sehingga
mempengaruhi skala grid (dari perspektif model).
Contoh lainnuya lagi adalah awan cumulus. Perkembangan maupun besarnya awan cumulus
lebih kecil daripada resolusi grid model. Oleh karena itu jika awan cumulus ini tidak
diparameterisasi maka tumbuh maupun efek dari awan cumulus ini terhadap atmosfer tidak akan
diperhitungkan oleh model. Padahal diketahui bahwa awan jenis ini sangat mempengaruhi kondisi
atmosfer.
Peran dari parameterisasi antara lain:
- Menghitung jumlah energi yang mencapai bumi.
- Menentukan evolusi PBL.
- Menentukan perkembangan awan dan mengahsilkan hujan dalam skala sub-grid.
- Kuantifikasi proses orografik yang berskala subgrid.
Pemahaman terhadap parameterisasi sangat penting untuk bisa mengetahui sifat dari model yang
digunakan.
Parameterisasi pada pemodelan cuaca terdiri dari:
- Mikrofisis
- Cumulus/konveksi
- Lapisan permukaan
- Model permukaan (surface land)
- PBL
- Radiasi atmosfer
- Interaksi fisis
Parameterisasi Mikrofisis
Produksi uap air, awan, dan curah hujan merupakan hasil dari parameterisasi mikrofisis.
Parameterisasi berguna untuk menjamin proses dimodel berakhir dengan produk-produk dari
parameterisasi jenis ini.
Dalam sudut pandang parameterisasi mikrofisis, proses terbentuknya awan utamanya adalah
ketika parsel udara naik keatas pada cloud-free region dan menumpuk di atas sampai Rhnya
melebihi 100% sehingga bisa terbentuk awan.
Fase-fase perubahan air yang berkaitan dengan parameterisasi ini adalah sebagai berikut:
- uap → cair (kondensasi)
- cair → uap (penguapan)
- cair → padat (pembekuan)
- padat → cair (pelelehan)
- uap → padat (deposisi)
- padat → uap (sublimasi)
Terdapat 3 lapisan pada atmosfer yang dikarakteristikkan oleh fase air yang terdapat pada
lapisan itu, yaitu:
- lapisan yang dibawah lapisan suhu 0 derajat celcius yang terdapat air, water vapor, dan water
droplet.
- Lapisan di antara lapisan yang mempunyai suhu 0 dan -40 derajat celcius tedapat kristal es dan
tetes air super dingin.
- Lapisan yang berada di atas lapisan bersuhu dibawah -40 derajat celcius hanya terdapat kristal es
dan salju.
Enam tipe jenis air yang ada pada parameterisasi mikrofisis antara lain:
- Mixing rasion water vapor (qv)
- cloud water (qc)
- cloud ice (qi)
- Snow (qs)
- Hujan (qr)
- Graupel (qg)
Proses-proses pada parameterisasi mikrofisis yang menghasilkan produk-produknya adalah
sebagai berikut:
- Kondensasi
- Auto konversi
- Akresi
- Evaporasi
- Ice initiation
- Agregasi es dan salju
- Akresi oleh partikel beku
- Deposisi
- Pelelehan
Variabel dalam parameterisasi mikrofis untuk awan dan hujan ada 2, yaitu:
- Variabel tipe partikel antara lain adalah droplet awan, rain drop, kristal es dan agregasi, graupel,
dan hail.
- Distribusi ukuran partikel.
Variabel di sini maksudnya adalah suatu bagian yang diperhitungkan dalam paramterisasi
mikrofisis. Jadi, selain menentukan partikel-partikel ini bertransformasi jadi apa dan bagaimana,
parameterisasi ini juga memperhitungkan bagaimana ukuran partikel tersebut di atmosfer.
Persamaan di atas ada persmaan untuk prognosis variabel mikrofisis (cloud water, mixing
rasio, air hujan, es, salju dll). ADV adalah adveksi dan TURB adalah turbulensi sedangkan Px
merujuk ke proses parameterisasi mikrofisis. Contoh proses yang dimaksud adalah proses
kondensasi dan evaporasi, dimana kondensasi berkontribusi positif untuk cloud water sedangkan
evaporasi berkontribusi negatif.
Kompleksitas dari parameterisasi mikrofisis ditentukan oleh 3 hal, yaitu:
- Persamaan teoritis yang digunakan yang bisa diturunkan dan pengamatan yang dibutuhkan.
- Deskripsi hujan dari awan hangat dan dingin
- Hidrometeor dan karakteristiknya dimana fase, ukuran, konsentrasi, konten, dan strukturnya,
tentang bagaimana itu diperhitungkan.
