christina rati - pdfs.semanticscholar.org...ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada...

35
i ANALISIS KARAKTERISTIK PARAMETER-PARAMETER ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER DENGAN DATA RADIOSONDE (STUDI KASUS : KOTA SERANG) CHRISTINA RATI DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

Upload: others

Post on 11-Feb-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

i

ANALISIS KARAKTERISTIK PARAMETER-PARAMETER

ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER DENGAN DATA RADIOSONDE

(STUDI KASUS : KOTA SERANG)

CHRISTINA RATI

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

Page 2: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

ii

ABSTRACT

CHRISTINA RATI (G24061985). Analysis Characteristic of Parameters of Atmospheric

Boundary Layer with Radiosonde Data (Case study : Serang City). Supervised by IDUNG

RISDIYANTO, M.Sc and SONNI SETIAWAN, S.Si, M.Si.

Atmospheric Boundary Layer as the air layer directly affected by the earth’s surface where

the surface effects (friction, heating and cooling) felt directly on a time scale less than a day. Case

study in this paper is Serang. The data used is the radiosonde data. In describing the atmospheric

boundary layer requires a parameter, such as the virtual potential temperature, mixing ratio, and

wind speed. Sketch the pattern of vertical virtual potential temperature continued to rise during the

day on SL layer, then decreased and more homogeneous in the ML layer, increased in tiitk CI with

the result that CI is higher than the night, early morning, or late afternoon. Vertical profiles of

Mixing ratio, maximum humidity during the day will continue to decline at the surface and in the

lining of SL, when entering the ML layer, as the turbulence becomes homogeneous, and when it

reaches the CI. Wind speeds in Region Attacking at night more than early morning (01.00)

morning (at 07.00) and afternoon (13:00), it is because there is a strong influence of intense

turbulence during the day.

Keywords: Atmospheric Boundary Layer, Virtual Potenstial Temperature.

Page 3: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

iii

ABSTRAK

CHRISTINA RATI (G24061985). Analisis Karakteristik Parameter-Parameter Atmospheric

Boundary Layer dengan Data Radiosonde (Studi Kasus : Kota Serang). Dibimbing oleh IDUNG

RISDIYANTO, M.Sc dan SONNI SETIAWAN, S.Si, M.Si.

Atmospheric Boundary Layer sebagai lapisan udara yang berada langsung di atas permukaan

bumi dimana efek permukaan (gesekan, pemanasan dan pendinginan) dirasakan langsung dalam

skala waktu kurang dari satu hari. Wilayah kajian dalam karya ilmiah ini adalah Kota Serang. Data

yang diambil adalah data radiosonde. Dalam mendeskripsikan atmospheric boundary layer

membutuhkan parameter, diantaranya suhu potensial virtual, mixing ratio, dan kecepatan angin.

Sketsa pola vertikal suhu potensial virtual pada siang hari terus naik pada lapisan SL, kemudian

menurun dan lebih homogen pada lapisan ML, meningkat kembali pada tiitk CI sehingga titik CI

lebih tinggi dibandingkan dengan malam hari, pagi hari, atau sore hari. Profil vertikal Mixing

Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan

SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen karena pengaruh turbulensi, dan ketika

mencapai CI. Kecepatan angin di Wilayah Serang pada malam hari lebih besar dibandingkan dini

hari (pukul 01.00) pagi hari (pukul 07.00) dan siang hari (pukul 13.00), hal ini karena ada

pengaruh turbulensi yang intensif kuat pada siang hari.

Kata kunci: Atmospheric Boundary Layer, Suhu Potensial Virtual.

Page 4: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

iv

ANALISIS KARAKTERISTIK PARAMETER-PARAMETER

ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER DENGAN DATA RADIOSONDE

(STUDI KASUS : KOTA SERANG)

CHRISTINA RATI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada Mayor Meteorologi Terapan

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

Page 5: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

v

Menyetujui

Pembimbing I, Pembimbing II,

Idung Risdiyanto, M.Sc

Sonni Setiawan, S.Si, M.Si

NIP. : 19730823 199802 1 001 NIP. : 19760116 200604 1 006

Mengetahui:

Ketua Departemen Geofisika dan Meteorologi,

Dr. Ir. Rini Hidayati, MS.

NIP. : 19600305 198703 2 002

Tanggal Lulus:

Judul Skripsi : Analisis Karakteristik Parameter-Parameter Atmospheric

Boundary Layer dengan Data Radiosonde (Studi Kasus :

Kota Serang)

Nama : Christina Rati

NIM : G24061985

Page 6: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

vi

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2013

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan

sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah,

penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak

merugikan kepentingan yang wajar IPB

Dilarang mencantumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk

apapun tanpa izin IPB

Page 7: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

vii

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan atas berkat, kuasa dan anugerah-Nya

yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini yang berjudul “Analisis

Karakteristik Parameter-Parameter Atmospheric Boundary Layer dengan Data Radiosonde (Studi

Kasus : Kota Serang)”. Karya ilmiah ini diajukan sebagai salah satu syarat kelulusan dalam

mencapai Sarjana Sains jenjang pendidikan Strata Satu, program studi Meteorologi Terapan,

departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor.

Dalam penulisan skripsi, penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini sulit untuk dapat

terwujud tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada

Bapak Idung Risdiyanto, M.Sc selaku pembimbing I dan Bapak Sonni Setiawan, S.Si, M.Si dari

GFM (Geofisika dan Meteorologi) yang telah meluangkan waktunya yang dengan penuh

kesabaran memberikan bimbingan, masukan, dan arahan kepada penulis. Dalam proses

penyusunan skripsi ini, tentunya banyak pihak yang telah terlibat dan memberikan bantuan baik

secara moril maupun materil. Untuk itu, pada kesempatan ini ijinkan penulis mengucapkan terima

kasih kepada:

1. Kedua orang tua tercinta, Papa Reinhard Harefa dan Mama Umiyati, serta adikku Aprillia

yang terkasih dalam Tuhan atas doa, dukungan, semangat, pengorbanan, kesabaran, nasehat

serta kasih sayang yang tulus bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Ibu Dr. Ir. Rini Hidayati, MS selaku Ketua Departemen Geofisika dan Meteorologi atas

bantuan dalam menyelesaikan perkuliahan.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Ahmad Bey selaku Ketua Laboratorium bagian Meteorologi dan

Pencemaran Atmosfer.

4. Ibu Tania June selaku pembimbing akademik.

5. Segenap civitas BMKG Jakarta atas segala masukan, saran, dan perhatiannya.

6. Segenap civitas GFM FMIPA, Pak Pono, Mas Azis, Pak Udin, Mas Nandang, Pak Jun, Pak

Kaerun, Bu Indah, Mbak Wanti, Mbak Icha, terima kasih atas bantuannya.

7. Seluruh staf dosen dan pengajar atas bimbingan dan kuliah selama ini.

8. Sahabat ‘dwdj’ GFM 43 (Abi, Diana, Debo, Desi, Dinda, Hilda, Neni dan Rahmi) yang telah

memberikan semangat dan perhatiannya selama ini.

9. Teman-teman GFM 43 (Amel, Anang, Ariyani, Chris, Daniel, Devi, Dian, Diki, Dipa, Egi,

Eno, Fajar, Gema, Gilang, Icha, Isa, Lastri, Legran, Lutfi, Maya, Ray, Rendy, Ria, Ridwan,

Rika, Rizki, Robbi, Sandro, Sarah, Tara, Tia, Titik, Uji, Uti, Willy, Yuli, dan Zahe) dalam

masa perkuliahan yang telah memberikan motivasi dan kebersamaannya.

10. Teman-teman GFM 44 (Resa dan Dila) yang telah memberikan dukungan dan masukan dalam

penyusunan karya ilmiah ini.

11. Ka Fajar Tata Yuniarto yang telah memberikan waktu, dukungan, kasih saying, dan perhatian

yang tulus selama ini.

12. Teman-teman Wisma 88 (Maria, Icano, Kiki, Saul dan Basti).

13. Teman-teman Komlite 43 PMK IPB periode 2008-2009 (Mega, Wendi, Ben, Samuel, Fio,

Yana), Komlite angkatan 44, keluarga besar Komlite dan keluarga besar PMK IPB membantu

dalam doa.

Semua pihak lainnya yang telah memberikan kontribusi yang besar selama pengerjaan

penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2013

Christina Rati

Page 8: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

viii

RIWAYAT HIDUP

Penulis sebagai anak pertama dari dua bersaudara yang

dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 24 Oktober 1988, dari pasangan Bapak

Reinhard Harefa dan Ibu Umiyati. Pendidikan yang telah ditempuh penulis,

dimulai dari TK Bhayangkara Jakarta yang lulus pada tahun 1994, SDN 03

Pagi Pondok Pinang, Jakarta yang lulus pada tahun 2000, kemudian

melanjutkan SLTP Negeri 87 Jakarta dan lulus pada tahun 2003. Penulis

menyelesaikan pendidikan di SMA Negeri 74 Jakarta pada tahun 2006.

