Meteo Umum Bab 5

• Awan adalah diantara fenomena cuaca yg paling dapat diamati dan yg menarik bagi ahli meteorologi karena memberikan indikasi yg dapat dilihat dari apa yg sedang berlangsung di atmosfer.
• Satu kondisi yg sangat penting bagi pembentukan awan adalah kenaikan udara. Sebagai contoh, awan bisa terbentuk bila udara dipaksa naik di atas perbatasan front.. maupun ketika hari-hari cerah, ketika paket udara dipanasi yg cukup utk bisa naik karena buyoancy-nya sendiri.
• Ingat bahwa ketika udara naik, dia mengembang dan mendingin secara adiabatik. Pada ketinggian yg dinamakan “lifting condensation level”, udara yg naik mencapai temperatur titik embunnya dan kondensasi mulai (pembentukan awan) terjadi.
• Karena kondisi atmosfer sangat bervariasi dari hari ke hari, dan dari tempat ke tempat, maka awan yg terbentuk juga bervariasi.
• Awan diklasifikasikan berdasarkan pd dua kriteria: ketinggian..

• ….dan bentuk.
  
• Awan-awan cirrus adalah awan putih cerah yg membentuk jejak seperti kabut halus, atau serat-serat keriting yg halus.
• Mesin pesawat jet mengeluarkan kuantitas panas dan udara basah dalam jumlah yg besar yg bisa menghasilkan awan yg sangat panjang yg dinamakan “contrail cirrus” atau “contrails” saja.
• Tahukah anda?
• Bhw jumlah air dlm awan cumulus dg ukuran yg cukup dapat mencapai berat lebih dari ukuran rumah rata-rata jika lebar, tebal dan tinggi awan sekitar 500 meter (1/4 mil); dan mengandung 0.5 gram air cair per meter kubik, akan mempunyai berat 62.5 juta gram (500x500x500x0.5). Berat itu melebihi 135,000 pounds.
• Awan cumulus ciri khasnya menunjukkan dasar awan yg rata dan nampak seperti kubah yg naik yg sering digambarkan menyerupai bentuk bunga kol atau bentuk bergelombang.
• Awan stratus dpt digambarkan sebagai lapisan-lapisan (strata) yg menutupi hampir seluruh langit. Ciri khasnya nampak seperti lapisan selimut keabu-abuan, yg menjadikan hari mendung.
• Cirro adalah awalan yg digunakan utk awan tinggi yg ciri khasnya mempunyai tinggi dasar awan di atas 6000 meter (20,000 feet).
• Altocumulus Awan menengah umumnya terdapat di antara 2000 dan 6000 meter (6500 dan 20,000 feet) dan awalan alto merupakan bagian dari nama awan tersebut.
• Awan rendah, adalah awan yg terbentuk di bawah 2000 meter (6500 feet), tidak mempunyai awalan utk mengidentifikasi ketinggian.
• Beberapa awan membentang ke atas yg mencapai lebih dari satu rentang ketinggian. Awan-awan seperti itu dinamakan awan dg pertumbuhan vertikal. Yg termasuk dalam grup ini adalah awan cumulus dan cumulonimbus.
• Khususnya, pertumbuhan awan yg cepat dipacu ketika pemanasan matahari yg kuat pada udara permukaan yg basah menjadikan atmosfer tidak stabil.

• Cumulonimbus menjulang tinggi hingga 12 km (7 mil) dimana puncaknya membentang ke luar dalam bentuk anvil. Awan raksasa tsb menghasilkan presipitasi yg deras dibarengi dg kilat dan petir dan kadang-kadang hail, atau bahkan tornado.
• Nama-nama awan pokok (cumulus, stratus, alto, dst) digunakan baik sendiri atau kombinasi, utk menjelaskan sepuluh tipe awan pokok.
• Sebagai contoh, awan altostratus terdapat di zona tengah sebagai lapisan putih hingga abu-abu yg menyelimuti langit;…
• sedangkan, awan cirrocumulus adalah awan tinggi yg mempunyai bentuk bergelombang.
