Guru Besar bidang Fisika Fakultas Sains dan Matematika (FSM) Universitas Diponegoro (Undip) Prof. Dr. Rahmat Gernowo, M.Si., menawarkan sebuah upaya mitigasi bencana hidrometerologis di Indonesia. Beliau menyampaikan sebuah pemikiran mitigasi bencana alam dengan permodelan serta perancangan alat berbasis anomali dinamika atmosfer tropis sebagai upaya untuk diaplikasikan serta dipergunakan oleh pemangku kepentingan masyarakat. Hal ini disampaikan saat pengukuhannya sebagai Guru Besar pada Sidang Terbuka Senat Akademik Undip yang digelar di Gedung Prof. Soedarto SH kampus Undip Tembalang, Selasa (14/06).

Indonesia merupakan negara maritim yang secara geografis, terletak diantara dua benua dan dua samudera serta dilalui oleh garis khatulistiwa. Posisi geografis ini menyebabkan Indonesia memiliki variabilitas iklim yang sangat kompleks dan dinamis. Karakteristik utama wilayah Indonesia yang terdiri dari daratan dan lautan menyebabkan Indonesia dijuluki sebagai Benua Maritim Indonesia (BMI). Wilayah Indonesia memiliki aktivitas konvektif udara yang sangat kuat dikarenakan menerima radiasi matahari yang stabil sepanjang tahun.

Dari segi letak geografis, wilayah Indonesia merupakan wilayah ekuator yang menerima banyak radiasi panas matahari sehingga aktifitas penguapan di wilayah ini sangat tinggi. Secara meteorologi cuaca di wilayah Indonesia dipengaruhi oleh berbagai macam sirkulasi yang terjadi di atmosfer baik secara zonal maupun meredional. “Dinamika atmosfer ekuator di atas Benua Maritim Indonesia (BMI) sangat dipengaruhi oleh sirkulasi zonal, meridional, dan lokal, serta ketersediaan uap air di atmosfer.” ungkap Prof. Rahmat saat menyampaikan pidato ilmiahnya yang berjudul Mitigasi Bencana Alam Hidrometeorologis Berbasis Dinamika Atmosfer Ekstrem Tropis di Indonesia.

Sirkulasi zonal terkait erat dengan kejadian El Niño dan Dipole Mode Positive, sementara sirkulasi lokal berperan penting dalam proses pengangkatan/konveksi dan berfungsi dalam mekanisme pembentukan hujan tropis. Sirkulasi meridional diasosiasikan dengan monsun lateral, utamanya monsun Asia – Australia, MJO (Madden-Julian Oscillation), monsun dan faktor lokal lainnya (morfologi daerah berpengaruh terhadap kondisi cuaca) yang saling berinteraksi.

Menurutnya, beberapa faktor ini yang mempengaruhi cuaca di Indonesia, dan dapat saling berinteraksi bersama-sama (saling menguatkan ataupun melemahkan) maupun sendiri sehingga membuat keragaman cuaca di wilayah maritim Indonesia. Sebagai akibatnya maka variabilitas curah hujan di BMI sangat terkait erat dengan ketiga sirkulasi tersebut di atas.

Ketua Prodi Doktor Sistem Informasi ini menjelaskan bahwa bencana hidrometeorologis di Indonesia, lebih disebabkan oleh adanya fenomena anomali atmosfer terjadinya curah hujan lebat/ekstrem. Penyimpangan iklim yang dimaksud dalam hal ini, adalah berasal dari faktor iklim non-musiman seperti fenomena ENSO (El Nino Southern Oscillation).

Analisis tersebut di atas berdasarkan data peristiwa curah hujan (CH) ekstrim di Indonesia, dan tercatat ada 5 kejadian CH ektrim dari tahun 2002 hingga 2020, peristiwa CH ekstrim tertinggi dan memicu terjadinya banjir di Jakarta, yaitu pada 26 Januari – 1 Februari 2002, 4-14 Februari 2007, 15-24 Januari 2013, dan 9-12 Februari 2015, dan 31 Desember – 02 Januari 2020. Beberapa analisis menunjukan bahwa penyebab banjir di Jakarta terutama disebabkan oleh curah hujan ekstrem, penurunan muka tanah, dan kontribusi kenaikan permukaan laut. Dari analisis dan kejadian tersebut menjadi hal yang penting untuk membahas bencana hidrometeorologis tersebut berbasis dinamika atmosfer tropis yang mengakibatkan curah hujan ekstrim, sekaligus membuktikan ada indikasi efek perubahan iklim.

“Salah satu yang menjadi permasalahan bagi Indonesia adalah kecenderungan semakin meningkat bencana alam khususnya bencana hidrometeorologis, beberapa analisis menyimpulkan hal tersebut terjadi akibat indikasi dampak perubahan iklim global (global climate change). Secara umum faktor yang mempengaruhi fenomena tersebut adalah intensitas curah hujan ekstrim di Indonesia. Intensitas curah hujan tersebut mudah terpengaruh oleh variabilitas iklim global.” ucap Prof. Rahmat.

Lebih lanjut Prof. Rahmat telah melakukan analisis pengembangan model forecasting kejadian pertumbuhan awan konvektif untuk memahami gejala anomali atmosfer dari kejadian di atas dan akan digunakan model Weather Research and Forecasting (WRF).