Setelah lulus, penulis melanjutkan pendidikannya ke jenjang yang lebih

tinggi di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Ujian Seleksi Masuk

Institut Pertanian Bogor (USMI) Sekolah Dasar, dan kemudian memilih

jurusan melalui proses seleksi. Penulis diterima di jurusan Geofisika dan

Meteorologi dengan program studi Meteorologi Terapan, departemen Geofisika dan Meteorologi

(GFM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA).

Selama mengikuti program S1, penulis diberikan kepercayaan untuk menjadi asisten

agama kristen pada mata kuliah TPB tahun 2007. Penulis pun aktif dalam di Unit Kegiatan

Mahasiswa (UKM) Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) di Komisi Literatur (Komlite) sebagai

Wakil Koordinator Bidang Pelayanan periode tahun 2008/2009 dan diberikan kesempatan magang

di Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional (LAPAN) Pekayon, Jakarta pada tahun 2009.

Penulis telah membuat karya ilmiah tugas akhir yang berjudul “Analisis Karakteristik

Parameter-Parameter Atmospheric Boundary Layer dengan Data Radiosonde (Studi Kasus : Kota

Serang)” dibawah bimbingan Bapak Idung Risdiyanto, M.Sc dan Bapak Sonni Setiawan, S.Si,

M.Si. Karya ilmiah ini dilakukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si), program studi

Meteorologi Terapan, departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Page 9: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

ix

DAFTAR ISI

Halaman

PRAKATA ..................................................................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................................. xi

I. PENDAHULUAN .................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................................. 1

1.2 Tujuan .............................................................................................................................. 1

II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................................... 1

2.1 Konsep Atmospheric Boundary Layer (ABL) .................................................................. 1

2.2 Definisi Atmospheric Boundary Layer (ABL) ................................................................. 2

2.3 Kedalaman dan Struktur Atmospheric Boundary Layer (ABL) ....................................... 2

2.4 Profil Dinamika Parameter Atmospheric Boundary Layer (ABL) ................................... 3

2.4.1 Profil Vertikal Suhu dan Suhu Titik Embun ......................................................... 3

2.4.2 Profil Vertikal Kelembaban Nisbi (relatif) ........................................................... 4

2.4.3 Profil Vertikal Kecepatan Angin .......................................................................... 5

2.4.4 Profil Vertikal Suhu dan Kelembaban .................................................................. 5

2.5 Gambaran Umum Kota Serang ............................................................................................ 6

2.5.1 Tinjauan Wilayah .................................................................................................. 6

2.5.2 Kondisi Iklim dan Topografi ................................................................................ 6

2.6 Stabilitas Atmosfer ........................................................................................................... 7

III. METODOLOGI ....................................................................................................................... 9

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................................... 9

3.1.1 Waktu penelitian ................................................................................................... 9

3.1.2 Tempat penelitian ............................................................................................... 10

3.2 Data dan Alat Penelitian ................................................................................................ 10

3.2.1 Data ..................................................................................................................... 10

3.2.2 Alat ..................................................................................................................... 10

3.3 Metode Penelitian .......................................................................................................... 10

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................................. 11

4.1 Analisis Profil Vertikal Suhu Potensial Virtual ............................................................. 11

4.2 Analisis Profil Vertikal Mixing ratio ............................................................................. 14

4.3 Analisis Profil Vertikal Kecepatan Angin ...................................................................... 15

V. PENUTUP .............................................................................................................................. 17

5.1 Simpulan ........................................................................................................................ 17

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... 17

LAMPIRAN .................................................................................................................................. 19

Page 10: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

x

DAFTAR TABEL

Nomor Halaman

1. Jadwal Penelitian ...................................................................................................................... 9

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

1. Troposfer dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu (i) Atmospheric Boundary Layer (ABL)

dekat permukaan dan (ii) Free Atmosphere (FA) ..................................................................... 2

2. Tiga komponen utama dari ABL terdiri dari mixed layer (ML), residual layer (RL) dan stable

boundary layer (SBL) ............................................................................................................... 3

3. Variasi diurnal suhu udara di tiga ketinggian yang berbeda (1,2m, 7m, dan 17m) pada bulan

Juni dan Desember. .................................................................................................................. 4

4. Inversi di pantai California ....................................................................................................... 4

5. Profil vertikal variasi diurnal kelembaban spesifik pada hari ke-33 pada penelitian di

Wangara. .................................................................................................................................. 4

6. Variasi diurnal suhu profil suhu potensial dan ketebalan ABL (a) selama hari ke-33, (b) hari

ke-33 s.d hari ke-34 penelitian Wangara, (c) kurva A, CBL; kurva B, SBL ............................ 4

7. Evolusi profil angin di dalam ABL selama cuaca cerah di daratan .......................................... 5

8. Sketsa profil vertikal suhu (T), suhu potensial (θ), kelembaban spesifik (µ), dan kecepatan

angin (V) pada (a) siang hari dan (b) malam hari. .................................................................... 5

9. Profil vertikal suhu potensial virtual (Өv), kecepatan angin (M), mixing ratio (r) dan

konsentrasi polutan (c) pada siang hari .................................................................................... 6

10. Peta Administratif Kota Serang ................................................................................................ 7

11. Stabilitas atmosfer, dimana (a) kondisi stabil; (b) kondisi tidak stabil; dan (c) kondisi netral . 8

12. Karakteristik parameter stabilitas non-lokal berdasarkan suhu potensial virtual ...................... 8

13. Diagram Alir. .......................................................................................................................... 11

14. Profil vertikal suhu potensial virtual di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari troposfer

hingga stratosfer. .................................................................................................................... 12

15. Sketsa profil vertikal suhu potensial virtual di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010. ...... 13

16. Profil vertikal mixing ratio di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari troposfer hingga

troposfer. ................................................................................................................................ 14

17. Sketsa profil vertikal mixing ratio di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010. .................... 15

18. Profil vertikal kecepatan angin di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari troposfer

hingga stratosfer. .................................................................................................................... 16

19. Sketsa profil vertikal kecepatan angin di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010. .............. 16

Page 11: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Halaman

1. Daftar Istilah Boundary Layer (BL) ....................................................................................... 20

2. Daftar Istilah stabil dan tidak stabil ........................................................................................ 20

3. Profil Vertikal Variabel-Variabel Atmospheric Boundary Layer (ABL) pada Tanggal 16

Januari 2010 di Wilayah Kota Serang .................................................................................... 21

4. Richardson Number Wilyah Kota Serang .............................................................................. 23

Page 12: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di muka bumi, manusia dan makhluk

hidup lainnya bisa bertahan hidup dan

berkembang, karena dilingkupi oleh

atmosfer yang unik yang mendukung

kelangsungan hidup. Atmosfer terdiri dari

lima lapisan yakni troposfer, stratosfer,

mesosfer, termosfer, dan eksosfer. Bagian

paling terendah dari atmosfer adalah lapisan

troposfer.

Troposfer dibagi menjadi dua lapisan

yaitu Planetary Boundary Layer (PBL) dan

free atmosfer. Planetary Boundary Layer

(PBL) juga dikenal dengan sebutan

Atmospheric Boundary Layer (ABL) yang

berada di antara permukaan bumi dan

atmosfer. ABL merupakan bagian paling

bawah dari atmosfer dan dipengaruhi

langsung oleh permukaan bumi. Free

atmosfer merupakan lapisan yang tidak

dimodifikasi oleh turbulensi (Stull 1997).

ABL sangat penting untuk dipelajari, karena

saat ini penelitian tentang ABL jarang atau

belum banyak dilakukan (masih sedikit

sumber literatur mengenai topik ini). Akibat

interaksi atmosfer dan permukaan bumi

terjadi sirkulasi dan turbulensi seluruh bahan

atmosfer menimbulkan fenomena cuaca.

Aktivitas cuaca yang terjadi adalah yang

sering kita rasakan sehari-hari diantaranya

perubahan suhu dalam jangka pendek, angin,

tekanan dan kelembaban (Hariadi 2005).

Selain itu, ABL juga penting untuk

digunakan dalam peramalan (forecasting)

jangka pendek seperti peramalam suhu

maksimum dan minimum di bidang

pertanian, peramalan angin, dan kabut

selama berada di luar ruangan dan menduga

sebaran polutan dan pencampuran gas rumah

kaca.

Dalam penelitian ini, data diharapkan

diperoleh dari data radiosonde. Pengamatan

udara atas dengan radiosonde juga disebut

Radiosonde Observation (RAOB) akan

memperoleh data yang menunjukan

parameter atmosfer, yaitu data mulai dari

peluncuran hingga balon pecah atau selama

radiosonde bergerak ke atas. Data yang

diamati antara lain suhu udara, tekanan,

kelembaban, dan informasi angin. Data

tersebut merupakan unsur-unsur meteorologi

yang dapat mempengaruhi dinamika ABL

secara diurnal. Ketebalan ABL juga akan

berubah terhadap ruang dan waktu tertentu.

Perubahan kedalaman lapisan batas di atas

lautan cenderung perlahan karena

disebabkan oleh proses yang berskala

sinoptik dan meso (gerak vertikal/horizontal

dari massa udara yang berbeda). Namun,

faktor topografi wilayah juga mempengaruhi

ABL karena adanya efek kekasapan

permukaan. Pada siang hari, turbulensi yang

terjadi di daratan lebih tinggi daripada di

lautan sehingga ABL maksimum pun terjadi,

sedangkan kecepatan angin yang ada di di

laut lebih besar daripada di daratan.