• dan cumulonimbus adalah awan yg bergelombang dan tinggi yg menghasilkan presipitasi.
• Akan tetapi, perhatikan bahwa awan rendah seperti awan stratus, tidak mempunyai awalan utk menyatakan ketinggian.
• Fog didefinisikan sbg awan yg dasar awannya pd atau dekat permukaan Bumi.
• Walaupun pd hakekatnya sama seperti awan, fog pd umumnya terbentuk dalam kondisi yg berbeda.
• Fog dihasilkan ketika lapisan udara pd atau dekat permukaan Bumi didinginkan ke titik embunnya, atau ketika uap air ditambahkan secukupnya pd lapisan udara yg menyebabkan terjadinya kejenuhan (evaporation fogs).
• Fog radiasi, seperti namanya, dihasilkan dari pendinginan dari permukaan tanah dan udara didekatnya karena radiasi. Ini merupakan fenomena pd malam hari yg mensyaratkan langit cerah. (Awan mengurangi pendinginan malam hari karena menyerap dan meradiasikan panas kembali ke permukaan).
• Karena udara dingin adalah pekat (rapat), dia mengalir menuruni daratan berbukit. Sbg hasilnya, fog radiasi paling tebal di lembah, sedangkan di bukit sekitarnya bisa saja cerah. Fog radiasi tipe ini sering dinamakan fog lembah (valley fog).
• Bila udara basah yg relatif hangat berpindah melintasi permukaan dingin, dia menjadi dingin dari bawah ke atas. Jika pendinginan cukup, hasilnya akan menjadi fog yg menyeliputi wilayah yg luas yg dinamakan fog adveksi (advection fog).
• Tahukah anda?
• Istilah adveksi menyatakan gerakan horizontal dari fluida. Dg demikian, angin adalah bentuk aliran advektif.
• Seperti tersirat dalam namanya, upslope fog tumbuh ketika udara bergerak ke atas permukaan yg miring dan mengembang, menghasilkan pendinginan adiabatik dan kondensasi.
• Ketika udara dingin bergerak melintasi badan air yg relatif hangat, kelembaban krn penguapan dari permukaan air bisa cukup utk menjenuhkan udara di atasnya. Karena kondensasi di antara udara yg naik , seperti “uap” yg terbentuk di atas secangkir kopi panas, maka fenomena ini dinamakan steam fog.
• Ketika udara hangat terangkat di atas udara yg lebih dingin sepanjang batas front, presipitasi sering terjadi. Kadang-kadang ketika presipitasi terjadi melampaui periode waktu yg panjang, sejumlah hujan yg dibutuhkan dapat menguap utk menjenuhkan lapisan dingin dibawahnya. Hasilnya adalah frontal fog atau precipitation fog.
• Walaupun semua awan tersusun dari butir-butir air, mengapa sebagian menghasilkan presipitasi dan yg lain bergerak dg tenang di atas kita?
• Pernah dikira bahwa kondensasi terus berlangsung hingga butir-butir awan tumbuh cukup besar utk jatuh sbg tetes hujan. Kemudian, menjadi nyata bahwa awan terdiri dari bermilyar butir awan yg sangat kecil (diameter masing-masing sekitar 20μm / 0.02 mm) yg semuanya berlomba utk mendapatkan uap air yg cukup.
• Sebaliknya, ciri khas tetes hujan mempunyai diameter 2000μm (2 mm) atau 100 kali rata-rata butir awan. Selain itu, tetes hujan mempunyai volume sekitar sejuta kali dari volume butir awan.
• Supaya presipitasi terbentuk, sejumlah besar butir awan yg sangat halus bagaimanapun harus bersatu(coalesce) (bergabung bersama) menjadi tetes (atau kristal es) yg cukup besar utk mempertahankan dirinya sendiri selama turun. Dua mekanisme yg menjadikan partikel “sangat besar”.
• Proses Bergeron bergantung pd dua sifat air yg menarik. Pertama, tetes air yg mengambang di udara tidak membeku pd 0⁰C (32⁰F) seperti yg dikira. Air dlm keadaan cair pd temperatur di bawah 0⁰C (32⁰F) dikatakan sbg kelewat dingin.