Informasi ini diperlukan karena jenis parametererisasi yang berbeda akan memperlakukan
hidrometeor dengan cara yang berbeda pula berdasarkan dari 3 hal di atas.
Metodologi dalam parametererisasi mikrofisis terbagi menjadi 3, yaitu:
- Model trajectory langrangian, dengan metodologi ini parameterisasi mikrofisis bisa berintegrasi
dengan masukan informasi mikrofisis yang paling detail, eksperimen fisis maupun asumsi teoritis
yang diinginkan untuk pertumbuhan hidrometeor.
- Model parameterisasi bin, metodologi yang paling mudah direpresentasikan contohnya untuk
evolusi distribusi hujan pada awan hujan. Metodologi ini butuh komputasi yang besar.
- Model parameterisasi bulk, berdasarkan bilangan fungsi distribusi seperti: monodsipersi,
eksponensial negatif, gamma, dan distribusi log-normal. Ini untuk distribusi ukuran pada setiap tipe
hidrometeor.
- Hybrid bin
Skema parameterisasi yang berdasarkan ada atau tidak awan es di awan terbagi menjadi 2,
yaitu:
- Parameterisasi awan hangat, proses dari hujan awan hangat terjadi dengan asumsi tak adanya es di
awan.
- Parameterisasi awan dingin dan fase es.
Skema Kessler
Skema ini mengkuantifikasi produk (butir awan), jatuhan (tetes hujan), dan penguapannya.
Produksi butir hujan didapatkan dari kondensasi, jatuhan tetets hujan berasal dari akresi dan auto
konversi butir awan. Skema ini menggunakan skema awan hangat sederhana. Distribusi butir awan
dan hujan direpresentasikan dalam skema ini. Proses dinamis (angin) dan fisis (butir awan)
diuhubugkan berdasarkan pengamatan bahwa kemungkinan ada hubungan antara water vapor,
awan, hujan, dan salju dengan proses dinamis, yaitu pada angin horizontal, vertikal, konvergensi,
divergensinya. Kompresibilitas atmosfer dan distribusi proses mikrofisis lain.
Skema ini berguna untuk mempelajari proses konversi, akresi, evaporasi awan dan
entrainment yang berasosiasi dengan sirkulasi tropis. Bisa diaplikasikan untuk daerah hangat dan
tropis. Wilayah tropis dengan terrain pegunungan dan hujan lebat.
Skema Lin
Skema ini mengkuantifikasi water vapor, cloud water, hujan, ice cloud, salju dan graupel.
Yang spesial dari skema ini adalah asumsi adanya fase transisi antara butir es awan dan hail yaitu
salju. Hail sendiri terbentuk karena proses agregasi salju. Peran kristal es diyakini sangat penting
dalam produksi curah hujan pada skema ini.
Kehadiran dari parameter salju berhasil mengontrol produksi hujan sehingga
pembentukannya tidak terlalu dini dan tidak overestimate. Salju berhasil mengontrol produksi butir
es di awan. Skema ini bagus diaplikasikan pada wilayah lintang menengah dan tinggi dengan curah
hujan konvektif pada musim panas. Skema lin ini lebih baik cocok digunakan untuk keperluan
penelitian karena prosesnya yang komplek sehingga beban komputasi yang diperlukan juga berat.
Produksi Hujan
Dalam produksi hujan, bisa terjadi pembentukan dan penghilangan hujan (ingat konsep
dasar parameterisasi, proses terbagi 2 yaitu proses yang menambah produksi dan yang mengurangi
produksi). Proses yang menambah produk hujan antara lain:
- Pencairan hail
- Proses akresi tetes awan
- Proses auto konversi tetes awan
Sementara itu untuk yang penghilangan adalah sebagai berikut:
- Penguapan
- Proses akresi hujan oleh butir es awan
- Proses akresi pembentukan hail
Parameterisasi Cumulus/Konveksi
Parameterisasi cumulus adalah kuantifikasi akumulasi proses mikrofisis sebagai kontribus
proses mikrofisis pada grid dalam persmaan pembangun model. Maksudnya adalah, perhitungan
dari mikrofisis semuanya di akumulasi dalam parameterisasi cumulus ini. Hasil dari parametrisasi
cumulus akan mempengaruhi nilai dari persamaan pembangun model.
Parameterisasi mikrofisis → cumulus → persamaan pembangun
Singkatnya dari skala subgrid dikembalikan lagi ke skala grid.
Tujuan parameterisasi konveksi ini antara lain:
- Memproduksi curah hujan konveksi.
- Memodifikasi stabilitas vertikal.
- Memicu dan juga mendistribusi ulang panas.
