1

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Benua maritim Indonesia merupakan wilayah yang unik di sekitar kawasan ekuatorial.

Secara geografis wilayah kepulauan Indonesia terletak di antara benua Asia-Australia dan

Samudera Hindia-Pasifik. Pengaruh letak topografi dan letak geografi suatu wilayah dapat

menjadi penyebab utama terjadinya perubahan cuaca, khusunya pada wilayah pulau atau

kepulauan dengan deretan pegunungan yang tinggi. Selain itu, dapat juga menyebabkan

terjadinya variasi hujan pada suatu kawasan.

Secara umum curah hujan di wilayah Indonesia didominasi oleh adanya pengaruh beberapa

fenomena, salah satunya yaitu osilasi atmosfer yang terjadi disuatu wilayah tersebut. Osilasi

dalam metereologi merupakan istilah yang merujuk pada perilaku keteraturan penjalaran

gelombang atmosfer. Sedangkan osilasi atmosfer itu sendiri merupakan gejala atmosfer yang

terjadi karena ketidak samaan energy matahari yang diterima dipermukaan bumi.

Osilasi yang terjadi di atmosfer terbagi atas beberapa osilasi yang terjadi pada waktu dan

siklus yang berbeda, diantaranya osilasi sub musiman (MJO), osilaso setengah tahunan (SAO),

osilasi satu tahunan (AO), dan osilasi 3-7 tahunan (QBO dan ENSO). Selanjutnya pada makalah

ini akan diulas lebih dalam lagi tentang QBO beserta proses dan pengaruhnya terhadap cuaca

dan iklim.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimanakah mekanisme dan proses terjadinya QBO?

2. Bagaimanakah pengaruh QBO terhadap perubahan cuaca dan iklim di Indonesia?

C. TUJUAN PENULISAN

1. Untuk mengetahui salah satu osilasi yang terjadi di atmosfer yaitu Quasi Biennial Osci-

lation (QBO).

2. Sebagai salah satu sumber bacaan dalam mata kuliah fisika atmosfer.

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN QUASI BIENNIAL OSCILLATION

Osilasi, dalam meteorologi, merupakan istilah yang merujuk pada perilaku keteraturan

penjalaran gelombang atmosfer. Gelombang di atmosfer memiliki periode penjalaran yang

berbeda-beda, dari orde detik hingga orde ratusan tahun. Orde detik misalnya gelombang

gravitasi. Orde ratusan tahun misalnya meningkatnya temperatur permukaan bumi setelah zaman

es hingga sekarang.

Quasi Biennal Oscillation berarti osilasi gelombang ini memiliki periode dua tahun. QBO

adalah suatu fenomena berputarnya angin tropikal di stratosfer bawah dari arah timur ke arah

barat yang terjadi dalam waktu dua tahun sekali. Perputaran ini akan memengaruhi transport

ozon. Bila di stratosfer berembus angin baratan maka ozon pada lintang menengah dan kutub

akan berkurang sekitar 6%–8%. Sebaliknya, bila angin timuran berhembus akan meningkatkan

konsentrasi ozon. Perputaran dari angin zonal (baratan) menjadi timuran ini memiliki orde yang

bervariasi antara 22 hingga 34 bulan. Orde rata-rata adalah 27 bulan. Fenomena QBO ini telah

diteliti menyebabkan terbentuknya anomaly ozon di wilayah tropis.

B. PROSES DAN MEKANISME QUASI BIENNIAL OSCILLATION

Holton dan Lindzen adalah orang yang pertama sekali mengusulkan model QBO yang

didasarkan pada perambatan gelombang vertikal (Kelvin and Rossby-gravity vawe). Awalnya

osilasi perambatan gelombang vertikal ini diduga sebagai efek dari Semi Annual Oscillation

(SAO) pada lapisan atas stratosfer yang memegang peranan penting dalam proses QBO. Namun

ternyata dugaan mereka salah. Efek ini merupakan bentukan dari proses QBO.