• Tergantung pd struktur temperaturnya, awan bisa tersusun seluruhnya dari butir cair (temperatur di atas 0⁰C), tetes kelewat dingin, atau kristal es. Awan bisa juga mengandung tetes kelewat dingin yg didalamnya bercampur dg kristal es. Atau seperti yg ditunjukkan di atas, sebagian awan mengandung kombinasi dari berbagai partikel awan.
• Di musim summer di lintang sedang, awan cumulus kecil ciri khasnya tersusun dari tetes cair, sedangkan awan cirrus yg tinggi seluruhnya tersusun dari kristal es. Awan cumulonimbus, sebaliknya mengandung bagian dimana kristal es dan air kelewat dingin terjadi bersama-sama.
• Sifat penting ke dua dari air adalah bahwa tekanan uap jenuh dari udara sekitar kristal es adalah lebih rendah daripada disekitar air kelewat dingin. Karenanya ketika udara dijenuhkan (RH 100%) terhadap tetes cair, dia kelewat jenuh terhadap kristal es.
• Dengan mengingat kenyataan tersebut, kita dapat menguji bagaimana proses Bergeron menghasilkan presipitasi di awan dingin. Mari kita mulai dg memperhatikan di bagian awan dimana temperaturnya -10⁰C (14⁰F). Di sini, kristal es yg tersebar, dikelilingi oleh banyak tetes cair kelewat dingin.
• Karena udara dijenuhkan ( RH 100%) terhadap butir awan, dia akan menjadi kelewat jenuh terhadap kristal es. Sebagai hasilnya, molekul uap air akan menempel pada kristal es yang menyebabkan mereka tumbuh.
• Ketika kristal es tumbuh, RH udara sekeliling tetes air turun di bawah level jenuh menyebabkan tetes air perlahan-lahan menguap.
• Penguapan yg berlangsung terus dari tetes cair kelewat dingin menyediakan sumber uap air yg menyokong pertumbuhan kristal es.
• Akhirnya, kristal es tumbuh cukup besar utk jatuh. Di musim winter, kristal-kristal tersebut biasanya mencapai tanah sbg salju. Akan tetapi, di musim summer, dan di iklim yg lebih hangat, mereka biasanya mencair selama turun dan jatuh sbg hujan.
• Akhirnya, kristal es tumbuh cukup besar utk jatuh. Di musim winter, kristal-kristal tersebut biasanya mencapai tanah sbg salju. Akan tetapi, di musim summer, dan di iklim yg lebih hangat, mereka biasanya mencair selama turun dan jatuh sbg hujan.
• Mekanisme ke dua yg menyebabkan presipitasi adalah proses collision-coalescence (tumbukan-penggabungan). Di sini, presipitasi dihasilkan di awan dimana sebagian butir tumbuh lebih besar dari 20 μm (0.02 mm).
• Proses collision-coalescence bergantung pada kenyataan bahwa laju dimana tetes jatuh adalah tergantung ukuran, dengan tetes yg lebih besar jatuh lebih cepat dari pada tetes yg lebih kecil.
• Karenanya, di dalam awan ketika tetes yg lebih besar jatuh, atau terangkat oleh updraft, mereka bertumbukan dengan sebagian butir yg lebih kecil dan lebih lambat dan bergabung bersama.
• Banyak tumbukan semacam itu menghasilkan tetes hujan yg cukup besar utk jatuh ke permukaan tanpa penguapan sepenuhnya.
• Awan dengan pertumbuhan vertikal yg besar memiliki updraft yg kuat, shg tetes hujan dapat tumbuh cukup besar. Ketika tetes tersebut tumbuh, kecepatan jatuhnya bertambah, yg sebaliknya menaikkan tahanan gesekan udara yg menyebabkan bagian permukaan tetes yg lebih rendah menjadi rata.
