Cuaca Ekstrim: Hujan Badai (1)

Bagian ini akan mencoba mengulas fenomena yang terkait dengan cuaca: hujan badai, tornado, badai siklon tropis (hurricane, topan, dan siklon), dan penyebab El Nino.

Air dan Panas

Air merupakan satu zat yang memiliki kapasitas panas paling tinggi dibanding semua subtansi yang kita ketahui. Artinya, untuk menaikkan suhunya sebesar 1 derajad, dibutuhkan jumlah panas yang banyak. Air menyerap panas yang sangat banyak dari radiasi matahari. Radiasi matahari sangatlah mudah menembus air, dan karenanya energi panas radiasi tersebut akan disimpan air. Karenanya lautan di bumi ini  menyimpan panas dalam jumlah yang sangat luar biasa.

Uap air akan menyerap panas tambahan sebagai panas terpendam akibat penguapan. Panas ini merupakan energi yang diperlukan untuk mengubah air menjadi uap air. Ketika uap air mengalami pengembunan (kondensasi) untuk membentuk air yang kemudian menjadi hujan, panas  terpendam ini ‘dilepaskan’ ke atmosfir. Panas terpendam ini juga dilepaskan ketika air berubah menjadi bentuk padat, seperti salju atau es. Jenis panas yang terakhir, disebut juga dengan panas terpendam fusi.

Jadi, kedua bentuk zat cair, yakni air dan uap air sangat penting untuk menyerap panas dari radiasi matahari dan kemudian  mengangkut dan menyebarkannya di sekeliling bumi ini.

Massa Udara

Massa udara adalah kumpulan yang dalam bidang horizontal memiliki suhu, tekanan, dan kelembaban yang hampir seragam. Dikarenakan pola sirkulasi umum atmosfir, massa-massa udara yang mengandung panas dan kelembaban yang berbeda bergerak ke dan sepanjang Amerika Utara. Massa udara kutub yang mengandung sedikit kelembaban dan bersuhu rendah bergerak dari kutub ke bawah. Massa udara yang terbentuk di atas air biasanya lembab, dan massa udara yang terbentuk di atas lautan tropis bersifat lembab dan hangat. Rotasi bumi mengakibatkan efek Coreolis: udara biasanya bergerak dari barat ke timur. Akan tetapi, karena perbedaan kelembaban dan panas udara, tubrukan dari dari massa-massa udara ini dapat mengakibatkan ketidakseimbangan di atmosfir.

Front-front dan Siklon Lintang-Tengah (Mid Latitude Cyclones)

Secara umum, apabila terjadi pertemuan antara massa-massa  udara yang memiliki temperature dan kadar kelembaban yang berbeda, tidak akan terjadi percampuran. Massa-massa air ini akan saling dipisahkan di sepanjang batas yang disebut ‘front’. Udara lembab hangat naik  ke atas front dingin yang  terbentuk ketika  udara dingin dari kutub bertemu dengan udara lembab yang hangat dari tropis yang menuju arah kutub. Ketika naik, udara hangat ini mendingin yang mengakibatkan pengembunan uap air untuk membentuk hujan atau salju. Di belahan bumi utara, udara dingin cenderung akan tersirkulasi di sekitar pusat tekanan rendah  dengan arah melawan arah putaran jarum jam, sedang di belahan bumi selatan arahnya searah jarum jam. Sirkulasi di sekitar tekan rendah ini disebut siklon lintang tengah.

Front hangat akan terbentuk ketika udara hangat arah utara bertemu dengan udara sejuk yang menuju utara. Ketika udara hangat naik perlahan-lahan disepanjang kemiringan front hangat, awan cenderung terbentuk, dan bisa saja mengakibatkan hujan. Dikarenakan front hangat tidak seterjal front dingin kejadian hujan akan mengecil. Ketika gerakan cepat front dingin mengejar front hangat, terbentuklah front tersumbat (occluded forms), yang mengakibatkan terjebaknya udara hangat di atas sebuah lapisan udara dingin dan udara sejuk. Siklon lintang-tengah dan front yang berkaitan dengannya bertanggungjawab atas semua kejadian cuaca buruk seperti hujan hujan badai, salju petir, hujan es, petir, dan tornado.

Gambar-3: Occluded Front (Front Tersumbat). Sumber: http://www.earthsci.org/flood/J_Flood04/wea1/weather_images/fronts.gif

Hujan Badai

Hujan badai terjadi pada suatu daerah dimana udara hangat menyerap panas yang mengakibatkan kadar kepadatannya berkurang dibanding udara sekitarnya. Biasanya terjadi di sepanjang front dingin. Kejadian ini bisa juga terjadi di mana saja, khususnya ketika terbentuk udara panas di atas permukaan tanah akibat panas siang hari. Udara hangat akan naik dan mendingin dan uap air mulai mengembun  menjadi titik-titik air kecil dan membentuk awan. Pengembunan titik air dalam awan akan mengeluarkan panas terpendam penguapan. Panas ini akan menambah panas dari udara yang naik dan mengakibatkan kepadatannya berkurang dan pada gilirannya udara lebih hangat ini akan naik jauh lebih tinggi ke atmosfir.

Disebut sebagai updraft, udara naik ini akan membentuk awan hingga ketinggian 6000 m (6 km).  Apabila  udara hangat naik lebih tinggi lagi, dan mendingin di antara awan yang telah terbentuk akan mengakibatkan pengembunan lebih banyak dan terbentuknya kristal es. Pelepasan panas akibat pembentukan kristal dan pengembunan ini mengakibatkan terbentuknya awan hingga ketinggian 12 km.  Ketika titik-titik air dan kristal es akan semakin besar dan semakin berat, titik air dan kristal es mulai jatuh dengan cepat (downdraft) di muka awan, karena beratnya tidak bisa ditahan oleh udara naik.

Pada  proses  hujan badai yang sempurna,  kejadian tiupan keatas/updraft dan  ke bawah/down draft ini terjadi bersamaan dan berdampingan di awan. Dalam situasi inilah hujan badai sangat berbahaya dikarenakan angin kencang terjadi besamaan dengan tiupan ke bawah/downdraft, hujan lebat, badai, petir, dan kemungkinan terjadinya hujan es dan terbentuknya tornado. Awan perlahan-lahan akan menghilang ketika down draft bergesekan dengan udara sejuk yang menghindarkan naiknya udara lembab hangat.  Awan akan berangsur menghilang dan dan hujan pun akan berhenti.

Hujan badai dapat terbentuk dalam sel tunggal, dan dapat juga terdiri dari sel yang banyak, dimana kumpulan awan-awan bergerak di sepanjang jalur yang sama.

Sumber:


About Todung R Siagian

Bapak dari Juan, Mika, dan Jethro. Suami dari Theresia
This entry was posted in Cuaca, Cuaca Ekstrim and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

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