Artikel Fisika Bumi tentang Bencana Alam

NAMA

:RAHMA AMIN

NIM

: 151214006

PRODI

: FISIKA SAINS

Bencana Alam Kebumian di Indonesia
Bencana alam adalah sesuatu tragedi alam atau peristiwa alam yang sangat
berdampak buruk pada populasi manusia. Tragedi atau peristiwa tersebut dapat berupa
gempa bumi, tanah longsor, kekeringan, kebakaran, banjir, gunung meletus, badai tropis,
tsunami, hujan es, tornado, wabah, dan lain-lain.
Bencana alam juga dapat diartikan sebagai bencana yang diakibatkan oleh gejala
alam. Sebenarnya gejala alam merupakan gejala yang sangat alamiah dan biasa terjadi
pada bumi. Namun, hanya ketika gejala alam tersebut melanda manusia dan segala
kebudidayanya (kepemilikan, harta dan benda), kita baru dapat menyebutnya sebagai

bencana. Tapi dalam hal ini, saya akan membahas tentang bencana alam kebumian yaitu
badai khususnya badai.
Badai adalah suatu gangguan pada atmosfer di suatu planet, terutama yang
mempengaruhi permukaannya serta menunjukkan cuaca buruk. Badai dapat ditandai
dengan angin yang kencang (badai angin), petir dan kilat (badai petir), curahan hujan
lebat, misalnya es (badai es), atau angin yang membawa suatu zat melalui atmosfer
(seperti badai pasir, badai salju, dll). Badai terjadi sewaktu suatu pusat tekanan rendah
terbentuk dengan dikelilingi oleh suatu sistem bertekanan tinggi. Kombinasi gaya yang
berlawanan ini dapat menciptakan angin dan menimbulkan pembentukan awan badai,
seperti kumulonimbus. Wilayah kecil dan terlokalisasi yang bertekanan rendah dapat
terbentuk dari udara panas yang naik dari permukaan yang panas, yang akan
menimbulkan gangguan yang lebih kecil seperti angin puyuh atau puting beliung. Salah
satu bencana alam kebumian yaitu Badai Guruh.
Badai guruh dapat terjadi secaraindividu atau dalam kelompok sel – sel yang
dikaitkan dengan daerah konvergensi skala meso atau front skala sinoptik. Skala meso
yaitu peristiwa-peristiwa di atmosfer berukuran beberapa sampai puluhan kilometer dan
berlangsung selama puluhan menit sampai beberapa jam. Contoh: Awan Cumulonimbus,
membuat satu kecamatan diterjang hujan badai yang berlangsung satu-dua jam.Tornado,
pusaran angin di darat yang merusak area seluas beberapa km dan hilang dalam hitungan
puluhan menit. Skala sinoptik yaitu peristiwa-peristiwa yang digambar di peta cuaca,

misalnya front, depresi dan antisiklon, atau bisa juga fenomena berukuran ratusan-ribuan
km yang berlangsung berhari-hari, seperti hurricane.
Dalam banyak hal badai guruh dapat menyebabkan banjir, angin kencang, bahaya
batu es hujan, bahaya petir dan dapat menyebabkan hilangnya nyawa manusia.
1. Banjir

Banjir adalah Banjir merupakan salah satu bencana alam yang terjadi di
banyak kota di dunia dalam skala berbeda dimana air dengan jumlah berlebih
berada di daratan yang biasanya kering. Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia,
pengertian banjir yaitu berair banyak dan deras, kadang-kadang meluap. Hal-hal
tersebut dapat terjadi karena jumlah air di sungai, danau atau daerah aliran air
lainnya melebihi kapasitas normal akibat akumulasi air hujan atau pemampatan
sehingga meluber. Berdasarkan SK SNI M-18-1989-F (1989) dalam Suparta
2004, bahwa banjir adalah aliran air yang relatif tinggi, dan tidak tertampung oleh
alur sungai atau saluran.





