Coretan, Physics Instrumentation

Limitasi Pengamatan Radar Cuaca

p_20151021_103715-400x225

Proses validasi pengamatan data radar dengan data pengamatan permukaan terkait dengan perhitungan rain rate merupakan salah satu materi yang menarik dalam radar. Tujuan dari presentasi untuk memberikan identifikasi terkait pengamatan radar cuaca seperti aspek-aspek yang harus dipertimbangkan dalam melakukan validasi.

Data radar tidak hanya berupa data hujan namun juga menunjukkan fenomena dan kondisi yang ada di wilayah pengamatan radar yang dapat menimbulkan kesalahan intepretasi dan kesalahan akumulasi rain rate. Konsep dari radar itu sendiri yaitu melepaskan gelombang elektromagnetik ke atmosfer untuk mengamati potensi awan hujan di wilayah pengamatan radar dimana output dari pengamatan radar akan memberikan informasi tentang arah dan posisi dari awan hujan, intensitas, jenis hujan, jenis objek, dan pergerakannya. Pengamat biasanya mengharapkan output dari produk/data radar merupakan data hujan namun ternyata dalam produk tersebut juga menampilkan noise di daerah radar, intensitas eco, secnd threat eco, dll. Hal ini merupakan hal yang biasa/umum terjadi pada radar termasuk pada radar cuaca di BMKG. Karakteristik clutter/noise yang ada pada data radar khususnya pada produk data dBz (data intensitas), pola-pola khusus yang ada di radar biasanya pada saat menggunakan data reflektifitas fokus yang dilihat hanya pada nilai data intensitas hujan yang ada di daerah pengamatan radar. Semakin tinggi nilai intensitas menyatakan bahwa semakin tinggi nilai intensitas hujan di daerah pengamatan radar. Akan tetapi pola-pola khusus dari eco reflektifitas juga memberikan potensi cuaca lain selain hujan lebat, seperti potensi hujan lebat disertai angin kencang bahkan potensi adanya potensi rotasi.

Karakteristik noise pada daerah sekitar radar biasanya sangat kuat dengan hanya ditunjukkan oleh bercak tidak membentuk pola khusus sedinamis pola radar eco seperti presitipasi. Jika kita hanya melihat intensitas hujan berdasarkan pergerakan dan intensitasnya juga semakin luas namun pola ini tidak membentuk warna sedinamis eco pretisipasi dimana eco ini teramati saat migrasi unggas yang umumnya terjadi di wilayah lintang tinggi. Adapun noise dari sea clutter, dalam hal ini ada sebuah penelitian yang menghubungan antara pola penguapan dari air laut yang membentuk awan konvektif dalam suatu wilayah. Ada juga noise yang dalam bentuk pola memanjang, dalam kasus ini merupakan interferensi dari sinar matahari sehingga hanya bersifat temporal. Sedangkan interferensi yang teramati di radar BMKG pada umumnya mendapatkan eco interferensi yang bersifat tetap. Tingkat gangguan yang disebabkan dari eco interferensi berbeda-beda.

Berdasarkan penelitian dari Zawadzki tahun 1984 mengenai faktor-faktor yang memengaruhi akurasi radar dalam mengamati potensi hujan adalah sebagai berikut :