1.2 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk

mendeskripsikan karakteristik parameter

Atmospheric Boundary Layer (ABL)

berdasarkan data radiosonde wilayah Kota

Serang.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Atmospheric Boundary Layer

(ABL)

Konsep lapisan batas di aliran fluida

dapat dikaitkan dengan Froude, yang

melakukan serangkaian percobaan

laboratorium di awal 1870-an untuk

mempelajari tahanan gesek dari piring datar

tipis ketika diseret di air yang tenang. Pada

tahun 1904, pertama kali dijelaskan oleh

Ludwig Prandtl, ia bekerja di bidang

aerodinamik terkait dengan bergeraknya

aliran fluida yang mendekati batas yang

solid. Lewat karyanya ia mengenal transisi,

melalui lapisan batas tipis yang aerodinamik

(Garrat 1992). Akhirnya, dapat disimpulkan

pemahaman dasar dari ABL yaitu (i)

biasanya ketebalannya sekitar 1 km, tetapi

mid-latitude bisa bervariasi dari 100 m

sampai 3 km; (ii) suhu udara dapat berubah-

ubah secara diurnal, tidak seperti FA yang

berada di atasnya; (iii) permukaan bumi

mempunyai pengaruh terhadap ABL yang

disebabkan oleh gaya gesek dan fluks panas

pada tanah; (iv) karakteristik turbulen yang

dihasilkan oleh angin geostropik yang

berada di paling atas ABL tetapi bernilai nol

jika berada di permukaan bumi; dan (v)

gradien suhu dapat menjadi salah satu yang

menghasilkan atau menekan turbulensi (Stull

1999).

Page 13: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

2

2.2 Definisi Atmospheric Boundary Layer (ABL)

Gambar 1 Troposfer dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu (i) Atmospheric Boundary Layer

(ABL) dekat permukaan dan (ii) Free Atmosphere (FA) (Modifikasi dari Stull

2000).

Menurut Garrat (1992) diperoleh

definisi untuk mengidentifikasi ABL sebagai

lapisan udara yang berada langsung di atas

permukaan bumi dimana efek permukaan

(gesekan, pemanasan dan pendinginan)

dirasakan langsung dalam skala waktu

kurang dari satu hari, serta dimana fluks

momentum yang penting, panas atau materi

yang dibawa oleh gerakan turbulen pada

urutan kedalaman ABL atau kurang dari

ABL. Namun menurut Stull (2000), ABL

merupakan bagian dari troposfer yang secara

langsung dipengaruhi oleh adanya

permukaan bumi dan memaksa permukaan

meresponnya dengan skala waktu sekitar

satu jam atau kurang. Secara tidak langsung,

keseluruhan dari troposfer dapat berubah

dalam karakteristik ABL, tetapi tidak

mendapatkan respon secara cepat / relatif

lambat di luar ABL tersebut. Hal ini tidak

berarti bahwa ABL mencapai kesetimbangan

pada waktu itu, hanya saja perubahan telah

dimulai pada selang waktu itu (Stull 1997).

Respon permukaan yang mempengaruhi

ABL antara lain gaya gesek, pemanasan

permukaan (konveksi) dan pendinginan

permukaan, evaporasi dan transpirasi, emisi

polutan dan fluks pada tanah yang

menyebabkan modifikasi aliran permukaan.

Dalam kaitannya dengan atmosfer, tidak

mudah untuk mendefinisikan dengan tepat

apakah ABL.

Troposfer merupakan lapisan atmosfer

yang mempunyai ketinggian sekitar 0 km –

11 km, tetapi hanya beberapa kilometer

sekitar 1-2 km yang mendapat pengaruh

langsung dari permukaan. Pada ABL terjadi

aliran kecepatan, suhu, kelembaban,

fluktuasi turbulensi sangat cepat dan

pencampuran vertikal yang kuat. Namun, di

atas lapisan ABL merupakan daerah “free

atmosphere”, biasanya pada lapisan ini

sudah tidak terjadi turbulensi (Stull 1997).

Variasi diurnal tidak disebabkan langsung

oleh radiasi matahari pada lapisan batas.

Radiasi matahari sedikit diserap oleh ABL

karena sebagian besar ditransmisikan ke

tanah sehingga banyak diserap sekitar 90%

oleh matahari. Pemanasan dan pendinginan

permukaan dalam menanggapi respon dari

radiasi matahari yang akhirnya

mempengaruhi ABL melalui perubahan

unsur-unsur meteorologi. Variasi diurnal

tersebut adalah salah satu karakteristik dari

ABL di atas permukaan, sedangkan pada FA

menunjukkan variasi diurnal yang rendah.

Sifat turbulensi lapisan batas atmosfer

(ABL) sebagai salah satu fitur yang paling

mencolok dan penting. Turbulensi atmosfer

di ABL diproduksi terutama oleh shear

angin, sebagai salah satu proses transpor

yang penting bagi atmosfer dan bisa

digunakan untuk menentukan lapisan batas

atmosfer dan gaya apung (Bouyancy Force).

Oleh karena turbulensi adalah gerak udara

yang arahnya tidak beraturan dalam skala

kecil dan ditandai oleh angin yang

kecepatannya bervariasi. Ketebalan ABL

pun cukup bervariasi terhadap ruang dan

waktu tertentu, mulai dari ratusan meter

sampai beberapa kilometer (Stull 1997).

2.3 Kedalaman dan Struktur

Atmospheric Boundary Layer (ABL)

Di daerah tekanan tinggi yang berada

di atas permukaan, ABL memiliki struktur

yang berkembang dengan siklus diurnal.

Dengan asumsi Texeira (2008) bahwa

struktur ABL tergantung pada ketinggian

ABL, ketinggian dekat permukaan dan

parameter turbulensi seperti momentum dan

fluks panas, yang dikombinasikan ke dalam

skala jarak. Tiga komponen penting dalam

Page 14: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

3

Gambar 2 Tiga komponen utama dari ABL terdiri dari mixed layer (ML), residual layer (RL)

dan stable boundary layer (SBL) (Modifikasi dari Stull 1997).

struktur ABL (lihat Gambar 2) antara lain

Mixed Layer (ML), Residual Layer (RL) dan

Stable Boundary Layer (SBL) atau

Nocturnal Boundary Layer (NBL). ML

merupakan sumber utama dari turbulensi

dan terjadi selama siang hari. RL adalah

lapisan yang terbentuk ketika sekitar ½ jam

sebelum matahari terbenam saat kondisi

atmosfer netral dan terjadi pada malam hari.

SBL adalah lapisan batas dari matahari

terbenam ke matahari terbit. Lapisan ini

ditandai dengan lapisan yang stabil dan juga

terjadi pada malam hari.

Surface Layer (SL) merupakan bagian

terendah dari ABL. Dalam kondisi berangin,

SL ditandai dengan angin kencang yang

disebabkan oleh gesekan. Lapisan ini

biasanya memiliki ketinggian 100 m dari

permukaan (atau 10% dari kedalaman ABL).

Unsur-unsur meteorologi seperti angin,

temperatur dan kelembaban bervariasi pesat

dengan ketinggian dan karakteristik

turbulensi dipengaruhi oleh permukaan.

Namun, fluks vertikal panas, momentum dan

turbulen yang mendekati konstan terhadap

ketinggian (Stull 1997).

Turbulensi yang kuat terjadi di ML

biasanya bersifat konvektif, sehingga lapisan

ini dapat juga disebut sebagai Convective

Boundary Layer (CBL). Sumber CBL

meliputi pemanasan permukaan dan

pendinginan radiasi. Profil vertikal yang

dihasilkan dari suhu potensial virtual,

mixing ratio, konsentrasi polutan dan

kecepatan angin cenderung konstan terhadap

ketinggian (Stull 1997). Evolusi harian dari

CBL dimulai dengan menghentikan inversi

pada malam hari sehingga CBL terbentuk di

dekat permukaan pada pagi hari.

Pertumbuhan CBL cukup pesat sampai

tingkat capping inversion (Seibert et al.

1998). Ketinggian CBL yang mengalami

variasi harian yang khas, yang minimum di

pagi hari dan mencapai maksimum pada sore

hari. Di Eropa ketinggian CBL di sore hari

biasanya 1-2 km di atas permukaan.

Entraintment Zone (EZ) merupakan

lapisan yang stabil berada di antara ML dan

FA yang rendah turbulensi. Zona

entrainment biasanya terdiri dari 20-40%

dari total kedalaman CBL (Garrat 1990).

Sedangkan Capping Inversion (CI) adalah

lapisan inversi yang membatasi CBL.

Sebuah lapisan inversi merupakan penutup

(cap) dimana jika ada turbulensi yang

memaksa keluar dari ABL karena udara

hangat yang berada di atas udara dingin

sehingga dengan adanya gaya apung

(Bouyancy Force) dapat menekan kembali

ke ML.