Macam – macam banjir
Terdapat berbagai macam banjir yanng disebabkan dari berbagai macam hal
antara lain sebagai berikut:
Banjir Air, adalah banjir yang biasa terjadi. Penyebab banjir air adalah
meluapnya air di sungai, danau, atau diselokan sehingga air akan naik
menggenangi daratan. Pada umumnya banjir air disebabkan dari hujan terusmenerus yang membuat sungai, danau atau selokan tidak dapat menampung air.
Banjir Bandang, adalah banjir yang mengangkut air dan lumpur. Banjir bandang
sangat berbahay karena tidak menyelamatkan diri. Banjir bandang dapat
menghayutkan apapun, karena itu daya rusaknya sangat tinggi. Banjir tersebut
biasanya terjadi di area pegunungan yang tanah pegunungan seolah longsor
karena air hujan ikut terbawa air ke daratan yang lebih rendah. Umumnya banjir
bandang menghayutkan pohon-pohon atau batu-batuan berukuran besar yang
dapat merusak pemukiman warga yang berada di sekitar pegunungan.

Gambar 1. Banjir bandang menyeret mobil yang terlewatinya


Banjir Lahar dingin, ketika gunung berapi mengalami erupsi dan memuntahkan
lahar, maka laharnya akan meleleh mengalir ke daerah yang berada di daratan
rendah seperti lereng atau kaki gunung. Ketika masih dekat dengan titik letusan,

banjir lahar ini masih bersuhu tinggi dan saking panasnya akan menguapkan
sungai yang dilewatinya. Semakin lama suhu lahar akan menurun dan menjadi
dingin namun apabila melewati rumah penduduk mampu melepaskan rumah
tersebut dari pondasinya lalu menyeretnya karena lahar dingin memiliki massa
yang sangat berat. Akibat lain banjir lahar dingin adalah pendangkalan sungai
akibat endapan lahar saat melewati sungai sehingga volum air sungai akan
berkurang dan membuatnya mudah meluap



Banjir Rob (Laut Pasang), sering disebut juga banjir rob. Pasang surut air laut
mengakibatkan banjir jenis ini. Umumnya terjadi di daerah dekat pantai. Ketika
air laut pasang, masa saluran air yang berhubungan dengan laut, misalnya sungai,
akan ikut mengalami pasang sehingga air menyebar ke daratan. Semakin jauh
berada dari posisi pantai semakin aman. Apabila terjadi arus pasang yang sangat
besar seperti tsunami maka efek kerusakan yang ditimbulkan juga akan semakin
parah.



Banjir Cileunang, adalah banjir yang miri dengan banjir air namun banjir
cileunang disebabkan dari hujan yang sangat deras dengan debit air yang sangat
banyak. Terjadinya banjir cileunang sangat cepat karena hujan yang sangat deras
sehingga dalam waktu yang cepat, banjir cileunang akan tiba-tiba terjadi.

2. Angin Kencang
Angin adalah udara yang bergerak akibat rotasi bumi dan perbedaan
tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi
ke bertekanan udara rendah. Teori mengenai udara adalah apabila dipanaskan,
udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik.
Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara
dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Udara
menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi
penas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara
dingin ini dinamanakan konveksi.Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula
angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang
menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang
tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu
tempat, gaya gesekan ini semakin kecil. Waktu di siang hari angin bergerak lebih
cepat daripada di malam hari. Hal ini diakibatkan oleh pengaruh suhu dan

tekanan.

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan
suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya
energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah,
daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu
udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah.
Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah yang menerima
energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi
panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.
3. Es Hujan Batu
Secara ilmiah, hujan es ini disebut dengan ‘hail stone’ Hujan es batu ini
biasanya terjadi ketika cuaca hangat dan dalam banyak kasus disertai dengan
guntur, kilat dan hujan. Es batu terjadi ketika tetesan air hujan membeku ketika
melewati sabuk udara dingin ketika meluncur menuju bumi.
Setetes air hujan membentuk butiran es batu yang sangat kecil. Tapi hal
yang menarik dapat terjadi pada tetesan air hujan seperti itu. Saat jatuh sebagai es
batu, ia dapat bertemu dengan arus udara naik yang kuat. Maka es ini akan
terbawa lagi ke tingkat dimana air hujan berjatuhan. Tetesan baru mulai
menempel pada es batu ini, dan saat jatuh sekali lagi melewati sabuk udara