  1. Ketinggian dinding radar yaitu dengan memerhatikan jarak data banding dengan posisi pusat radar karena semakin jauh dengan radar maka akan mengalami perbedaan ketinggian sehingga data nantinya akan berubah ketinggiannya berdasarkan jarak. Pada konsisi seperti ini pemilihan produk yang tepat akan berpengaruh terhadap seberapa akurat radar dalam menghitung intensitas hujan yang jatuh disuatu wilayah.
  2. Radar kalibrasi, radar BMKG biasanya dilakukan kalibrasi secara berkala yaitu dua kali dalam setahun kemudian dilakukan verifikasi oleh forecaster.
  3. Atenuasi dari radom, kebersihan radom sangat berpengaruh pada atenuasi radar. Tingkat atenuai radar pada C-band lebih besar dari X-band khususnya ketika terjadi hujan lebat di daerah radom.
  4. Backscatterring, yang ditampilkan oleh noise berupa bercak dengan pola yang tidak dinamis seperti pola velocity ketika akan terjadi hujan.
  5. Ground clutter yang ditunjukkan dengan topologi wilayah yang tidak rata.
  6. Relasi Z-R (Reflektivitas-Rain Rate).
  7. Atenuasi pretisipasi. Ketika terjadi hujan di pusat radar, maka energi elektromagnetik yang dipancarkan radar akan mengalami redaman. Sehingga besar power yang dipancarkan radar akan berbeda dengan pada saat dipancarkan dari pusat radar akibat redaman yang dialami oleh gelombang elektromagnetik pada hujan. Semakin tinggi hujan di pusat radar maka atenuasi ini juga akan semakin besar. Untuk mengatasi atenuasi ini (khususnya di C-band) bisa dilakukan koreksi dengan menerapkan prepocessing untuk Z (rain atenuation). Di setiap radar telah terdapat aplikasi untuk melaukan koreksi ini.
  8. Range, ini merupakan problem di radar C-band, gerakan tingkat gangguannya tergantunga seberapa besar interferensi di masing-masing wilayah.
  9. Breakband eco, harus diperhatikan terutama saat hujan lebat karena biasanya tampil/terlihat pada sistem hujan stratiform. Akan tetapi di Indonesia breakband eco sering terlihat pada masa peluruhan awan-awan konvektif sehingga potensi terbesar akibat kesalahan intepretasi breakband eco adalah over estimate. Diperbarui oleh penelitian Iwan Horman dengan penelitian yang sama untuk mengamati kualitas radar dan data jaringan radar di wilayah Uni Eropa tahun 2006 pembahasannya sama dengan penelitian Zawadzki.

Jadi untuk limitasi radar biasanya dipengaruhi oleh sistem internal radar system, lingkungan operasional, dan kondisi dinamika atmosfer pada saat penelitian/ pengamatan data radar. Kondisi yang terkait dengan sistem radar biasanya faktor kalibrasi, transmitter problem (tidak hanya terjadi karena masalah transmitter radar tapi kondisi ruang radar <server maksimal 21 derajat Celcius> juga akan berpegaruh terhadap kualitas data yang dihasilkan radar. Jika suhu ruangan tinggi maka biasanya output data radar tidak menggambarkan kondisi cuaca pada umumnya). Eco interferensi bisa ditekan/dikurangi dengan sistem filtering yang tergantung pada sistem signal processing pada tiap radar.

Keterbatasan dari proses verifikasi adalah sebaran pada data banding, dimana ketika proses validasi ditemukan bahwa terjadi hujan namun diarea radar tidak menampakkan pertumbuhan awan hujan. Faktor yang memengaruhi antara lain adalah :

  1. Angin kencang di permukaan mengakibatkan hujan tidak jatuh tegak lurus sehingga yang teramati pada area ini hujan turun di area berbeda
  2. Akurasi
  3. Collation, terkait dengan dinamika/proses fisis di awan yang tidak teramati
  4. Breakup and collation, terkait dengan Z-R
  5. Resolusi pengamatan pada metode scanning, misal interval 10 menit atau 5 menit maka akan berpengaruh terhadap akurasi data pengamatan.
  6. Relasi Z-R, sangat dipengaruhi oleh diameter/ukuran doplet yang diamati oleh radar sehingga pada intensitas yang sama dapat memberikan intensitas hujan yang berbeda. Karena dipengaruhi oleh ukuran doplet yang ada pada sampling volume. 729 doplet dalam sau sampling volume 1 mm memiliki nilai dBz sama dengan 1 doplet yang berukuran 3 mm. Sedangkan rain rate 729 doplet lebih besar dibandingkan dengan sain rate 1 doplet dengan ukuran yang lebih besar. Diameter 1 doplet pada awan stratiformn lebih besar dari 1 tetes awan konvektif

 

Noted :

Postingan ini merupakan resume BMKG Online Group Discussion (OGD) #28 yang dilaksanakan pada hari Kamis 14 Februari 2017 dengan tema Radar Cuaca Meteorologi oleh bp. Eko Wardoyo, M.T . Mohon koreksinya jika ada ada kesalahan pada penulisan maupun pada materi yang saya posting.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s