- Menghapus dan mendistribusi ulang kelembapan.
- Membentuk awan.
Dalam memproduksi curah hujan, 3 maasalah utama yang ditemukan dalam pemodelan
adalah
1.) Pemahaman tentang proses terjadinya hujan masih terbatas atau belum cukup.
2.) Data masukan sebagai initial condition masih belum cukup untuk memprediksi curah hujan yang
akurat.
3.) Representasi interaksi antara skala grid dan sub grid pada pemodelan tersebut.
Parameterisasi cumulus mencoba untuk merepresentasikan fluks vertikal untuk keperluan
kuantifikasi terjadi updraft dan downdraft. Proses konveksi terjadi didalam grid pada skema ini.
Kecenderungan perkembangan kedepannya di kuantifikasi melalui proses transfer momentum pada
beberapa skema cumulus. Skema ini menghasilkan produk curah hujan hasil proses konveksi.
Proses Konveksi
Skala dari proses konveksi bervariasi mulai dari yang menyebabkan TS skala lokal sampai
yang berefek pada skala meso. Karakteristiknya berbeda-beda mulai dari bentuk sampai ukurannya.
Konveksi ini sangat penting dalam proses hidrologi.
Proses konveksi di equator terbagi menjadi 2, yaitu:
1.) Deep convection, yaitu konveksi yang dipicu oleh anomal suhu yang tinggi. Deep convection
akan melepaskan banyak panas laten dilapisan atas dan menyebabkan divergensi pada lapisan
tersebut. Sementara itu pada lapisan bawahnya terjadi updraft dan konvergensi. Divergensi lapisan
atas yang berasal dari konveksi aktif bisa memicu terjadinya gelombang Rossby. Deep convection
yang berada di equator bisa menjangkau bagian troposfer atas, menghasilkan hujan dan terdapat
updraft yang kuat. Lingkungan atmosfernya kering (Dry environment) karena uap air tersapu oleh
hujan yang turun. Atmosfernya juga hangat karena banyaknya panas laten yang dilepaskan. Jenis
dari deep convection terbagi menjadi 2, yaitu:
a.) Isolated convection, yaitu awan konveksi dengan 1 sel. Area jangkauan pada konveksi ini
sempit. Intensitas updraft dan downdraft yang terjadi pada konveksi ini tinggi.
b.) Stratifoam convection, yang mengacu ke sistem awan konveksi dengan banyak cell,
terdiri dari awan-awan matang. Area cakupan untuk awan dari konveksi ini luas. Akan tetapi
updraft yang terjadi pada awan dari jenis konveksi ini tidak terlalu intens
Dua sub-tipe dari deep convection tersebut dipengaruhi oleh:
- Siklon baroklink
- Wilayah batas pada front
2.) Shallow convection, bisa mempengaruhi neraca energi pada permukaan bumi. Konveksi jenis ini
juga mempengaruhi profil Lapisan Batas Atmosfer (LBA) yaitu struktur dan turbulensinya. Shallow
convection juga bisa mempengaruhi iklim global. Pada wilayah tropis, konveksi jenis ini hanya
menjangkau sebagian kecil lapisan troposfer bawah dan tidak menghasilkan hujan. Lingkungan
atmosfernya dingin dan lembab (karena uap air tidak tersapu oleh hujan yang turun).
Pengaruh dari parameterisasai cumulus antara lain:
- Perubahan dari suhu lingkungan dan kelembapan spesifiknya.
- Perubahan momentum.
- Transport momentum.
- Passive tracer and chemistry.
Skema Kain-Fritsch
Dimana E adalah efisiensi presipitasi dan S adalah total vertikal flux uap dan air pada
lapisan 150 mb di atas Lifting Condensation Level (LCL).
Skema Athes-Kuo
Dimana b = 2(1 – RH), dengan RH disini adalah rata-rata RH pada 1 kolom grid model.
Skema ini tidak memasukkan model awan ataupun memparameterisasikan downdraft.
Skema Betts-Miller
Dimana q adalah kelembapan spesifik pada model dan q R adalah kelembapan spesifik
referensi (fungsi dari ketinggian). τ adalah skala waktu untuk perhitungan curah hujan ini P T dan PB
merupakan tekanan pada puncak dan dasar awan.
Skema Grell
Dimana II adalah kondensasi yang terintegrasi dengan updraft, mb adalah flux masa pada
dasar awan dari updraft, dan (1 – B) adalah efisiensi presipitasi yang diasumsikan sebagai fungsi
dari total wind shear di troposfer bawah. Pengaruh dari downdraft skala konvektif diparameterisasi
pada skema ini.