dinamika atmosfer - 2 angin

Kuliah Meteorologi (GFM-211)

22/04/23 1

Setelah mengikuti materi ini, mahasiswa diharapkan dapat 1. menggambarkan gaya-gaya dalam aliran setimbang, dan menentukan vektor alirannya.2. menggambarkan pengaruh gesekan turbulen pada kesetimbangan aliran3. menggambarkan pola aliran udara pada saat konvergensi dan divergensi

22/04/23 2

22/04/23 3

Dinamika atmosfer adalah studi gerak atmosfer secara horizontal beserta gaya-gaya yang menyebabkannya.

Gaya penyebab gerak atmofer ada 5, yaitu :1. gaya gradien tekanan2. gaya coriolis3. gaya drag turbulen4. gaya sentrifugal5. gaya adveksi*)

22/04/23 4

Persamaan untuk gerak atmosfer dalam persepektif Eulerian adalah

iT

lokal

iT

lokal

z

vwfu

y

p

y

vv

x

vu

t

v

z

uwfv

x

p

y

uv

x

uu

t

u

1

1

22/04/23 5

Tapi dalam perspektif langrange

iT

objek

iT

objek

z

vwfu

y

p

t

v

z

uwfv

x

p

t

u

1

1

22/04/23 6

22/04/23 7

Sekarang akan dibahas beberapa tipe angin yang penting dalam gerak atmosfer, yaitu angin dengan

Kondisi ini disebut sebagai kondisi tunak, dan angin bergerak dengan kecepatan konstan

22/04/23 8

0 0

t

v

t

u

Berdasarkan hal ini, maka persamaan gerak menjadi

dikatakan bahwa dalam keadaan tunak, gaya-gaya yang bekerja pada gerak

atmosfer berada dalam kesetimbangan

22/04/23 9

iT

iT

z

vwfu

y

p

z

uwfv

x

p

1

0

10

Ada dua tipe angin yang penting dalam gerak atmosfer yang muncul dari kesetimbangan gaya-gaya ini, yaitu1. Angin Geostropik2. Angin Gradien

22/04/23 10

22/04/23 11

Angin yang muncul karena adanya keseimbangan antara gaya Gradien Tekanan dengan gaya Coriolis

p p + pG

pF

CoF

22/04/23 12

Dari definisi angin geostropik, maka

laju angin geostropik diberikan oleh

y

p

fufu

y

p

x

p

fvfv

x

p

g

g

1

1

0

1

10

22gg vuG

22/04/23 13

Jika tekanan horizontal bertambah sebesar 1 kPa ke arah timur sejauh 500 km, maka tentukan kecepatan angin geostropiknya. Diketahui = 1 kg/m3 dan f = 10-4 s-1

22/04/23 14

22/04/23 15

22/04/23 16

22/04/23 17

Yaitu angin yang terbentuk akibat adanya kesetimbangan antara gaya gradien tekanan, gaya coriolis, dan gaya sentrifugal

Angin gradien bergerak disekitar pusat tekanan tinggi maupun pusat tekanan rendah

22/04/23 18

Perhatikan

22/04/23 19

Fcf Fcf

siklonik antisiklonik

Kasus di BBU

22/04/23 20

Untuk kasus siklonik di BBU, maka persamaan geraknya

Solusinya

02

pgrgr

Cosfp

FfvR

v

FFF

fR

GfR

Rf

FfRv

pgr

411

2

411

2 2

22/04/23 21

Untuk kasus Antisiklonik di BBU, maka persamaan geraknya adalah

Atau

solusinya

22/04/23 22

CoCfp FFF

02

pgrgr FfvR

v

fR

GfR

Rf

FfRv pgr

411

2

411

2 2

Jika laju angin geostropik di sekitar pusat tekanan rendah adalah 10 m/s, maka berapakah laju angin gradiennya. Diketahui radius kurvatur 500 km dan f = 10-4 s-1

22/04/23 23

Bilangan Rossby didefiniskan sebagai

Semakin kecil bilangan rossby, maka aliran semakin dekat kepada kesetimbangan geostropik

22/04/23 24

fR

GRo

Dalam definisi Bilangan Rossby ini, maka angin gradien menjadi

Kasus siklonik di BBU

Kasus antisiklonik di BBU

22/04/23 25

oo

gr RR

Gv 411

2

oo

gr RR

Gv 411

2

22/04/23 26

Semakin dekat dengan permukaan maka angin geostropik maupun angin gradien akan dihambat oleh gaya drag turbulen

Gaya drag turbulen ini tidak hanya menghambat gerak, akan tetapi juga dapat mengubah arah angin.

22/04/23 27

Perhatikan gambar

p

p + p

22/04/23 28

pF

v

DTF

CoF

pF

CoF

Gv

22/04/23 29

Perhatikan (kasus BBU)

L p

p + p

22/04/23 30

sfp FF

CoF

v

DTF

Jadi........... dalam kehadiran gaya drag turbulen, maka arah angin geostropik dan angin gradien akan memotong isobar dan ada komponen angin yang berarah ke tekanan rendah.

22/04/23 31

22/04/23 32

22/04/23 33

Kesetimbangan hidrostatik adalah kesetimbangan antara gaya gradien tekanan dalam arah vertikal dengan gaya gravitasi persatuan massa

Atau

22/04/23 34

gz

p

1g

dz

dp

1

Untuk gerak atmosfer berskala-besar (2000 km s/d 20.000 km), maka komponen vertikal dari gerak atmosfer berada dalam kesetimbangan hidrostatik

Akan tetapi untuk gerak sekala menengah dan gerak skala-kecil, maka kesetimbangan hidrostatik tidak berlaku.

22/04/23 35

22/04/23 36

Divergensi-konvergensi merupakan ukuran penyebaran atau pemusatan medan angin.

konvergen (memusat) divergen (menyebar)

22/04/23 37

Jika diberikan medan angin maka divergensi medan angin diberikan oleh

Jika div-v > 0, maka divergen Jika div-v < 0, maka konvergen Jika div-v = 0, maka non-divergen 22/04/23 38

z

w

y

v

x

uvdiv

kwjviuv ˆˆˆ

22/04/23 39

Dari gambar A tampak bahwa

jika terdapat konvergensi di permukaan, maka terdapat divergensi di lapisan atas

jika terdapat divergensi di permukaan, maka terdapat konvergensi di lapisan atas

22/04/23 40

Konvergensi dan divergensi medan angin berkaitan dengan perubahan kerapatan (densitas udara) di sebuah titik, dimana:1. Jika terdapat konvergensi, maka densitas udara akan cenderung bertambah terhadap waktu2. jika terdapat divergensi, maka densitas udara akan cenderung berkurang terhadap waktu

22/04/23 41

Dalam meteorologi, divergensi dan konvergensi angin horizontal di permukaan sangat berkaitan erat dengan fenomena formasi awan-awan dan cuaca di suatu wilayahjika ada konvergensi permukaan di suatu wilayah, maka akan terbentuk awan-awan badai di wilayah tersebut.

22/04/23 42

22/04/23 43

22/04/23 44