2.4 Profil Dinamika Parameter

Atmospheric Boundary Layer (ABL)

2.4.1 Profil Vertikal Suhu dan Suhu

Titik Embun

Suhu udara, kelembaban, dan

kecepatan angin merupakan variabel utama

dalam penentuan karakter ABL. Dalam

penelitian di Selatan Inggris pada tahun

1969, ketiga variabel tersebut menunjukkan

perbedaan yang signifikan pada bulan Juni

(musim panas) dan pada bulan Desember

(musim dingin). Variasi ketiga variabel

tersebut lebih tinggi pada musim panas

dibandingkan pada musim dingin (lihat

Gambar 3).

Page 15: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

4

Gambar 3 Variasi diurnal suhu udara di

tiga ketinggian yang berbeda

(1,2m, 7m, dan 17m) pada

bulan Juni dan Desember

(Sumber: Arya 1988).

Gambar 4 Inversi di pantai California

(Sumber: Ahrens 2002).

Dari Gambar 4 menunjukkan profil

vertikal suhu udara dan suhu titik embun di

pantai California, USA. Dari gambar

tersebut terlihat bahwa pertemuan suhu

udara dan suhu titik embun merupakan batas

Stable Layer (SL) (300 m). Kemudian, suhu

udara terus mengalami kenaikan hingga CI

pada ketinggian 900 m.

2.4.2 Profil Vertikal Kelembaban Nisbi

(relatif)

Observasi yang telah dilakukan di

Wangara, New South Wales, Australia tahun

1967 tentang profil vertikal kelembaban

spesifik dan suhu potensial virtual pada hari

ke-33. Permukaan wilayah ini cenderung

kering dengan sedikit tumbuh-tumbuhan

(didominasi oleh rumput-rumput kering,

legume, dan cotonbush). Dalam

menghilangkan evaporasi yang intensif di

permukaan, profil kelembaban spesifik

mendekati homogen pada siang hari di

dalam ABL, dengan nilai kelembaban

spesifik berubah terhadap perubahan ML.

Gambar 5 Profil vertikal variasi diurnal

kelembaban spesifik pada hari

ke-33 pada penelitian di

Wangara (Sumber: Arya

1999).

Gambar 6 Variasi diurnal suhu profil

suhu potensial dan ketebalan

ABL (a) selama hari ke-33, (b)

hari ke-33 s.d hari ke-34

penelitian Wangara, (c) kurva

A, CBL; kurva B, SBL

(Sumber: Arya 1988).

Sesaat sebelum matahari tenggelam

radiasi netto yang hilang dari permukaan,

menyebabkan terbentuknya inversi di dekat

permukaan. inversi nokturnal menebal saat

sore hari hingga malam hari yang

menghasilkan divergensi radiasi dan sensible

heat flux. Pada awal sore hari ML masih

Page 16: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

5

berada diatas inversi nocturnal, walapun

sangat lemah.

2.4.3 Profil Vertikal Kecepatan Angin

Besar dan arah angin dekat permukaan

serta variasinya terhadap ketinggian di ABL

memiliki karakter yang unik yaitu turbulensi

yang tidak terdapat pada lapisan-lapisan

atmosfer lainnya (Arya 2001).

Gambar 7 Evolusi profil angin di dalam

ABL selama cuaca cerah di

daratan (Sumber: Stull 2000).

Di daratan selama cuaca cerah angin

mengalami siklus diurnal seperti pada

Gambar 7. Beberapa jam setelah matahari

terbit (pukul 09.00 WS) dimana ketebalan

ABL masih dangkal (300 m) kecepatan

angin relatif homogen terhadap ketinggian

dan mendekati nol di dekat permukaan. Pada

siang hari, saat ABL lebih tebal, kecepatan

angin tetap moderate dekat permukaan dan

terus meningkat lebih cepat dengan

bertambahnya ketinggian. Setelah matahari

terbenam, intensitas turbulensi biasanya

berkurang, dan gaya gesek permukaan

menghasilkan angin di lapisan bawah.

Bagaimanapun, tanpa turbulensi, udara di

tengah ABL tidak akan merasakan gaya

gesek permukaan dan tidak akan mengalami

percepatan. Pada pukul 03.00 WS kecepatan

angin di beberapa ratus meter di atas

permukaan mendekati kecepatan angin

geostrofik, walapun kecepatan angin di

permukaan relatif kecil (Stull 2000).

2.4.4 Profil Vertikal Suhu dan

Kelembaban Pada malam hari, udara lembab

sebagian besar berada di tengah dan di

bagian atas ABL. Pendinginan permukaan

dapat menyebabkan pembentukan embun

dan forst yang mengurangi kelembaban di

lapisan bawah ABL. Pada kondisi lain,

ketika tidak terjadi embun dan forst,

kelembaban relatif homogen pada bagian

tengah dan bawah ABL (Wallace dan Hobbs

2006). Profil vertikal suhu dan kelembaban

udara di lautan secara diurnal memiliki

variasi yang kecil (perubahannya sedikit), ini

disebabkan suhu permukaan laut yang

sedikit sekali berubah. Perbedaan suhu

permukaan laut pada siang hari dan malam

hari kurang dari 0.5˚C. (Arya 1988).

Gambar 8 Sketsa profil vertikal suhu (T), suhu potensial (θ), kelembaban spesifik (µ), dan

kecepatan angin (V) pada (a) siang hari dan (b) malam hari (Modifikasi dari Wallace

dan Hobbs 2006).

Page 17: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

6

Gambar 9 Profil vertikal suhu potensial virtual (Өv), kecepatan angin (M), mixing ratio (r) dan

konsentrasi polutan (c) pada siang hari (Modifikasi dari Stull 1997).

Dimana FA=Free Atmosfer,

EZ=Entrainment Zone, ML=Mixed Layer,

SL=Surface Layer, CI=Capping Inversion,

RL=Residual Layer, SBL=Stable Boundary

Layer, zi= ketinggian capping inversion,

Vg=angin geostrofik. Gambar 8 juga

menunjukkan profil kelembaban spesifik, µ.

Evaporasi dari permukaan pada siang hari

menambah kelembaban pada ABL.

Kelembaban spesifik menurun terhadap

ketinggian di dalam SL, kemudian ketika

kelembaban masuk ke dalam lapisan ML

menyebabakan lapisan ML lebih lembab dan

pada lapisan yang lebih atas yaitu FA

kelembaban menurun drastis melalui CI

(Wallace dan Hobbs 2006).

2.5 Gambaran Umum Kota Serang

2.5.1 Tinjauan Wilayah

Serang merupakan

ibukota Provinsi Banten dengan pusat

pemerintahan berada di Kecamatan Kota

Serang. Serang berada tepat di sebelah

utara Provinsi Banten serta dikelilingi

oleh Kabupaten Serang di sebelah selatan,

barat, dan timur, dan Laut Jawa di sebelah

Utara. Berdasarkan hasil sensus 2010,

dilaporkan bahwa populasi penduduk

sebanyak 576,961. Serang berada pada

jarak kira-kira 15 km yang berbatasan

dengan Jabodetabek. Kota Serang adalah

wilayah baru hasil pemekaran, Kabupaten

Serang Provinsi Banten.

Wilayah Kota Serang terdiri dari

daratan, perbukitan dan lautan. Apabila

memakai koordinat system Universal

Transfer Mercator (UTM) zone 48 wilayah

kota serang terletak pada koordinat 618.000

m sampai dengan 638.600 m dari Barat ke

Timur dan 9.337.725 m sampai dengan

9.312.475 m dari Utara ke Selatan. Jarak

terpanjang menurut garis lurus dari Utara Ke

Selatan adalah sekitar 21,7 km dan jarak

terpanjang dari Barat Ke Timur adalah

sekitar 20 Km. Secara geografis, kota Serang

terletak pada 6°7′12″S 106°9′1″E dengan

luas wilayah ± 266,74 km² (Wikipedia.org

2012). Kota Serang terdiri dari 6 (enam)

kecamatan yaitu Kecamatan Serang,

Kecamatan Kasemen, Kecamatan

Walantaka, Kecamatan Curug, Kecamatan

Cipocokjaya dan Kecamatan Taktakan. Dari

6 (enam) kecamatan tersebut terdiri dari 20

Kelurahan dan 46 Desa. Batas Wilayah

Kota Serang mencakup (Kota Serang

Madani 2012) :

• Sebelah Utara berbatasan dengan

Teluk Banten

• Sebelah Timur berbatasan dengan

Kecamatan Pontang, Kecamatan

Ciruas dan Kecamatan Kragilan

Kabupaten Serang

• Sebelah Selatan berbatasan dengan

Kecamatan Cikeusal, Kecamatan

Petir dan Kecamatan Baros

Kabupaten Serang

• Sebelah Barat berbatasan dengan

Kecamatan Pabuaran, Kecamatan

Waringin Kurung dan Kecamatan

Kramatwatu Kabupaten Serang

2.5.2 Kondisi Iklim dan Topografi

Topografi wilayah Kota Serang

merupakan dataran rendah dengan

ketinggian sekitar 0 – 100 m dpl dan

kemiringan sekitar 0-15%, yaitu sepanjang

pesisir utara laut jawa (Kecamatan

Kasemen) sampai dengan Kecamatan

Taktakan.

Page 18: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

7

Gambar 10 Peta Administratif Kota

Serang

(Sumber: Serangkota 2012).

