dinamika atmosfer - 2 angin
DESCRIPTION
Kuliah Meteorologi (GFM-211). Dinamika Atmosfer - 2 Angin. Tujuan Instruksional Khusus. Setelah mengikuti materi ini, mahasiswa diharapkan dapat 1. menggambarkan gaya-gaya dalam aliran setimbang, dan menentukan vektor alirannya. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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