Seni dan Ilmu Pemrakiraan Cuaca

OLEH PENULIS SEDARLAH! DI INGGRIS

PADA TANGGAL 15 OKTOBER 1987, SEORANG WANITA MENELEPON SEBUAH STASIUN TV DI INGGRIS DAN MELAPORKAN BAHWA IA MENDENGAR TENTANG AKAN DATANGNYA BADAI. SANG PEMRAKIRA CUACA DENGAN YAKIN MEMBERI TAHU PEMIRSANYA, ”JANGAN KHAWATIR. TIDAK AKAN ADA BADAI.” AKAN TETAPI, MALAM ITU, INGGRIS BAGIAN SELATAN DILANDA BADAI YANG MENGHANCURKAN 15 JUTA POHON, MENEWASKAN 19 ORANG, DAN MENGAKIBATKAN KERUGIAN LEBIH DARI 1,4 MILIAR DOLAR AS.

SETIAP pagi, jutaan dari kita menyalakan radio dan televisi untuk mengetahui prakiraan cuaca. Apakah langit mendung menandakan hujan akan turun? Apakah sinar matahari pagi menandakan cuaca akan terus cerah? Apakah temperatur yang meningkat akan mencairkan salju dan es? Setelah mendengar prakiraan itu, kita memutuskan pakaian apa yang hendak dikenakan dan apakah perlu membawa payung atau tidak.

Namun, dari waktu ke waktu, prakiraan cuaca tampaknya tidak akurat. Ya, meskipun prakiraan cuaca semakin akurat saja dalam tahun-tahun terakhir ini, memprediksi cuaca adalah suatu perpaduan yang menarik dari seni dan ilmu yang bukan antisalah. Apa saja yang tercakup dalam memprediksi cuaca, dan seberapa dapat diandalkankah prakiraan cuaca ini? Untuk menjawabnya, marilah kita pertama-tama membahas tentang tumbuh-kembangnya pemrakiraan cuaca.

Mengukur Cuaca

Di zaman Alkitab, pemrakiraan cuaca umumnya dilakukan dengan mata telanjang. (Matius 16:2, 3) Dewasa ini, para meteorolog memiliki seperangkat perkakas canggih, yang merupakan perlengkapan pokok untuk mengukur tekanan udara, temperatur, kelembapan, dan angin.

Pada tahun 1643, fisikawan Italia Evangelista Torricelli menemukan barometer—alat sederhana untuk mengukur tekanan udara. Tidak lama kemudian diketahui bahwa tekanan udara meningkat dan menurun seraya cuaca berubah, penurunan tekanan sering menandakan akan adanya badai. Higrometer, alat untuk mengukur kelembapan atmosfer, dikembangkan pada tahun 1664. Dan, pada tahun 1714, fisikawan Jerman Daniel Fahrenheit mengembangkan termometer air raksa. Sekarang, temperatur dapat diukur dengan akurat.

Sekitar tahun 1765, ilmuwan Prancis Antoine-Laurent Lavoisier mengusulkan dibuatnya pengukuran harian terhadap tekanan udara, kelembapan, serta kecepatan dan arah angin. ”Dengan semua informasi ini,” ia menyatakan, ”hampir selalu mungkin untuk memprediksi cuaca untuk satu atau dua hari di muka dengan keakuratan yang wajar.” Sayangnya, ini bukanlah hal yang mudah untuk dilakukan.

Memantau Cuaca

Pada tahun 1854, sebuah kapal perang Prancis dan 38 kapal dagang tenggelam dalam badai dahsyat di lepas pantai pelabuhan Balaklava, Krim. Pemerintah Prancis menugasi Urbain-Jean-Joseph Leverrier, direktur Observasi Paris, untuk mengadakan penyelidikan. Dengan memeriksa catatan meteorologis, ia menemukan bahwa badai itu sudah ada dua hari sebelum terjadinya bencana itu dan sudah melanda Eropa dari bagian barat laut ke tenggara. Seandainya sistem pemantau pergerakan badai ini dipasang, kapal-kapal itu pasti dapat diberi peringatan jauh di muka. Jadi, didirikanlah pusat pelayanan peringatan badai nasional di Prancis. Meteorologi modern pun lahir.

Namun, dibutuhkan cara yang cepat bagi para ilmuwan untuk menerima data cuaca dari lokasi–lokasi lain. Dan, telegram yang waktu itu baru saja ditemukan oleh Samuel Morse adalah jawabannya. Ini memudahkan Observasi Paris untuk mulai menerbitkan peta cuaca pertama dalam format modern pada tahun 1863. Pada tahun 1872, Kantor Meteorologi Inggris melakukan hal yang sama.