Pada lapisan stratosfer, pengaruh signifikan dari gelombang Kelvin dan gelombang

gravitasi Rossby sangat besar. Kedua gelombang ini bergerak lebih cepat pada lapisan ini dan

merupakan faktor yang sangat penting untuk kesetimbangan momentum pada atmosfer tengah

ekuator. Kelvin wave menetukan aliran angin barat dan Rossby-gravity wave menentukan angin

timur. Skala meridional gelombang Kelvin mencapai 1300-1700km dan gelombang gravitasi

Rossby mencapai 1000-1500km. Ini adalah gagasan yang digunakan oleh Plumb untuk

menentukan osilasi QBO, bahwa gelombang Kelvin ekuatorial menyediakan momentum angin

barat dan gelombang gravitasi Rossby menciptakan momentum angin timur yang keduanya akan

mengahasilkan osilasi QBO di stratosfer.

3

Analogi Plumb untuk QBO dalam 6 tingkatan. Gelombang merah dan biru

mengindikasikan gelombang angin dari arah barat dan timur.

Gambar 1. Analogi Plumb untuk konsep Model QBO dalam 6 tingkatan (Plumb, 1977)

4

Keterangan :

Pada gambar 1 (a), amplitudo angin barat dan timur mengalami penurunan selama total

momentum perambatan gelombang ke atas tepat dibawah percepatan angin maksimum. Ketika

zona perpotongan angin barat cukup tipis, maka terjadi difusi yang menghancurkan angin barat

dan gelombang angin barat dapat merambat ke level yang tinggi melalui aliran angin timur

sehingga terbentuklah angin timur gambar 1(b). Perambatan angin barat berhamburan pada

ketinggian yang lebih besar dan menghasilkan sebuah percepatan angin barat menuju suatu rezim

angin barat yang baru gambar 1(c). Gambar 1(d) menunjukan kedua resim menurun ke bawah

sampai zona perpotongan angin timur diserang untuk ditembus dan angin timur kemudian

merambat ke ketinggian yang lebih tinggi gambar 1(e). Dan kemudian membentuk resim angin

timur yang baru.

Secara teoritis kita dapat menyimpulkan gambar di atas bahwa jika momentum perambatan

gelombang vertikal meredam ( amplitudo mengecil dan energi melemah) dan gelombang ini

searah dengan distribusi angin zonal maka akan terbentuk penguatan angin baratan atau timuran.

Kelvin dan Rosby-gravity wave merupakan jenis perambatan gelombang vertikal yang

menentukan arah pergerakan fase QBO. Kedua gelombang ini akan memberikan momentum

untuk terbentuknya QBO. Ketika momentum mengalami perubahan maka akan timbul gaya yang

menggerakan massa udara ( Hk. Newton dan teorema impuls-momentum). Jadi secara garis

besar kedua gelombang ini berfungsi sebagai gaya yang menggerakan massa udara.

Mekanismenya adalah sebagai berikut, pada saat mean zona flow wind (distribusi angin

zonal) pada lapisan troposfer bergerak ke timur maka terbentuk kelvin wave yang bergerak

berlawanan arah, gelombang ini terus merambat secara horizontal dan naik secara vertikal

hingga ke lapisan stratosfer. Pada saat gelombang ini naik maka amplitudonya mengecil dan

mengalami peredaman mengikuti aliran distribusi angin baratan pada lapisan stratosfer. Pada saat

arah gelombang ini searah dengan distribusi angin zonal maka akan terbentuk angin baratan yang

kuat selama dua tahun ( Energi Kelvin wave + energi angin Zonal). Begitu juga pada fase QBO

interval berikutnya, pada saat ditroposfer terdapat angin timur maka Rosby-gravity wave akan

terbentuk dan naik ke atas lapisan stratosfer sehingga memperkuat momentum untuk

terbentuknya angin timur.