• Tetes hujan dapat tumbuh hingga diameter maksimum 5 mm ketika jatuh pada laju 33 km (20 mil) per jam. Pada ukuran dan kecepatan ini, tegangan permukaan, yang menjaga penggabungan tetes, diungguli oleh tarikan gesekan udara.
• Di lintang sedang, proses collision-coalescence bisa memberikan presipitasi yang jatuh dari awan cumulonimbus yg besar karena adanya kerja sama yg erat dg proses Bergeron.
• Di bagian yg tinggi dari awan yg menjulang, proses Bergeron menghasilkan snowflakes yg mencair ketika melintasi di bawah freezing level.
• Pencairan menghasilkan tetes yang besar dengan kecepatan jatuh yg cepat yg dapat menyusul dan bergabung dengan tetes yg lebih kecil. Hasilnya dapat menjadi curah hujan yg lebat.
• Hail adalah presipitasi dalam bentuk bola bundar yang keras atau gumpalan es yang tidak beraturan.
• Efek merusak dari hailstone yg besar sudah dikenal, terutama bagi petani yg tanamannya dirusak.
• Hailstone mulai sbg bola es kecil yg tumbuh dg menambahkan butir-butir air kelewat dingin ketika mereka bergerak di dalam awan, menaikkan ukuran hail dg menambah lapisan baru pd setiap siklusnya. Akhirnya, hailstone memasuki downdraft atau tumbuh terlampau besar utk dpt ditahan oleh updraft.
• Hujan kebanyakan berasal dari awan nimbostratus yg umumnya menghasilkan hujan ringan hingga sedang, atau awan cumulonimbus yg menjulang tinggi yg mampu menghasilkan hujan lebat.
• Butir-butir hujan dapat tumbuh dg ukuran maksimum 5 mm bila jatuh pd laju 33 km (20 mil) per jam. Butir-butir yg lebih besar terbelah oleh gesekan udara.
• Di daerah gersang, butir-butir hujan bisa menguap sebelum mencapai tanah. Fenomena ini menghasilkan virga, yg tampak seperti alur presipitasi yg jatuh dari awan yg berlangsung hanya di sebagian dari perjalanannya menuju permukaan.
• Salju adalah presipitasi dalam bentuk kristal es (snowflakes) atau, lebih sering, kumpulan (aggregate) dari kristal-kristal es. Salju dihasilkan dlm awan kelewat dingin ketika uap air menempel secara langsung pada kristal es yg tumbuh cukup besar utk jatuh.
• Tergantung pd temperatur selama pembentukan, kristal-kristal es (snowflakes) akan tumbuh menjadi bermacam-macam bentuk.
• Glaze atau hujan yg membeku terbentuk ketika butir hujan yg kelewat dingin (temperaturnya di bawah 0⁰C) membeku pada saat berbenturan dg obyek padat. Glaze dpt membentuk lapisan es yg tebal yg mempunyai berat yg cukup dpt merusak pohon dan kabel jaringan listrik.
• Drizzle adalah presipitasi yg serbasama terdiri dari butir-butir air yg sangat halus (diameternya kurang dari 0.5 mm). Butir-butir air tsb bisa nampak mengapung, tetapi tdk seperti fog, mereka jatuh ke tanah.
• Graupel, kadang-kadang dinamakan “soft hail”, terbentuk ketika butir-butir awan kelewat dingin mengumpul pd kristal salju yg kecil utk menghasilkan massa es yg “halus” yg tidak beraturan. Karena partikel tsb adalah halus (tdk seperti hailstones), mereka biasanya berbentuk rata ketika berbenturan.
• Rime terdiri dari akumulasi dari bentuk yg menyerupai frost yg halus yg terjadi ketika awan kelewat dingin atau butir-butir fog bertemu obyek dan membeku ketika terjadi kontak. Endapan ini biasanya terdiri dari bulu-bulu es yg mengarah ke arah angin.
• Sleet adalah fenomena musim winter dan mengindikasikan jatuhnya bola es kecil yg jernih hingga bening. Sleet terbentuk ketika butir-butir air yg membeku ketika jatuh menembus lapisan udara dg temperatur di bawah titik bekunya.