Semakin banyak para meteorolog memperoleh data, semakin pahamlah mereka tentang sangat besarnya kompleksitas cuaca. Dengan demikian, alat-alat grafis baru dikembangkan, sehingga peta cuaca dapat menyampaikan lebih banyak informasi. Isobar, misalnya, adalah garis-garis yang digambar untuk menghubungkan titik-titik yang memiliki tekanan barometris yang sama. Isoterm menghubungkan lokasi-lokasi yang memiliki temperatur yang sama. Peta cuaca juga menggunakan lambang-lambang yang memperlihatkan arah dan kekuatan angin, juga garis-garis yang menggambarkan pertemuan massa udara hangat dan dingin.

Perlengkapan canggih juga telah dikembangkan. Sekarang ini, ratusan stasiun cuaca di seputar dunia meluncurkan balon-balon yang membawa radiosonde—alat untuk mengukur kondisi atmosfer dan kemudian mengirimkan kembali informasi itu melalui gelombang radio. Radar juga digunakan. Dengan memantulkan gelombang radio ke tetesan hujan dan partikel es di awan, meteorolog dapat memantau pergerakan badai.

Suatu kemajuan dalam pengamatan cuaca yang akurat tiba pada tahun 1960 sewaktu TIROS I, satelit cuaca pertama di dunia, diluncurkan ke angkasa dan dilengkapi dengan kamera TV. Sekarang, satelit-satelit cuaca mengorbit bumi dari kutub ke kutub, sedangkan satelit-satelit geostasioner mempertahankan posisi yang tetap di atas permukaan bumi dan terus-menerus memonitor bagian bumi yang ada dalam jarak pandang mereka. Kedua jenis satelit ini mengirimkan gambar cuaca, yang mereka lihat dari atas.

Memprakirakan Cuaca

Meskipun relatif mudah untuk mengetahui dengan tepat bagaimana cuacanya sekarang, memprediksi bagaimana cuacanya satu jam, sehari, atau seminggu kemudian adalah soal lain. Tidak lama setelah Perang Dunia I, meteorolog Inggris Lewis Richardson memperkirakan bahwa karena atmosfer mengikuti hukum fisik, ia dapat menggunakan matematika untuk memprediksi cuaca. Namun, rumus-rumusnya sangat rumit dan proses penghitungannya sangat menghabiskan waktu sehingga garis batas antara udara hangat dan dingin sudah hilang sebelum para pemrakira menyelesaikan perhitungan mereka. Lagi pula, Richardson menggunakan pengukuran cuaca yang diambil pada interval enam jam. ”Prakiraan akan sedikit berhasil hanya jika pengukuran diambil pada interval maksimal tiga puluh menit,” kata meteorolog Prancis, René Chaboud.

Akan tetapi, dengan adanya komputer, penghitungan dapat dilakukan jauh lebih cepat. Para meteorolog menggunakan perhitungan Richardson untuk mengembangkan sebuah ”model” numerik kompleks—serangkaian ekuasi matematis yang meliputi semua hukum fisik yang mengendalikan cuaca.

Untuk menggunakan ekuasi ini, para meteorolog memilah-milah permukaan bumi dengan pola garis-garis persegi. Sekarang, model global yang digunakan oleh Kantor Meteorologi Inggris memiliki ruang pola garis-garis persegi sekitar 80 kilometer. Atmosfer di atas setiap persegi disebut kotak, dan pengamatan angin, tekanan udara, temperatur, dan kelembapan di atmosfer dicatat pada 20 tingkat ketinggian. Komputer menganalisis data yang diterima dari stasiun observasi di seluruh dunia—lebih dari 3.500 stasiun—dan kemudian menghasilkan prakiraan cuaca dunia untuk 15 menit berikutnya. Sekali hal ini telah dilakukan, prakiraan untuk 15 menit berikutnya dihasilkan dengan cepat. Dengan mengulangi proses ini berkali-kali, sebuah komputer dapat membuat prakiraan global enam hari hanya dalam waktu 15 menit.