Serang memiliki iklim hutan hujan

tropis. Iklim wilayah sangat dipengaruhi

oleh Monson Trade serta gelombang El

Nino. Saat musim penghujan (November-

April), cuaca didominasi oleh Angin Barat.

Pada musim kemarau (Juni-Agustus), cuaca

didominasi oleh Angin Timur yang

menyebabkan wilayah Kota Serang

mengalami kekeringan terutama wilayah

pesisir utara. Suhu di daerah pantai dan

perbukitan berkisar antara 20 ºC-32 ºC.

2.6 Stabilitas Atmosfer

Stabilitas atmosfer memungkinkan

untuk mengetahui kecenderungan gerakan

vertikal dari suatu massa udara di atmosfer.

Perbedaan-perbedaan yang kecil dalam

gerakan vertikal tersebut penting untuk

menerangkan atau meramalkan

pembentukan awan-awan konvektif, hujan

ataupun wilayah daerah tekanan rendah.

(Pawitan 1989). Stabilitas atmosfer terbagi

menjadi dua, yaitu stabilitas statis dan

stabilitas dinamis (Stull 2000). Stabilitas

dinamis ditentukan oleh faktor Buoyancy

(gaya apung udara akibat pemanasan dari

radiasi matahari) dan wind shear (gesekan

yang terjadi antara dua lapisan atmosfer

dengan arah angin berbeda), sedangkan

stabilitas statis hanya mempertimbangkan

faktor Buoyancy. Kondisi stabilitas atmosfer

yang berubah-ubah disebabkan oleh:

-pemanasan dan pendinginan radiasi lokal,

yaitu terjadi perbedaan pada siang dan

malam.

-adveksi massa udara

-gerakan skala besar dari udara naik dan

turun

Secara umum stabilitas statis terdiri dari

tiga kondisi kestabilan, yaitu stabil, tidak

stabil dan netral. Faktor utama stabilitas

atmosfer adalah hubungan suhu dengan

ketinggian. Tingkat dimana suhu bervariasi

terhadap ketinggian disebut laju surut (lapse

rate). Lapse rate mempunyai pengaruh yang

signifikan pada gerak vertikal udara.

Mekanisme dimana udara dipindahkan

secara vertikal terikat pada konsep Adiabatic

Lapse Rate (Fritz 2003). Kondisi Lapse rate

dibagi menjadi tiga kategori antara lain

SALR (Saturated Adiabatic Lapse Rate),

DALR (Dry Adiabatic Lapse Rate), dan

ELR (Environmental Lapse Rate). Tingkat

stabilitas parsel di atmosfer dibedakan

menjadi (Prawirowardoyo 1986):

1. Kondisi stabil

Kondisi yang terjadi pada saat suhu

parsel udara lebih kecil daripada suhu

udara lingkungan, massa udaranya

menjadi lebih besar dan

menyebabkan parsel tersebut tidak

dapat bergerak vertikal ke atas namun

akan cenderung kembali ke posisi

ketinggian semula sehingga proses

konvektif tidak terjadi. Dengan kata

lain, laju penurunan suhu lingkungan

lebih kecil daripada laju penurunan

adiabatik kering (ELR < DALR). Hal

ini menyebabkan parsel tersebut

cenderung stabil di tempatnya.

Kondisi stabil juga terjadi apabila

suhu permukaan lebih dingin

dibandingkan dengan suhu udara di

atasnya. Kondisi stabil biasanya

terjadi pada malam hari.

2. Kondisi tidak stabil

Kondisi tidak stabil terjadi saat suhu

parsel udara lebih tinggi daripada

suhu udara lingkungannya sehingga

massa dan tekanan udaranya menjadi

rendah dan menyebabkan parsel akan

mengembang secara vertikal. Dengan

kata lain, laju penurunan suhu

lingkungan lebih besar daripada laju

penurunan adiabatik kering (ELR >

DALR). Kondisi tidak stabil biasanya

terjadi pada siang hari akibat

pemanasan radiasi matahari yang

tinggi.

3. Kondisi netral

Kondisi netral terjadi jika suhu parsel

udara sama dengan suhu udara

lingkungan sehingga suhu keduanya

akan sama pada ketinggian yang

sama. Hal ini berarti ketika laju

penurunan suhu lingkungan sama

dengan laju penurunan adiabatik

kering (ELR = DALR). suhu Kondisi

ini biasa terjadi pada siang ataupun

malam.

Page 19: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

8

Gambar 11 Stabilitas atmosfer, dimana (a) kondisi stabil; (b) kondisi tidak stabil; dan (c) kondisi

netral (Modifikasi dari Ahrens 2002).

Stabilitas statis non-lokal

Stabilitas lokal dianggap tidak relevan /

berhubungan dalam menggambarkan

stabilitas atmosfer. Hal ini memunculkan

pemahaman baru yang lebih kompleks

daripada yang sebelumnya, yaitu stabilitas

statis-non lokal. Dalam menentukan stabiltas

atmosfer, parsel udara akan bergerak vertikal

(naik atau turun) dari semua titik asal.

Gambar 12 Karakteristik parameter

stabilitas non-lokal

berdasarkan suhu potensial

virtual (Sumber: Arya 1999)

Dalam prakteknya, ditunjukkan oleh

titik maksimum atau minimum suhu

potensial virtual. Parsel udara bergerak naik

atau turun didasari karena gaya apung

(Bouyance Force) parsel bukan pada Lapse

rate lokal. Suhu potensial virtual antara

parsel dan lingkungannya merupakan faktor

penyebab gaya apung parsel. Parsel akan

naik jika gaya apung parsel udara hangat dan

parsel akan turun jika gaya apung parsel

udara dingin. Namun parsel akan bergerak

naik dari titik asal sampai ketinggian dimana

gaya apung parsel netral. Stabilitas statis

non-lokal dapat dibagi menjadi empat

kategori yaitu tidak stabil, stabil, netral dan

tidak diketahui (Arya 1999).

Stabilitas dinamis

Stabilitas dinamis ditentukan oleh

faktor Buoyancy (gaya apung udara akibat

pemanasan dari radiasi matahari) dan wind

shear (gesekan yang terjadi antara dua

lapisan atmosfer dengan arah angin

berbeda). Richardson Number (Bilangan

Richardson) merupakan indikasi dari

turbulensi dinamik karena memasukkan

unsur angin pada perhitungannya. Faktor

turbulensi dipengaruhi oleh udara yang

tercampur yang disebabkan angin.

Ri=|g|∆Өv.∆z

Tv[(∆U)2+�∆V�2] (1)

Dimana Өv = suhu potensial virtual; U

(angin zonal) dan V (angin merdional) =

kecepatan angin; g = percepatan gravitasi; z

= ketinggian. Apabila Ri bernilai negatif

maka turbulensi yang terjadi akan cenderung

kuat dalam kondisi unstable, sedangkan

apabila Ri bernilai positif maka turbulensi

yang terjadi akan melemah atau dalam

kondisi stable (Stull 2000). Berdasarkan

penelitian untuk nilai Ri kurang dari 0.25

(faktor shear angin melebihi faktor

konveksi) turbulensi cukup intensif di dalam

stable layer (Holton 2004).

Page 20: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

9

III. METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

3.1.1 Waktu penelitian

Aktivitas penelitian dimulai dari

pembuatan proposal, pengumpulan data,

pengolahan data, analisis dan penyusunan

laporan. Adapun waktu penelitian yang

dibutuhkan akan disajikan dalam Tabel 1

dan penjabarannya adalah sebagai berikut :

Tabel 1 Jadwal Penelitian

No. Aktivitas

Penelitian

Jangka waktu

2011 2012-2013

Mar Apr-

Jun

Jul-

Ags

Sep-

Okt

Nov-

Des

Jan-

Apr Mei Jun Jul Ags Sep

Okt-

Nov

Des-

Feb

1. Pembuatan

proposal

2. Pencarian

tinjauan

pustaka

3. Pengumpulan

data

4. Pengolahan

data

5. Analisis

6. Penyusunan

laporan

7. Konsultasi

8. Seminar

9. Ujian akhir

10. Perbaikan

11. Penyelesaian

SKL

Keterangan:

1. Pembuatan proposal.

2. Proposal dibuat dari pada Maret

2011. Sedangkan dari bulan Juli-

Agustus 2011, mengikuti freelance.

3. Pencarian tinjauan pustaka.

Tinjauan pustaka yang diperoleh

meliputi jurnal, laporan hasil

penelitian dan buku yang telah

dilakukan pada April-Juni 2011 dan

Mei-Juni 2012.

4. Pengumpulan data.

Data yang dikumpulkan diperoleh

dari akses internet dan berlangsung

dari bulan September-Oktober 2011

dan Mei 2012.

5. Pengolahan data.

Setelah memperoleh data,

dibutuhkan waktu dari bulan

November-Desember 2011 dan Mei

2012.

6. Analisis.

Data yang diolah kemudian

dianalisis dari bulan Juni-Juli 2012.

Sedangkan dari bulan Januari-Apr

2012, mengikuti freelance dan

faktor dari dalam diri yang menjadi

faktor penghambat dalam

menganalisis.

7. Penyusunan laporan.

Laporan penelitian disusun dan

dilakukan pada bulan Juli-Agustus

2012.

8. Konsultasi.

Bimbingan dilakukan pada bulan

Juli-Oktober 2012.

9. Seminar.

Pelaksanaan seminar akan

dilakukan pada tanggal 14 Agustus

2012.

10. Ujian akhir, perbaikan sidang,

penyelesaian SKL.

Page 21: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

10

Rencana ujian akhir, perbaikan, dan

penyelesian SKL akan dilaksanakan

pada bulan November 2012-

Februari 2013.

3.1.2 Tempat penelitian

Penelitian ini dilakukan pada:

a. Lokasi kajian/insitu di daerah

Kota Serang.

b. Lokasi analisis di Laboratorium

Meteorologi dan Pencemaran

Atmosfer GFM kampus IPB

Darmaga.

3.2 Data dan Alat Penelitian

3.2.1 Data

Data yang digunakan dalam penelitian

ini adalah data radiosonde, meliputi data

tekanan udara (P), ketinggian (z), ketinggian

geopotensial (Φ), kecepatan angin (M), suhu

udara (T), kelembaban spesifik (µ), suhu

titik embun (Td) dan mixing ratio (r). Data

yang diambil tanggal 16 Januari 2010

diantaranya pada pukul 07.00, 13.00, 19.00

dan 01.00 WIB di stasiun pengamatan

wilayah Serang. Namun, data radiosonde

dapat pula diperoleh dengan mengunduh

website : http://www.esrl.noaa.gov/raobs/

dengan format data: FSL format (ASCII

type).

3.2.2 Alat

Alat-alat yang digunakan sebagai

pendukung penelitian, antara lain :

� Notebook / PC komputer

� Software Ms. Excel

Software ini digunakan untuk

melakukan perhitungan dengan

fungsi matematis sesuai analisis

yang akan dipakai.

� Software Ms. Word 2007

Software ini digunakan untuk

mengerjakan hasil analisis yang

telah dilakukan.

3.3 Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam

penelitian ini adalah analisis profil dinamika

secara vertikal berdasarkan data ketinggian.

Untuk mendeskripsikan data radiosonde,

karakter ABL yang dikaji dalam penelitian

ini, terdiri dari parameter suhu udara (T),

kecepatan angin (V), suhu titik embun (Td),

kelembaban nisbi (RH), kelembaban spesifik

(µ), suhu potensial virtual (Qv) dan mixing

ratio (r). Secara matematis, variabel-variabel

tersebut diperoleh dengan terlebih dahulu

persamaan-persamaan sebagai berikut :

1. Suhu virtual (Tv) Suhu virtual merupakan suhu parsel

udara kering yang memiliki tekanan dan

kerapatan yang sama dengan parsel udara

lembab. Berdasarkan data radiosonde, untuk

menentukan nilai suhu virtual (Tv) terlebih

dahulu menentukan nilai variabel-variabel

kelembaban.

• Menentukan nilai tekanan uap jenuh (es)

menggunakan persamaan Classius

Clapeyron

es = 6.11 × 10aT (b+T)⁄

(2)

Ket:

T = suhu udara;

a = 7,567

b = 239,7

(Riegel 1992)

• Nilai tekanan uap jenuh yang telah

didapat disubstitusi ke persamaan

kelembaban spesifik jenuh (µs)

µs=

ε- es

P (3)

ε= Rd Rv= 0.622⁄

Ket: ε = Rd/Rv = 0.622

P = tekanan udara (mb)

(Stull 2000)

• Nilai kelembaban spesifik jenuh (µs)

tersebut digunakan untuk menentukan

nilai kelembaban spesifik (µ) dengan

menggunakan persaman kelembaban

relatif (RH).

RH = µ

µs

×100% (4)

µ = RH × µs

100% (5)

(Riegel 1992)

• Setelah mendapatkan nilai variabel-

variabel kelembaban diperoleh nilai

kelembaban spesifik (µ) yang digunakan

dalam penentuan nilai suhu virtual (Tv)

dengan menggunakan persamaan:

Tv = T (1+0.608µ) (6)

(Riegel 1992)

2. Suhu Potensial Virtual (θv) Suhu potensial virtual merupakan

variabel turunan dari persamaan status pada

proses adiabatik dan merupakan parameter

overwater

Page 22: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

11

Gambar 13 Diagram Alir.

.

stabilitas statis non-lokal (Arya 2001).

Dalam menentukan nilai suhu potensial

virtual, nilai suhu virtual di substitusikan ke

persamaan suhu potensial virtual.

Qv = Tv PoP �

Kd

(7)

Kd=Rd Cpd⁄ =0.286

Ket:

Po = 1000 mb

P = tekanan udara (mb)

Kd= Rd/Cpd = 0.286

(Riegel 1992)

3. Mixing Ratio (r) Mixing ratio merupakan variabel yang

menyatakan ratio antara massa uap air

dengan massa udara kering (Riegel 1992).

r= µ

1- µ (8)

(Stull 2000)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Profil Vertikal Suhu

Potensial Virtual

Secara geografis, Kota Serang terletak

pada 6o7’12”LS dan 106

o9’1”BT. Topografi

wilayah Kota Serang merupakan dataran

rendah dengan ketinggian sekitar 0 – 100 m

dpl. Karakter ABL dipengaruhi oleh

parameter-parameter seperti suhu,

kelembaban dan kecepatan angin. Faktor

topografi juga akan mempengaruhi karakter

ABL. Karakter ABL di daratan tentu saja

berbeda dengan yang di lautan. Topografi

adalah letak suatu tempat dilihat dari

ketinggian di atas permukaan air laut

(altitude) atau dipandang dari garis

bujur dan garis lintang (latitude).

Topografi yang berbeda menyebabkan

perbedaan penerimaan intensitas cahaya,

kelembaban, tekanan udara dan suhu udara

sehingga topografi dapat

menggambarkan distribusi makhluk hidup.

Topografi wilayah Kota Serang merupakan

Data Radiosonde tanggal 16 Januari 2010

Sajikan dalam bentuk Excel pada pukul 07.00, 13.00,

19.00 dan 01.00 tiap

parameter Data Radiosonde

Pengelompokkan Data Tekanan Udara, Ketinggian, Ketinggian Geopotensial, Suhu udara, Suhu titik embun,

Kecepatan angin, Mixing Ratio, Kelembaban spesifik,

Suhu Potensial Virtual

Khusus Data Ketinggian

Geopotensial dirubah satuan geopotensial menjadi meter

Data

Khusus Data Kecepatan Angin Zonal dan Meridional dicari

dengan V =√�� + ��

Analisis Data Radiosonde menurut Parameter

berdasarkan ketinggian pada

ABL

Page 23: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

12

dataran rendah dengan ketinggian sekitar 0 –

100 m dpl dan kemiringan sekitar 0-15%,

yaitu sepanjang pesisir utara laut jawa.

Namun, parameter dari profil vertikal

diurnal yang akan dikaji dalam penelitian ini

diantaranya suhu potensial virtual (Qv), suhu

udara (T), suhu titik embun (Td), kecepatan

angin (M), mixing ratio (r), dan kelembaban

spesifik (µ). Profil vertikal variabel-variabel

ABL digunakan untuk menganalisa karakter

ABL. Ketebalan merupakan salah satu dari

karakter ABL, dalam menentukan ketebalan

ABL, profil vertikal variabel yang

digunakan adalah suhu potensial virtual dan

Mixing Ratio.

Gambar 15 menunjukkan karakter suhu

potensial virtual di Wilayah Kota Serang

pada pukul 01.00, pukul 07.00, pukul 13.00,

dan pukul 19.00. Daerah yang mewakili SL

di ketinggian 260 m pada pukul 01.00 lebih

tinggi dibandingkan pada pukul 07.00 suhu

udara permukaan lebih rendah daripada suhu

udara di lingkungan. Hal ini dikarenakan

kondisi udara yang stabil sehingga gaya

bouyancy tidak mampu bergerak ke atas,

parsel udara yang seharusnya mengembang

tetapi semakin berkurang karena udara di

permukaan cenderung lebih dingin pada dini

hari menjelang pagi hari (Stull 2000).

Kondisi stable adalah suatu kondisi

dimana ELR selalu lebih kecil dari SALR.

Pada kondisi stabil, ELR 4˚C/1000 m

sehingga nilai ELR selalu lebih kecil dari

SALR dan DALR pada semua level. Pada

kondisi stable, atmosfer menahan gerakan

vertikal parsel udara menyebabkan parsel

udara cenderung bergerak secara horizontal.

Kondisi stabil juga terjadi apabila suhu

permukaan lebih dingin dibandingkan

dengan suhu udara di atasnya (Stull 2000).

Suhu lingkungan dapat menjadi dingin

disebabkan oleh beberapa faktor:

1. Pendinginan permukaan pada malam hari

2. Aliran udara permukaan dingin yang

dibawa oleh angin (cold advection)

3. Pergerakan udara yang melalui

permukaan yang dingin

Gambar 14 Profil vertikal suhu potensial virtual di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari

troposfer hingga stratosfer.

Page 24: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

13

Gambar 15 Sketsa profil vertikal suhu potensial virtual di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010.

Pada pukul 07.00 hingga 13.00 terjadi

penambahan ketinggian daerah SL dari 193

m sampai 388 m menunjukkan bahwa

pemanasan permukaan oleh radiasi matahari,

evaporasi dari permukaan pun bertambah

menyebabkan parcel udara mengembang dan

bergerak secara adiabatik akibat gaya

bouyancy. Oleh karena ketidakstabilan

atmosfer parsel udara akan terus bergerak ke

atas. Kondisi ini merupakan kondisi tidak

stabil. Kondisi tidak stabil terjadi ketika

ELR lebih besar dari DALR. Kondisi

ketidakstabilan (conditional instability)

terjadi ketika ELR berada diantara SALR

dan DALR. Rata-rata ELR di tropsfer adalah

6.5˚C/1000m. Nilai ini berada diantara

DALR dan rata-rata SALR, dengan

demikian kondisi atmosfer di troposfer

cenderung dalam kondisi ketidakstabilan

(Ahrens 2002). Penyebab ketidakstabilan

adalah suhu udara lebih dingin dibandingkan

dengan suhu permukaan. Penyebab suhu

udara menjadi dingin adalah:

1. Angin yang membawa udara dingin

(adveksi dingin).

2. Perawanan yang mengemisikan radiasi

infra merah ke atmosfer.

Penyebab suhu permukaan menjadi lebih

hangat adalah pemanasan matahari pada

siang hari, aliran udara hangat yang dibawa

oleh angin, dan pergerakan udara yang

melalui permukaan yang hangat.

Sketsa pola vertikal yang terlihat dari

gambar pada pukul 13.00, SL berada pada

ketinggian 388 m namun polanya menurun

pada pukul 19.00, ketinggiannya menjadi

370 m. Hal ini karena parsel udara yang

bergerak ke atas tidak dapat menembus

LCL, adanya perubahan suhu yang cepat,

suhu udara terperangkap di daerah EZ (yang

merupakan daerah peralihan / daerah

pembentukan awan).

Pada pukul 13.00 pola vertikal lebih

homogen pada lapisan ML dan titik CI lebih

tinggi dibandingkan dengan pukul 01.00,

pukul 07.00, dan pukul 19.00. Pola yang

mengindikasikan bahwa ketebalan ABL

paling besar terjadi pada pukul 13.00 dan

akan menyusut pada pukul 01.00, 07.00, dan

19.00. Siang hari (pukul 13.00) suhu udara

dekat permukaan mencapai suhu maksimum

sehingga gaya apung yang terjadi pada siang

hari maksimum (konveksi maksimum),

selain karena gaya apung faktor lain yang

dapat mempengaruhi kehomogenan suhu

potensial virtual adalah angin yang

membawa udara lebih dingin. Semakin

tinggi suhu permukaan semakin kuat gaya

Page 25: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

14

apung yang menyebabkan semakin tebal

ABL. Hal ini mendukung pernyataan Garrat

(1992) tentang ketebalan ABL pada siang

hari di musim panas yang mencapai 5.000 m

di daerah lintang menengah.

Adanya turbulen di daerah ML

menyebabkan terjadinya lapisan campuran,

siang hari (pukul 13.00) memiliki ML lebih

tinggi daripada pagi hari (pukul 01.00 dan

07.00) dan malam hari (pukul 19.00). Oleh

karena evaporasi permukaan yang semakin

tinggi akibat pemanasan permukaan

sehingga membuat daerah ML semakin

bertambah.

Daerah FA yang mewakili pada

ketinggian 1957 m pada siang hari yang

lebih tinggi daripada wilayah FA pagi hari

dan malam hari. mengindikasikan bahwa

akibat gaya bouyancy yang terdorong ke

atas, ruang FA semakin bertambah, sehingga

pola vertikalnya seperti Wallace dan

Hobbs 2006. Pada lapisan di atasnya yaitu FA yang tidak tercampur terjadi kenaikan

suhu. Daerah ini disebut sebagai daerah

inversi, ketinggian inversi disimbolkan

dengan zi dan daerah ini digunakan sebagai

ukuran dalam menentukan ketebalan ABL.

4.2 Analisis Profil Vertikal Mixing ratio

Mixing ratio dilambangkan dengan

satuan r. Mixing ratio didefinisikan sebagai

kelimpahan dari salah satu komponen dari

campuran relatif terhadap semua komponen

lainnya. Mixing ratio adalah rasio antara

massa uap air dengan satu unit udara kering.

Menurut Nic et al. (2006), istilah Mixing

Ratio adalah rasio pencampuran massa uap

air satu unit udara dibandingkan dengan sisa

massa udara kering.

Variabel Mixing Ratio yang terlihat

dari Gambar 17 merupakan ratio antara

massa udara lembab terhadap massa udara

kering menunjukkan kandungan uap air

dalam parsel-parsel udara yang

menyebabkan variabel ini hanya dapat

bergerak hingga titik jenuhnya (lapisan

Capping Inversion) (Wallace dan Hobbs

2006). Berdasarkan profil vertikal Mixing

Ratio, kelembaban siang hari (pukul 13.00)

akan maksimum pada permukaan di

ketinggian SL 388 m. Hal ini karena terjadi

evaporasi dan transpirasi sehingga akan

terjadi penambahan uap air. Pada pagi hari

(pukul 07.00) lapisan SL lebih rendah

dibandingkan siang hari dan malam hari.

Gambar 16 Profil vertikal mixing ratio di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari troposfer

hingga troposfer.

Page 26: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

15

Gambar 17 Sketsa profil vertikal mixing ratio di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010.

.

Namun terus menurun ketika

memasuki lapisan ML pada pukul 07.00,

pukul 13.00, dan pukul 19.00. Lain halnya

dengan pola SL pada pukul 01.00 yang

meningkat ketika memasuki ML

dikarenakan pada malam hari tidak ada

halangan dari permukaan. Mixing Ratio

menjadi homogen karena pengaruh

turbulensi. Ketika mencapai CI. Mixing

Ratio akan turun secara tajam hingga

memasuki lapisan FA. Pada malam hari

(pukul 19.00) profil Mixing Ratio pada

lapisan SL lebih rendah dibandingkan

dengan lapisan di atasnya, tetapi terus

meningkat pada lapisan ML tengah dan atas

hingga mencapai CI, karena pada malam

hari tidak terjadi evaporasi dan transpirasi

sehingga tidak terjadi penambahan uap air.

Massa uap air yang lebih ringan

dibandingkan dengan massa udara kering

sehingga massa udara yang mengandung uap

air akan berada pada lapisan ML atas dan

tengah.

4.3 Analisis Profil Vertikal Kecepatan

Angin

Angin adalah gerak nisbi terhadap

permukaan bumi. Gerak atmosfer terhadap

permukaan bumi ini memiliki dua arah yaitu

arah horizontal dan arah vertikal. Kedua

gerak atmosfer ini disebabkan oleh

ketidaksetimbangan radiasi bersih,

kelembaban dan momentum di antara

lintang rendah dan lintang tinggi di satu

pihak dan di antara permukaan bumi dan

atmosfer di pihak lain (Prawirowardoyo,

1996). Gerak atmosfer yang umum adalah

gerak horizontal, karena daerah yang

diliputinya jauh lebih luas dan kecepatan

horizontalnya jauh lebih besar daripada

vertikalnya. Akan tetapi yang merupakan

sumber pembentukan awan konvektif dan

curahan yang berperan penting dalam

menentukan cuaca dan iklim adalah gerak

vertikal. Perubahan cuaca di atas permukaan

bumi pada dasarnya adalah hasil dari gerak

atmosfer atau gerak udara, yaitu gerak yang

dihasilkan oleh berbagai gaya yang bekerja

pada paket udara. Berdasarkan profil vertikal

kecepatan angin terdiri dari kecepatan angin

rata-rata.

Page 27: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

16

Gambar 18 Profil vertikal kecepatan angin di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010 dari

troposfer hingga stratosfer.

Gambar 19 Sketsa profil vertikal kecepatan angin di wilayah Serang tanggal 16 Januari 2010.

Variabel lainnya yang juga mempengaruhi

karakter ABL di Kota Serang adalah

kecepatan angin (seperti terlihat pada

Gambar 19. Daerah yang mewakili SL, ML,

dan CI bervariasi tiap waktu. Untuk Wilayah

Serang, secara vertikal arah angin menyebar

secara merata sepanjang hari, tidak ada arah

angin dominan, namun pola kecepatan angin

mengalami kenaikan pada lapisan SL,

kemudian meningkat tajam pada daerah

yang mewakili ML dan turun mendekati

kecepatan angin geostrofik seiring dengan

Page 28: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

17

meningkatnya profil angin terhadap

ketinggian, hingga mencapai CI saat pukul

13.00 dan menurun pada pukul 19.00.

Sedangkan kecepatan angin pada malam hari

besar karena turbulensi mulai melemah,

sehingga aliran angin cenderung laminar

dengan kecepatan angin yang lebih kuat

dibandingkan pada siang hari.