5

Jadi dapat kita simpulkan bahwa QBO terbentuk karena adanya momentum yang

dihasilkan oleh kedua gelombang ini. Selain itu untuk terbentuknya QBO dibutuhkan juga energi

yang tinggi (konvektif skala besar) untuk digunakan sebagai gaya pendorong kedua gelombang

atmosfer tersebut. QBO hanya terjadi di daerah sekitar ekuator karena Kelvin dan Rossby gravity

wave hanya akan terbentuk secara kuat di daerah konveksi tinggi yaitu di sekitar ekuator 12o

LU/LS. Alasannya karena daerah ini menyediakan energi yang cukup besar untuk menciptakan

kedua gelombang ini dan mengangkatnya hingga ke lapisan stratosfer. Meskipun daerah

subtropik memiliki daerah front atau daerah pembentukan awan tetapi QBO tidak terjadi di

daerah ini karena energi yang dihasilkan tidak cukup kuat untuk mengangkat gelombang

atmosfer ini ke lapisan atas (stratosfer) untuk menghasilkan osilasi.

Kedua gelombang ini terjadi secara bergantian dalam interval waktu yang berbeda. Pada

saat Kelvin wave menguat maka Rossby-gravity wave tidak terbentuk dan sebaliknya inilah yang

mengakibatkan siklus 2 tahunan QBO.

C. WAKTU TERJADINYA QUASI BIENNIAL OSCILLATION

Tabel 1. Data fenomena osilasi atmosfer tipe Quasi Biennial Oscilation (QBO)

Dari tabel Terlihat bahwa fenomena osilasi atmosfer Quasi Biennial Osci-lation (QBO)

terjadi sebanyak 7 kali yaitu tahun 2002 sampai dengan tahun 2011. Tahun 2002 sampai dengan

2004, tidak terjadi osilasi atmosfer Quasi Biennial Oscilation (QBO) di daerah Kota Padang,

begitu juga pada tahun 2006 sampai dengan tahun 2009 juga tidak terjadi osilasi 2 tahunan

tahunan atau QBO. Tahun 2010 fenomena osilasi tipe QBO terjadi 5 kali osilasi atmosfer

sedangkan tahun berikutnya yaitu tahun 2011 terjadi 1 kali osilasi atmosfer tipe QBO yaitu pada

6

hari ke 3567-3602 terjadi pada tang-gal 7 Oktober-11 November 2011 dengan perioda osilasi

510-580 harian.

D. PENGARUH QBO DI INDONESIA (CUACA DAN IKLIM)

Untuk mengetahui pengaruh QBO di Indonesia dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Fast Fourier Transform dari data konsentrasi ozon total Indonesia 1997–2005

Pada Gambar 2. dapat diketahui bahwa periodisitas ozon yang paling dominan adalah satu

tahun atau 11,33 bulan. Hal ini ditunjukkan dengan nilai spektrum densitas energi sekitar 15 x

104. Hal ini sesuai dengan pendapat Masato Shiotani (1992) yang menjelaskan bahwa

periodisitas dominan variasi ozon total berturut-turut adalah 1 tahunan dan 2 tahunan (quasi-

biennal). Kesimpulan ini didasarkan Masato pada penelitiannya mengenai variasi ozon total di

ekuator menggunakan data 11 tahun (1979–1989) yang diperoleh dari Satelit Nimbus 7.

Pendapat serupa juga dinyatakan oleh Londhe A.L., dkk. (2005) yang menjelaskan bahwa osilasi

yang dominan di wilayah ekuator adalah osilasi tahunan, QBO, ENSO, dan siklus matahari.