Untuk perincian dan keakuratan yang lebih besar dalam pemrakiraan daerah setempat, Kantor Meteorologi Inggris menggunakan Model Areal Terbatas, yang meliputi sektor Atlantik Utara dan Eropa. Dengan menggunakan pola garis-garis persegi pada interval sekitar 50 kilometer. Ada juga model yang meliputi hanya Kepulauan Britania dan laut-laut di sekitarnya. Model ini memiliki 262.384 ruang pola garis persegi yang masing-masing luasnya 15 kilometer dan memiliki 31 tingkat vertikal!

Peran Pemrakira

Akan tetapi, memprediksi cuaca tidak selalu didasarkan atas ilmu. The World Book Encyclopedia mengatakan, ”Rumus-rumus yang digunakan komputer hanyalah penjabaran kira-kira dari keadaan atmosfer.” Selain itu, bahkan prakiraan yang akurat untuk sebuah daerah yang luas mungkin tidak mempertimbangkan pengaruh medan setempat terhadap cuaca. Jadi, dalam kadar tertentu, seni juga diperlukan. Di sinilah gunanya seorang pemrakira cuaca. Ia menggunakan pengalaman dan kemampuan menilainya untuk menentukan nilai apa yang dapat ditempatkan pada data yang ia terima. Hal ini memungkinkannya untuk membuat prakiraan yang lebih akurat.

Misalnya, sewaktu udara yang didinginkan oleh Laut Utara bergerak di atas benua Eropa, lapisan awan tipis sering terbentuk. Apakah keadaan ini mengindikasikan turunnya hujan di Benua Eropa keesokan hari atau sekadar menguap karena panas matahari bergantung pada perbedaan temperatur yang hanya beberapa persepuluh derajat. Data sang pemrakira, bersama dengan pengetahuannya tentang situasi serupa, memungkinkannya memberikan saran yang dapat diandalkan. Perpaduan dari seni dan ilmu ini sangat penting untuk menghasilkan prakiraan yang akurat.

Seberapa Dapat Diandalkan?

Sekarang ini, Kantor Meteorologi Inggris menyatakan bahwa prakiraan 24 jamnya memiliki keakuratan hingga 86 persen. Perkiraan lima hari dari Pusat Prakiraan Cuaca Berjangkauan Menengah Eropa memperoleh keakuratan hingga 80 persen—lebih baik daripada keterandalan prakiraan dua hari pada awal 1970-an. Mengesankan, tetapi masih jauh dari sempurna. Mengapa prakiraan tidak dapat diandalkan lagi?

Ini karena sistem cuaca sangatlah rumit. Dan, tidaklah mungkin untuk mengambil semua pengukuran yang diperlukan untuk membuat prediksi yang antisalah. Daerah-daerah yang luas dari lautan tidak memiliki pelampung cuaca untuk mengirimkan data via satelit ke stasiun darat. Ruang-ruang model cuaca berpola garis-garis persegi jarang sesuai dengan lokasi observasi cuaca. Lagi pula, para ilmuwan masih tidak memahami semua kekuatan alam yang mempengaruhi cuaca kita.

Namun, perbaikan terus dilakukan dalam hal ini. Misalnya, belum lama ini, memprakirakan cuaca sangat bergantung pada pengamatan terhadap atmosfer. Namun, karena 71 persen permukaan bumi ditutupi lautan, para peneliti sekarang berfokus pada cara energi disimpan dan ditransfer dari laut ke udara. Melalui sistem pelampung, Sistem Pengamatan Laut Global menyediakan informasi tentang sedikit penaikan temperatur air di satu wilayah yang memiliki konsekuensi serius pada cuaca di tempat yang jauh.a

Kepada sang patriark Ayub pernah ditanyakan, ”Siapa yang dapat mengerti lapisan-lapisan awan, bunyi gemuruh dari pondok [Allah]?” (Ayub 36:29) Dewasa ini, manusia hanya tahu relatif sedikit tentang pembentukan cuaca kita. Meskipun demikian, prakiraan cuaca modern cukup akurat untuk dianggap serius. Dengan kata lain, kalau sang pemrakira memberi tahu bahwa akan turun hujan, kemungkinan besar Anda akan membawa payung!

[Catatan Kaki]

[Gambar di hlm. 13]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier di laboratoriumnya

Termometer beling pertama

[Keterangan]

Pictures of Leverrier, Lavoisier, and Torricelli: Brown Brothers

Thermometer: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Gambar di hlm. 15]

Satelit, balon cuaca, dan komputer adalah beberapa dari perlengkapan pemrakira cuaca

[Keterangan]

Halaman 2 dan 15: Satellite: NOAA/Department of Commerce; hurricane: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps