Meteorologi merupakan bagian dari ilmu atmosfer dengan fokus studi pada atmosfer yang berhubungan langsung dengan kehidupan manusia, yaitu lapisan terendah (troposfer), dimana cuaca terjadi pada lapisan tersebut. Fokus utama dari studi meteorologi adalah memahami setiap gerak dan sirkulasi atmosfer yang mengakibatkan terjadinya cuaca serta penekanannya pada prediksi di masa yang akan datang berdasarkan data observasi atau data model. Meteorologi juga bisa dibilang termasuk dalam ranah lingkup ilmu geofisika sebab dalam mengupayakan pemahaman gerak atmosfer berikut dengan prediksinya memanfaatkan hukum-hukum fisika.
Credit: nasa.gov
We just take it for granted for every daily sign from nature. Have we ever realize that every single detail its came from the deepest love from the creator?
Fisika Meteorologi
Fisika meteorologi mempelajari proses perubahan fisis di atmosfer, tentunya dengan menggunakan hukum-hukum fisika. Fisika meteorologi melingkupi Radiasi Atmosfer, Termodinamika Atmosfer, Mikrofisika Awan, dan Lapisan Batas Atmosfer. Empat bagian ini kemudian menurunkan cabangnya masing-masing. Misalnya konsep dari Radiasi Atmosfer digunakan untuk mengembangkan instrumen observasi remote sensing, Mikrofisika Awan berhubungan proses terbentuknya hujan, Lapisan Batas Atmosfer melingkupi permasalahan Urban Heat Island, dst.
Dinamika Meteorologi
Bagian studi ini mempelajari gerakan atmosfer berikut dengan penyebabnya dengan memanfaatkan hukum fisika klasik. Hukum-hukum yang relevan antara lain Hukum Kekekalan Massa, Hukum Kekekalan Momentum, dan Hukum Kekekalan Energi. Atmosfer merupakan sistem nonlinear yang dinamis, sehingga gerak atmosfer dimodelkan berdasarkan persamaan diferensial parsial. Namun, dalam penerapannya, simplifikasi persamaan secara sistematis dibutuhkan untuk mendapatkan pemahaman proses gerak atmosfer yang menyebabkan cuaca dan iklim di suatu wilayah.
Sistem Cuaca
“A butterfly flapping its wings in Brazil can cause a tornado in Texas.” - Edward Norton Lorenz (1917–2008)
Cuaca di suatu wilayah tidak hanya dipengaruhi oleh kondisi atmosfer di wilayah tersebut, tetapi berhubungan juga dengan kondisi atmosfer di wilayah lain. Meskipun tidak terlalu mendalam, konsep mengenai fisika dan dinamika atmosfer diperlukan untuk memahami bagaimana cuaca di suatu wilayah dapat terjadi. Keterkaitan antara satu variabel dengan variabel lain pada lingkup fisika meteorologi hingga asal muasal terbentuknya suatu fenomena meteorologi (baca: fenomena cuaca) pada lingkup dinamika meteorologi membentuk satu komprehensi disiplin studi yang objek utamanya adalah sistem cuaca.
Mengapa dipilih diksi “sistem”? Sistem, merujuk pada Merriam-Webster, is a regularly interacting or interdependent group of items forming a unified whole. Pada dasarnya, cuaca yang kita rasakan merupakan hasil dari upaya untuk menjaga keseimbangan energi yang ada di atmosfer bumi di satu tempat dengan tempat yang lain. Oleh karena itu, kata sistem merupakan kata yang tepat untuk merepresentasikan keterkaitan antara satu cuaca di suatu tempat (items) yang saling berkaitan (regularly interacting), sehingga membentuk suatu keseimbangan energi di seluruh atmosfer bumi (forming a unified whole).
Analisis dan Prediksi Cuaca
Umumnya, analisis dan prediksi cuaca dilakukan berdasarkan skala meteorologi, yaitu skala gerak spasialnya. Pembagian skala ini ditujukan sebagai kerangka kerja (framework) untuk memahami dan mendeskripsikan proses yang terjadi di atmosfer. Perlu dicatat bahwa tidak ada pembagian skala meteorologi yang benar-benar fix, terdapat sedikit perbedaan antara satu referensi dengan referensi lainnya. Namun, secara umum pembagian skala meteorologi dapat dikelompokkan menjadi skala-skala berikut.
- Skala planeter atau skala global, memiliki rentang spasial 10.000 km atau lebih. Contoh: ENSO dan MJO.
- Skala sinoptik, memiliki rentang spasial 1.000 s.d. 10.000 km. Contoh: Monsun.
- Skala meso, memiliki rentang spasial 10 s.d. 1000 km. Contoh: Badai Guntur dan Sistem Konvektif Skala Meso.
- Skala mikro, memiliki rentang spasial 10 km atau kurang. Contoh: turbulensi dan konvektif lokal.
Dalam praktiknya, seorang prakirawan akan menganalisis skala terbesar terlebih dahulu, kemudian secara berurutan menganalisis skala yang lebih kecil. Forecast funnel merupakan salah satu konsep penting dalam melakukan prediksi cuaca.