dingin, tetesan baru ini menyebar menjadi lapisan di sekitarnya dan membeku,
sehingga es batunya menjadi bertambah besar. Terangkat dan jatuhnya butiran es
batu ini dapat terulang beberapa kali sampai lapisan bertambah tebal sehingga
cukup berat untuk melewati gaya peningkatan arus udara.
Secara ilmiah, terjadinya hujan es ini dari proses updraft (gerakan udara
ke atas) pembentukan awan cumulonimbus yang menjulang tinggi seperti jamur.
Proses updraft disertai dengan udara basah dari bawah, ketika mencapai
ketinggian dengan suhu di bawah nol derajat (sekitar ketinggian 5000 meter) uap
air yang sangat dingin bertemu dengan inti kondensasi pembentuk awan yang
kemudian membentuk gumpalan es. Butiran es kemudian jatuh bersamaan
dengan hujan lebat yang kadang disertai dengan angin kencang atau putting
beliung. Kejadian ini potensial terjadi pada musim pancaroba karena angin
cenderung lemah dan berubah-ubah arah sehingga pemanasan optimum yang
menyebabkan suhu relatif tinggi. Penguapan yang intensif diperkuat dengan
kondisi MJO (Madden Julian Oscilation) yang mengindikasikan konveksi kuat.
Akibatnya udara hangat yang mengandung uap air didorong cepat ke atas
mencapai daerah yang sangat dingin. Diameter pada hujan es ini dapat mencapai
7 hingga 10 cm dan massanya dapat mencapai 1/2 kilo.
4. Petir
Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah

kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif

atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti
yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian
listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat
terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif
dan awan lainnya bermuatan positif.
Terdapat beberapa definisi dari petir, antara lain:


Fenomena alam yang merupakan Pelepasan muatan elektrostatis yang
berasal dari badai guntur



Pelepasan muatan ini disertai dengan pancaran cahaya dan radiasi
elektromagnetik lainnya



Arus listrik yang melewati saluran pelepasan muatan tadi dengan cepat
memanaskan udara dan berkembang sebagai plasmayang menimbulkan
gelombang bunyi yang bergetar (guntur) di atmosfir.

Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara
dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan
lompatan api pada busi. Di alam sekitar kita, petir biasa terjadi pada awan yang
tengah membesar menuju awan badai (Cumulonimbus). Sedemikian raksasanya
sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya. Dan,
sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki
kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar
bunyi yang kemudian biasa kita sebut: geluduk, guntur, atau halilintar. Dalam
musim penghujan seperti saat inilah awan-awan jenis ini banyak terbentuk.
Di lain kesempatan, ketika akumulasi muatan listrik dalam awan tersebut
telah membesar dan stabil, lompatan listrik (eletric discharge) yang terjadi pun
akan merambah massa bermedan listrik lainnya, dalam hal ini adalah Bumi.
Penghubung yang 'digemari', merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan,
pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.
Memang belum pernah ada ilmuwan yang pernah menekuni langsung
bagaimana terjadinya fenomena alam ini. Namun, mereka menduga hingga

lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada beberapa tahapan yang biasanya
dilalui. Pertama adalah pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan.
Umumnya, akan menumpuk di bagian paling atas awan adalah listrik muatan
negatif; di bagian tengah adalah listrik bermuatan positif; sementara di bagian
dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif. Pada bagian
bawah inilah petir biasa berlontaran.

Besar medan listrik minimal yang memungkinkan terpicunya petir ini
adalah sekitar 1.000.000 volt per meter. Bayangkan betapa mengerikannya jika
lompatan bunga api ini mengenai tubuh makhluk hidup!
Penyebab terjadinya petir adalah perbedaan potensial antara awan dan
bumi. Proses terjadinya petir kira-kira seperti ini, awan itu selalu bergerak terus
menerus dan selama pergerakannya akan terus berinteraksi dengan awan lainnya
sehingga menyebabkan muatan negatif dan positif pada awan memisah. Muatan
negatif akan menempati salah satu sisi ( atas atau bawah ) dan muatan positif di
sisi yang lain. Oleh karena itu lah awan bisa mengandung muatan. Sedangkan di
saat yang bersamaan bumi itu selalu netral, sehingga terjadi perbedaan potensial
antara awan dan bumi.
Tipe petir yang paling umum adalah:


Petir dari awan ke tanah (CG). Petir yang paling berbahaya dan merusak.
Kebanyakan berasal dari pusat muatan yang lebih rendah dan mengalirkan
muatan negatif ke tanah, walaupun kadang-kadang bermuatan positif (+)
terutama pada musim dingin.



Petir dalam awan (IC). Tipe yang paling umum terjadi antara pusat muatan yang
berlawanan pada awan yang sama. Biasanya kelihatan pada cahaya yang
menghambur biasanya berkelap-kelip.