Kecepatan angin di Wilayah Serang

pada malam hari lebih besar dibandingkan

dini hari (pukul 01.00) pagi hari (pukul

07.00) dan siang hari (pukul 13.00), hal ini

karena ada pengaruh turbulensi yang intensif

kuat pada siang hari sehingga profil vertikal

menjadi bervariasi. Faktor penyebabnya

adalah kekasapan permukaan, sehingga

gaya gesek udara menjadi besar yang

menyebabkan aliran angin lebih bervariasi

(acak/tidak beraturan). Sedangkan pada

malam hari pengaruh turbulensi mulai

melemah (Wallace dan Hobbs 2006),

sehingga aliran angin cenderung laminar

dengan kecepatan angin lebih kuat. Kondisi

stabilitas atmosfer di wilayah Serang pada

siang hari menjadi tidak stabil dan akan

stabil ketika malam hari.

V. PENUTUP

5.1 Simpulan

Suhu potensial, kelembaban, dan

kecepatan angin merupakan variabel

meteorologi yang sangat sensitif terhadap

perubahan karakter ABL. Profil vertikal

suhu potensial virtual, mixing ratio, dan

kecepatan angin di Wilayah Serang memiliki

perbedaan antara pagi hari, siang hari, dan

malam hari. Sketsa pola vertikal pada siang

hari (pukul 13.00) lebih homogen pada

lapisan ML dan titik CI lebih tinggi

dibandingkan dengan pagi hari (pukul

07.00), malam hari (pukul 19.00) atau dini

hari (pukul 01.00). Profil vertikal Mixing

Ratio, kelembaban siang hari (pukul 13.00)

akan maksimum pada permukaan dan terus

menurun pada lapisan SL, ketika memasuki

lapisan ML, menjadi homogen karena

pengaruh turbulensi, dan ketika mencapai

CI. Pola kecepatan angin naik secara tajam

(logaritmik) pada lapisan SL dan turun

mendekati kecepatan angin geostrofik

seiring dengan meningkatnya profil angin

terhadap ketinggian, hingga mencapai CI.

Pada profil kecepatan angin, semakin tinggi

suatu lapisan, kecepatan angin semakin

besar dan secara diurnal kecepatan angin

semakin besar pada malam hari (pukul

19.00) dan melemah pada siang hari (pukul

13.00).

DAFTAR PUSTAKA

Ahrens CD. 2002. Meteorology Today.

USA: Brooks/Cole Cengace Learning.

Arya PS. 1988. Introduction to

Micrometeorology. San Diego:

Academic Press, Inc.

Arya PS. 1999. Air Pollution Meteorology

and Dispersion. New York: Oxford

University Press.

Arya PS. 2001. Introduction to

Micrometeorology. Second Edition.

International Geophysics Series 79.

Fritz BK. 2003. Measurement and Analysis

of Atmospheric Stability in Two Texas

Regions, 2003 ASAE/NAAA Technical

Session. 37th Annual National

Agricultural Aviation Association

Convention. Reno, NV.

Garratt, JR. 1990. The Internal Boundary

Layer. A Review: Boundary-Layer

Meteorol. 30: 75-105.

Garrat JR. 1992. The Atmospheric Boundary

Layer. Cambridge: Cambridge

University Press.

Hariadi. 2005. Weather Aviation and

Shipping Course. Jakarta: Badan

Meteorologi dan

Geofisika.

Holton JR. 2004. An Introduction to

Dynamic Meteorology. London:

Elsevier Academic Press

Nic M, Jirat J, Kosata B. 2006. Mixing

Ratio. IUPAC Compendium of

Chemical Terminology (Online

ed.). doi:10.1351/goldbook.M03948. IS

BN 0-9678550-9-8.

Texeira J, Steven B, Bretherton CS. 2008.

Parameterization of the Atmospheric

Boundary Layer. Boundary Layer

Meteorol. 2: 7-9.

Prawirowardoyo S. 1996. Meteorologi.

Bandung: Penerbit ITB.

Page 29: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

18

Seibert P, Beyrich F, Gryning SE, Joffre S,

Rasmussen A dan Tercier P. 2000.

Review and Intercomparison of

Operational Methods for the

Determination of the Mixing Height.

Atmos. Environ 34: 1001-1027.

Stull BR. 1997. An Introduction to Boundary

Layer Meteorology. Boston: Kluwer

Academic Publishers. p. 442.ISBN 90-

277-2768-6. "...both the wind gradient

and the mean wind profile itself can

usually be described diagnostically by

the log wind profile."

Stull BR. 1999. An Introduction to Boundary

Layer. London: Kluwer Academic

Publisher.

Stull BR. 2000. Meteorology for Scientist

and Engineers. Second edition. USA:

Brooks/Cole.

Wallace JM dan Hobbs PV. 2006.

Atmospheric Science. Second Edition.

Amsterdam: Elsevier Academic Press.

Wikipedia.org. 2012. Kota Serang.

http://id.wikipedia.org/wiki/Kota

Serang. [08 Desember 2012].

Kota Serang Madani. 2012. Sejarah Serang.

http://www.serangkota.go.id/index.php

?option=com_content&view=article&i

d=112&Itemid=55. [08 Desember

2012].

Serangkota. 2012. Peta Kota Serang.

http://www.serangkota.go.id/index.php

?option=com_content&view=article&i

d=132&Itemid=114. [08 Desember

2012].

Page 30: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

19

LAMPIRAN

Page 31: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

20

Lampiran 1 Daftar Istilah Boundary Layer (BL)

ABL : Atmospheric Boundary Layer

ML : Mixed Layer

SBL : Stable Boundary Layer

RL : Residual Layer

CBL : Convective Boundary Layer

SL : Surface Layer

CI : Capping Inversion

EZ : Entrainment Zone

FA : Free Atmosphere

dpl : Di atas Permukaan Laut

RI : Richardson Number

ELR : Environment Lapse Rate

DALR : Dry Adiabatic Lapse Rate

SALR : Saturated Adiabatic Lapse Rate

Lampiran 2 Daftar Istilah stabil dan tidak stabil *Tidak stabil absolut, yaitu jika suhu udara turun secara tajam terhadap ketinggian daripada DALR

(9,8 oC/1000 m)

*Tidak stabil bersyarat, yaitu jika suhu udara turun terhadap ketinggian melebihi MoistALR (6 oC/1000 m), tetapi lebih kecil dari DALR, kondisi lain jika kondisi udara stabil untuk parcel

udara, karena udara yang tidak jenuh didorong ke atas untuk mencapai kejenuhan.

*Stabil absolut, yaitu jika parcel udara jenuh dan tidak jenuh terjadi jika suhu dari udara

lingkungan turun lebih lambat terhadap ketinggian daripada MoistALR, suhu tidak berubah

terhadap ketinggian dan temperatur bertambah terhadap ketinggian (inversi).

*Netral, yaitu jika udara naik turun slalu mempunyai suhu yang sama terhadap udara lingkungan,

atau tidak ada gangguan terhadap gerakan parcel untuk naik turun.

Page 32: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

Lampiran 3 Profil Vertikal Variabel

Layer (ABL) pada Tanggal 16 Januari 2010 di Wilayah Kota

Serang a. Suhu potensial virtual (Өv)

Pukul 01.00

Pukul 13.00

b. Mixing ratio (r)

Pukul 01.00

Pukul 13.00

Profil Vertikal Variabel-Variabel Atmospheric Boundary

Layer (ABL) pada Tanggal 16 Januari 2010 di Wilayah Kota

v)

Pukul 01.00 Pukul 07.00

Pukul 13.00 Pukul 19.00

Pukul 01.00 Pukul 07.00

Pukul 13.00 Pukul 19.00

21

Variabel Atmospheric Boundary

Layer (ABL) pada Tanggal 16 Januari 2010 di Wilayah Kota

Page 33: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

c. Kecepatan angin (V)

Pukul 01.00

Pukul 13.00

Pukul 01.00 Pukul 07.00

Pukul 13.00 Pukul 19.00

22

Page 34: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

23

Lampiran 4 Richardson Number Wilyah Kota Serang

Pukul 01.00 WIB

Layer (m) Ri Stabilitas

dinamis

Stabilitas statis Turbulen

0 – 260 -0,45 unstable stable ada

260 – 1142 -0,68 unstable stable tidak ada

1142-1843 -1,17 unstable stable tidak ada

Pukul 07.00 WIB

Layer (m) Ri Stabilitas

dinamis

Stabilitas statis Turbulen

0 – 193 -0,64 unstable stable tidak ada

193 – 1295 -1,33 unstable stable tidak ada

1295 - 1780 -1,41 unstable stable tidak ada

Pukul 13.00 WIB

Layer (m) Ri Stabilitas

dinamis

Stabilitas statis Turbulen

0 – 388 -5,50 unstable unstable ada

388 – 1439 -6,82 unstable unstable ada

1439 – 1957 -1,32 unstable stable tidak ada

Pukul 19.00 WIB

Layer (m) Ri Stabilitas

dinamis

Stabilitas statis Turbulen

0 – 370 -0,42 unstable unstable tidak ada

370 – 957 -2,77 unstable stable tidak ada

957 - 1899 -1,89 unstable stable tidak ada

Page 35: CHRISTINA RATI - pdfs.semanticscholar.org...Ratio, kelembaban siang hari akan maksimum pada permukaan dan terus menurun pada lapisan SL, ketika memasuki lapisan ML, menjadi homogen

24