Meteorologist menganalisis dan memprediksi cuaca berdasarkan data observasi dan bantuan output model cuaca numerik. Dalam hal ini, model cuaca numerik memiliki peran sentral dalam kemajuan ranah studi dan implementasi meteorologi. Keberadaannya mengakomodasi wilayah di bumi yang tidak tercover oleh data observasi.
Observasi dan Instrumentasi
Tidak bisa dipungkiri, observasi merupakan jantung dari ilmu meteorologi. Observasi juga berperan sebagai penggerak berubahnya paradigma studi secara deskriptif menjadi ilmiah kuantitatif, khususnya sekitar abad 18. Observasi disini artinya mengamati keadaan atmosfer berdasarkan variabel atau unsur-unsur penting pembentuk cuaca dan iklim seperti temperatur, tekanan udara, angin, dst. Observasi harus dilakukan secara serentak di seluruh dunia dalam satu waktu secara periodik. Hal ini dilakukan tentunya karena keadaan atmosfer di satu tempat saling berkaitan dengan tempat lainnya.
Pengamatan in situ yang melingkupi seluruh tempat di permukaan bumi adalah hal yang mustahil, sehingga diperlukan instrumen khusus yang dapat “memotret” kondisi atmosfer secara luas dalam satu waktu, yaitu instrumen remote sensing. Observasi in situ (menggunakan stasiun meteorologi) dilimpahkan tanggung jawabnya pada tiap-tiap negara yang kemudian dikoordinasikan secara global oleh World Meteorological Organization. Sementara itu, observasi menggunakan instrumen remote sensing dimiliki oleh tiap-tiap negara sesuai dengan keperluan dan kebutuhan operasionalnya masing-masing.
Kimia Atmosfer
Secara alami, kimia atmosfer sebetulnya tidak terlalu berkaitan erat dengan fenomena meteorologi. Namun, faktor antropogenik telah menyebabkan perubahan-perubahan pada struktur kimia atmosfer yang kemudian berkaitan dengan terjadinya cuaca dan iklim di suatu wilayah maupun secara global.
Bidang-bidang penting yang menyangkut dengan kimia atmosfer adalah studi mengenai polutan (kualitas udara) dan aerosol. Studi kualitas udara biasanya juga berhubungan erat dengan studi Lapisan Batas Atmosfer. Sementara itu, aerosol memiliki peran penting dalam proses nukleasi pembentukan tetes hujan. Ozon yang terdapat pada lapisan stratosfer juga menjadi objek penting dalam studi kimia atmosfer, khususnya karena berkaitan dengan pemanasan global dan perubahan iklim.
Meteorologi Terapan
Leluhur kita pada mulanya memerlukan pemahaman mengenai kondisi atmosfer (baca: cuaca) untuk keperluan agraria serta transportasi. Sektor agraria merupakan sektor paling penting di setiap era peradaban, dimana kondisi cuaca memainkan peran yang tidak bisa diabaikan. Penentuan waktu tanam dan panen memerlukan pemahaman mengenai kondisi cuaca dalam rentang waktu musiman. Lebih dari itu, tanaman juga memerlukan kondisi spesifik agar pertumbuhannya optimal. Studi mengenai agrometeorologi ini erat kaitannya dengan mikrometeorologi.
Transportasi pada masa lalu hanya bisa dilakukan melalui jalur laut, khususnya jika perjalanan melintasi pulau atau benua. Maka dari itu, pemahaman mengenai cuaca telah berkembang terlebih dahulu pada implementasinya untuk transportasi laut daripada transportasi udara. Untuk sekarang ini, meteorologi maritim tidak hanya berurusan dengan fenomena cuaca kemaritiman di laut lepas, tetapi juga di wilayah pesisir. Di sisi lain, meteorologi penerbangan difokuskan pada fenomena cuaca yang mempengaruhi transportasi pesawat udara, baik ketika lepas landas, saat di udara, maupun ketika mendarat. Fenomena cuaca signifikan yang paling disoroti tidak hanya awan Cb, hujan lebat, hingga badai guntur, tetapi juga Clear Air Turbulence yang keberadaanya sulit untuk dideteksi.
Lintas Bidang / Interdisciplinary field
Bencana Hidrometeorologi, istilah yang sudah sering kita dengar, merupakan salah satu scope penting dari studi hidrometeorologi. Hidrometeorologi terdiri dari dua disiplin ilmu, yaitu hidrologi dan meteorologi. Hidrologi, seperti yang kita tahu, merupakan studi yang berhubungan dengan air yang ada di permukaan bumi. Tanpa adanya air, yang mengalami tranformasi fase dari cair ke gas atau sebaliknya, cuaca yang terjadi tidak akan bermakna. Atmosfer berperan sebagai distributor air melalui evaporasi dan presipitasi dalam siklus hidrologi. Pemahaman mengenai evaporasi dan presipitasi berikut dengan transpor uap air saat berada di atmosfer penting untuk dipelajari dalam studi hidrometeorologi.
Comments powered by Disqus.