Petir antar awan (CC). Terjadi antara pusat muatan pada awan yang berbeda.
Pelepasan muatan terjadi pada udara cerah antara awan tersebut.



Petir awan ke udara (CA). Terjadi jika udara di sekitar awan (+) berinteraksi
dengan udara yang bermuatan (-). Jika ini terjadi pada awan bagian bawah maka
merupakan kombinasi dengan petir tipe CG. Petir CA tampak seperti jari-jari
yang berasal dari petir CG.
Badai guruh banyak terjadi di daerah tropis dan dapat diklasifikasikan sebagai

berikut:
a. Badai guruh termal atau konvektif. Badai ini disebabkan oleh pemanasan
permukaan dari radiasi matahari. Karakteristik badai ini adalah pertumbuhan
cepat, arus udara ke bawah kuat dan angin ribut lokal, serta adanya resiko hujan
es batu lokal dan petir. Karena badai ini tumbuh dengan cepat maka peringatan
dini sulit dilakukan.
b. Badai guruh orografik. Badai ini terjadi jika udara tidak stabil secara bersyarat
atau konvektif naik akibat pegunungan.

c. Badai guruh yang dikaitkan dengan gangguan tropis seperti badai tropis, monsun,
gelombang timuran dan sebagainya.
Siklon tropis merupakan bencana alam yang paling dahsyat dibandingkan
bencana alam lain. Beruntung daerah Indonesia tidak terkena jalur siklon tropis sehingga
dampaknya tidak secara langsung tetapi melalui cuaca yaitu melalui peningkatan curah
hujan, kecepatan arah angina dan tinggi gelombang laut.
Badai guruh suatu fenomena fisis atmosfer yang sering terjadi di Indonesia.
Fenomena ini dapat menimbulkan korban jiwa akibat sengatan luah listrik pada waktu
terjadi petir. Wilayah Indonesia termasuk daerah di dunia yang paling sering dilanda petir,
ini disebabkan wilayah Indonesia termasuk daerah konveksi yang aktif.
Ribuan badai guruh terjadi setiap harinya di daerah tropis. Di wilayah kutub, tak
diketahui jumlahnya dengan pasti. Badai guruh ini berhubugan dengan udara tak stabil
dan gerak vertikal yang kuat yang menghasilkan awan kumulonimbus (Cb). Energinya
datang dari pelepasan panas laten kondensasi dalam udara lembab yang naik. Lapse rate
tak stabil merupakan hasil dari pemanasan lapisan permukaan atau introduksi di atas
udara dingin. Proses-proses umum sehingga badai guruh bisa berkembang adalah:
1.

Pemanasan dan konveksi dalam udara basah di atas permukaan daratan yang
hangat

2.

Lewatnya udara dingin dan basah di atas perairan yang hangat

3.

Udara tak stabil bersyarat yang dipaksa naik sepanjang zone konvergensi atau
pada barrier pegunungan

4.

Pendinginan radiatif pada level atas

Diameter badai guruh bisa mencapai 3-40 km. Sepanjang dasarnya, badai gelap
dan dia didahului oleh squall line yang dibuat oleh arus udara yang bergerak dalam arah
berlawanan. Presipitasi dari badai yang matang (mature) intensif dan terdiri dari tetes
hujan yang besar. Jika gaya ke atas cukup kuat menembus di atas level beku, hail bisa
turun dari awan, biasanya dari sisi pinggir. Pada kondisi temperatur yang cocok,
presipitasi bisa dalam bentuk salju atau butiran salju.
Badai guruh yang disebabkan oleh pemanasan permukaan di atas daratan paling
umum terjadi pada musim panas dan di siang atau awal petang hari. Di atas lautan, selisih
temperatur antara temperatur air dan udara sejuk di atasnya terbesar terjadi pada malam
hari, sehingga aktivitas badai guruh lebih besar pada malam hari. Sepanjang dan di atas
pegunungan, badai guruh maksimum biasanya terjadi pada siang atau awal petang hari
ketika efek kombinasi pemanasan siang hari dan kenaikan orografik mencapai
maksimum. Sepanjang zone konvergensi, badai guruh berkembang ketika udara dipaksa
naik dengan cepat. Di lintang tengah badai guruh berhubungan dengan front dan
seringkali dipicu oleh pemanasan permukaan, kenaikan orografi, atau diredakan oleh
udara dingin di level atas. Sepanjang front dingin, biasanya lebih dekat ke permukaan dan
lebih kuat daripada sepanjang front panas atau front atas.
Badai guruh konvektif terlokalisasi pada suatu titik dengan pola yang tak teratur
jalannya. Badai guruh pada front terkonsentrasi pada zona 20-80 km (lebar) dan panjang