QBO ditunjukkan oleh periode 25,5 bulan dengan energi spectral sekitar 6 x 104. Pada

penelitian sebelumnya, diperoleh hipotesis yang kuat mengenai kaitan antara variabilitas ozon

total dan fenomena QBO yang ditemukan pertama kali pada tahun 1950. Seperti dijelaskan

sebelumnya, QBO merupakan fenomena pergerakan dan perubahan angin zonal (timur-barat) di

7

lapisan stratosfer yang terjadi di wilayah ekuator. Pergantian angin timur menjadi angin barat

tersebut terjadi di stratosfer ekuator dalam periode 28–29 bulan. Fenomena ini mengakibatkan

terbentuknya daerah kekuasaan angin (wind regimes) di puncak stratosfer bagian rendah (lower

stratosphere) yang bergerak ke bawah sekitar satu kilometer tiap bulan hingga energi angin

tersebut terdisipasi di lapisan tropopause tropis. Pergerakan angin timur menuju ke bawah

umumnya lebih acak dibandingkan angin barat. Amplitudo fase angin timur sekitar dua kali lebih

kuat dibandingkan angin barat. Di bagian atas daerah QBO secara vertikal, angin timur lebih

dominan ditemukan sementara di bagian bawah lebih banyak terjadi angin barat. Pergerakan

angin barat dan angin timur inilah yang telah memengaruhi pergerakan ozon di lapisan stratosfer

terutama di wilayah ekuator.

8

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

QBO adalah suatu fenomena berputarnya angin tropikal di stratosfer bawah dari arah

timur ke arah barat yang terjadi dalam waktu dua tahun sekali. Fenomena QBO ini telah diteliti

menyebabkan terbentuknya anomaly ozon di wilayah tropis. Model QBO ini didasarkan pada

perambatan gelombang vertikal (Kelvin and Rossby-gravitywave) yang merupakan bentukan

dari proses QBO.

Pada lapisan stratosfer, pengaruh signifikan dari gelombang vertikal ini sangat penting

untuk kesetimbangan momentum pada atmosfer tengah ekuator. Kelvin wave menetukan aliran

angin barat dan Rossby-gravity wave menentukan angin timur. Skala meridional gelombang

Kelvin mencapai 1300-1700km dan gelombang gravitasi Rossby mencapai 1000-1500km.

Gelombang kelvin ekuatorial menyediakan momentum angin barat dan gelombang gravitasi

Rossby menciptakan momentum angin timur yang keduanya akan mengahasilkan osilasi QBO

di stratosfer.

Fenomena osilasi atmosfer Quasi Biennial Osci-lation (QBO) terjadi sebanyak 7 kali

yaitu tahun 2002 sampai dengan tahun 2011. Fenomena ini mengakibatkan terbentuknya

daerah kekuasaan angin (wind regimes) di puncak stratosfer bagian rendah (lower

stratosphere) yang bergerak ke bawah sekitar satu kilometer tiap bulan hingga energi angin

tersebut terdisipasi di lapisan tropopause tropis. Pergerakan angin timur menuju ke bawah

umumnya lebih acak dibandingkan angin barat. Amplitudo fase angin timur sekitar dua kali

lebih kuat dibandingkan angin barat. Di bagian atas daerah QBO secara vertikal, angin timur

lebih dominan ditemukan sementara di bagian bawah lebih banyak terjadi angin barat.

Pergerakan angin barat dan angin timur inilah yang telah memengaruhi pergerakan ozon di

lapisan stratosfer terutama di wilayah ekuator.

9

DAFTAR PUSTAKA

Arista, Anggia, dkk. 2013. Analisis Variasi Curah Hujan Harian untuk Menentukan Ragam

Osilasi Atmosfer di Kota Padang, MEGASAINS Buletin GAW, , Vol. 1. April 2013, 34-

43. Bukit Kototabang.

Ambarsari, Novita dan Erma Yulihastin. 2011. Pengaruh Osilasi Tahunan dan Enso Terhadap

Variabilitas Ozon Total Indonesia. Jurnal Metorologi dan Geofisika LAPAN, Volume 34,

Edisi Khusus 2011, Bandung.