Model WRF adalah suatu generasi lanjutan model peramalan sistem asimilasi skala meso untuk membantu pemahaman dan prediksi sistem tentang hujan dan angin. Model WRF merupakan model terbaru diawali dari model MM5 yang diaplikasikan untuk hal-hal tersebut di atas:

  1. Model menggunakan koordinat vertikal mengikuti terrain, tekanan-hidrostatik dengan model puncak permukaan tekanan konstan dan grid horizontal mengikuti Arakawa-C grid.
  2. Skema integrasi waktu model menggunakan skema Runge- Kutta orde ketiga, dan diskritisasi spasial menggunakan skema orde kedua dan keenam.
  3. Model mendukung baik aplikasi ideal maupun data real dengan bermacam pilihan kondisi lateral dan batas atas.
  4. Perhitungan mikrofisika (microphysics).
  5. Parameterisasi awan cumulus (cumulus parameterization).

Selain itu, dalam bidang transportasi udara telah mengenal bencana turbulensi. Berdasarkan data bencana BNPB tahun 2000 hingga 2020 jumlah kejadian tertinggi ke 2 adalah bencana turbulensi. Bencana turbulensi meliputi kejadian siklon, puting beliung, dan angin gradient (wind shear). Untuk mengantisipasinya dikembangkan pemodelan serta rancang bangun alat deteksi dini (early warning system). Jenis-jenis turbulensi dalam transportasi udara yaitu turbulensi konvektif yang disebabkan oleh awan konvektif, awan ini sering dikenal dengan awan cumulonimbus yang didalam awan tersebut terjadi turbulensi besar terutama saat hujan dan badai guntur.

Adapun Microburst merupakan wind shear yang berasal dari aliran udara dingin dari bagian bawah awan badai dengan pola seperti tanaman jamur terbalik yang biasanya diakibatkan dari awan comulunimbus (Cb). Saat terjadi badai di awan gelap (kondisi saturage) maka muncullah microburst yang merupakan musuh utama penerbang pesawat terbang baik pada saat take off maupun landing.

Ada turbulensi yang terjadi pada kondisi cuaca yang tak terduga, di daerah yang tidak terdapat awan konvektif yang disebut Clear Air Turbulence (CAT) atau Turbulensi Cuaca Cerah. Turbulensi jenis CAT merupakan kejadian yang tidak terdapat awan konvektif, oleh karena itu jenis turbulensi ini sulit dideteksi baik secara visual maupun menggunakan radar cuaca. CAT dapat terjadi dengan intensitas ringan hingga sedang, dan dapat menyebabkan guncangan di pesawat, sedangkan intensitas kuat dapat menyulitkan pesawat untuk mempertahankan ketinggian.

Prof. Rahmat menambahkan ada penyebab lain bencana turbulensi selain karena awan Cb dan CAT yaitu Low Level Wind Shear (LLWS), kasus ini sering terjadi di landasan Pacu Bandara. Rancang bangun sistem monitoring LLWS menjadi analisis selanjutnya, sebagai salah satu upaya untuk memberikan informasi akurat terkait kondisi udara di atas bandara. Sistem yang dapat memantau kondisi low level wind shear secara real time dan secara otomatis menginformasikan pantauan tersebut dalam bentuk tingkatan kondisi low level wind shear maupun berupa tanda aman atau tidak aman untuk take off atau landing pesawat. Akurasi dari informasi ini sangat dibutuhkan sebagai bagian dari upaya pencegahan kecelakaan yang terjadi.

Prof. Rahmat dalam melakukan penelitian dan pengembangan alat deteksi wind shear telah bekerja sama dengan beberapa pihak, antara lain Angkasa Pura 1 (AP1), Komisi Nasional Keselamatan Transportasi (KNKT), LION, dan Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG).

Anggota Himpunan Ahli Geofisika Indonesia ini menjelaskan bencana hidrometeorologis meliputi bencana alam anomali atmosfer, curah hujan ekstrem, dan fenomena turbulensi atmosfer. Dinamika atmosfer extrem tropis menjadi dasar pemicu kejadian bencana anomali atmosfer. “Ada dua hal yang telah kami kembangkan sebagai upaya mitigasi bencana meterologis, yaitu pengembangan model global untuk prediksi indeks konvektif dan indeks turbulensi berbasis anomaly dinamika atmosfer tropis. Selanjutnya Rancang Bangun alat deteksi dini gerak turbulensi LLWS.” jelas Prof. Rahmat.

Pendekatan persamaan fisis untuk model forecasting kejadian pertumbuhan awan konvektif sangat diperlukan untuk memahami gejala anomali atmosfer, serta pola fisis yang ada dalam fenomena gerak turbulens menjadi landasan untuk menyusun rancang bangun alat deteksi dini. “Besar harapan kami segala daya upaya serta pengembangan pemikiran kami akan berguna bagi ilmu pengetahuan kebencanaan dan masyarakat.” pungkasnya.

Prof. Dr. Rahmat Gernowo, M.Si., dikukuhkan sebagai Guru Besar ke-17 pada Fakultas Sains dan Matematika Undip. Adapun jumlah Guru Besar aktif Undip saat ini adalah 161 Guru Besar.