mungkin beberapa ratus kilometer. Badai guruh frontal kadang tidak terlihat oleh
pengamat dari bawah karena puncak awan Cb sering tertutup oleh awan di bawahnya.
Walaupun guruh dan kilat menyertai badai guruh yang masak (mature), perannya dalam
perkembangan presipitasi tidak sangat jelas dipahami. Loncatan kilat bisa terjadi dari
awan ke awan, di antara level-level yang berbeda dalam awan, atau dari dasar awan ke
tanah. Guruh merupakan suara ledakan yang ditimbulkan saat udara mengembang tibatiba merespon panas yang besar akibat loncatan kilat dan kemudian dengan cepat
mendingin dan berkontraksi/ menyusut.
Huff dan Changnon (1973) menyimpulkan bahwa eksistensi dan besarnya badai
guruh meningkat dalam kawasan kota, jika jumlah penduduknya mencapai lebih dari satu
juta. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya emisi panas, meningkatnya konveksi thermal
melalui pulau panas (heat island) dalam kota, meningkatnya turbulensi karena perubahan
wajah kota, dan meningkatnya jumlah aerosol yang diinjeksikan ke dalam atmosfer oleh
aktivitas manusia kota.
Badai guruh yang terjadi di wilayah tropis diklasifikasikan sebagai berikut:


Badai guruh konvektif. Badai ini disebabkan oleh pemanasan permukaan oleh
radiasi matahari. Karakteristik badai ini adalah pertumbuhan cepat, arus udara ke
bawah kuat, hujan lebat local, daerah kurang luas, angina rebut local, serta
adanya resiko hujan es batu local dan petir.



Badai guruh oregrafik. Badai ini terjadi jika udara tak stabil secara bersyarat atau
konvektif naik akibat pegunungan.



Badai guruh yang disebabkan oleh gangguan tropis seperti badai tropis,
monsoon, gelombang timuran dan sebagainya.
Jika ada pemanasan udara lembab permukaan maka parsel udara lembab akan

naik akibat gaya apung termal dan membentuk awan kamulus kecil. Selama bagian
kolom udara dalam awan lebih panas dari temperatur udara di sekitarnya maka awan akan
terus tumbuh menjulang ke atas sampai temperatur di awan sama dengan temperatur di
sekelilingnya.
F = g. (T'-T)/T
Dimana:
T’ = temperatur parsel udara
T = temperatu udara lingkungan
g = percepatan gravitasi lokal
Fase Awan Petir
Fase pertumbuhan badai guruh dapat dibagi menjadi tiga tingkat:


Tingkat Cumulus, pada fase ini arus udara ke atas sangat dominan, sehingga
awan akan terus tumbuh selama gaya apung termal masih positif.



Tingkat dewasa, pada fase ini awan sangat bengus dan berbahaya. Fase dewasa
ditandai dengan hujan deras, turbulensi kuat, guruh dan kilat. Batu es hujan (hail)
kemungkinan terjadi pada saat fase ini.



Tingkat disipasi, pada fase ini badai menjadi tua. Badai guruh dinyatakan dalam
fase disipasi atau pelenyapan jika lebih setengahnya dikuasai arus udara ke
bawah yang lemah sehingga curah hujan menjadi berkurang dan menjadi gerimis.

Elektrifikasi Awan Petir
Dalam banyak kasus, permulaan elektrifikasi yang kuat disertai dengan hujan
yang lebat dan hujan batu es, sehingga teori generasi muatan dalam awan guruh
dijelaskan dengan efek termolistrik dalam es. Jika batang es dipanasi dengan ujung yang
satu dan ujung yang lain tetap dingin maka bagian yang panas bermuatan negative dan
yang dingin bermuatan positif.
Kejadian luah listrik tinggi dalam waktu singkat disebut kilat. Karen terjadi
pemanasan dan pemuaian udara, maka terdengar gelombang suara sebagai guruh. Karen
itu awan yang menghasilkan guruh disebut awan atau badai guruh.