Kuliah 12a- Labilitas Baroklinik Dan Siklogenesis

Labilitas Baroklinik dan Siklogenesis

Labilitas Baroklinik

• Ide Dasar• Bukti Inisiasi dari Pola Aliran

Tipe-tipe Khusus dari Siklogenesis

• The “Bomb”• Low Kutub• “Zipper” Low• Dryline Low• Thermal Low

Labilitas Baroklinik dan siklogenesis

Ide Dasar: “Model Koin”

• Perhatikan sebuah koin diam pd tepinya (situasi “labil”)

• Pusat gravitasnya (atau massa) terletak pd jarak (h) di atas permukaan• Selama h > 0, koin tsb memiliki “energi potensial yg tersedia”

Jika koin diberikan dorongan kecil pd satu sisi, dia akan jatuh dan hingga diam pd sisinya (situasi “stabil”) Labilitas “dilepaskan” dan “dihilangkan”

• Pusat gravitasnya turun dan maka energi potensialnya turun• Gerakan koin menyatakan energi kinetik yg diubah dari energi potensial yg tersedia


PusatGravitas

h

h ≈ 0

Ide Dasar: “Atmosfer sederhana”

• Perhatikan atmosfer yg tersusun dari empat lapisan dg lapisan yg paling rapat di dekat permukaan di kutub dan yg kurang di dekat tropopause di atas ekuator (situasi “labil”) • Tiap lapisan memiliki pusat gravitas ( ) terletak pd jarak di atas permukaan • Tiap lapisan memiliki energi potential yg tersedia• Seluruh atmosfer juga memiliki sebuah pusat gravitas ( ) dan energi potential yg tersedia

Jika atmosfer diberikan “dorongan” kecil (misal. Siklon yg lemah) maka lapisan tsb akan bergerak hingga mereka menyesuaikan pusat-pusat gravitasnya pd konfigurasi yg meghasilkan pusat gravitas terendah yg mungkin utk atmosfer tsb (situasi yg paling “stabil”) Labilitas baroklinik dilepaskan dan di dihilangkan

• Gerakan masing-masing lapisan menyatakan bagian dari energi kinetik total atmosfer yg diubah dari energi potential atmosfer yg tersedia


T

P

Ekuator Kutub

Permukaan

Tropopause Ringan

Berat

Ekuator Kutub

Ringan

Berat

Ide Dasar: “Atmosfer sederhana”

• Berbagai “peristiwa” terjadi selama proses ini dlm model atmosfer sederhana yg biasa ter-amati dlm atmosfer yg sebenarnya:

• Enerji Kinetik (angin) dibentuk sama dg meningkatnya angin ketika sistem tekanan rendah menguat

• Udara hangat (kurang rapat) terangkat di atas udara dingin (lebih rapat) dlm keadaan sama spt fronts

• Ada transport udara hangat ke kutub dan transport udara dingin ke ekuator sama dg ciri khas pola adveksi suhu di sekitar sistem tekanan rendah.


T

P

Equator Kutub

Permukaan

Tropopause Ringan

Berat

Ekuator Kutub

Ringan

Berat

Ide Dasar:

Umumnya siklon dan antisiklon lintang menengah berevolusi melalui pelepasan labilitas baroklinik

• Pemanasan matahari yg kuat (kurang) di ekuator (kutub) secara reguler menumbuhkan “keadaan labil” dg gradien suhu utara-selatan yg kuat• Sedikit paksaan (“dorongan”) sepanjang gradien (front stationer) maka proses labilitas baroklinik secara spontan dpt mulai menumbuhkan sistem tekanan rendah

• Ingat: Teori Front Kutub


Udara Dingin

Udara Hangat Udara Hangat

Udara Dingin

Cold Air

Udara Hangat

Front Dingin

UdaraDingin

UdaraHangat

Front Hangat

UdaraDingin

UdaraHangat

Bukti Inisiasi yg Mungkin dari Pola Aliran:

Pertanyaan: Kapan atmosfer “siap” utk tumbuhnya proses labilitas baroklinik terjadi, dan dg demikian tumbuh siklon yg kuat?

Jawab #1: Ketika diffluent trough berada di atas low permukaan yg lemah

Diffluent troughs sering mempunyai PVA yg besar di sisi hilir (timur)

sumbu trough

Ingat: Persamaan Omega QG

PVA → gerakan naik→ tekanan permukaan turun

→ pembentukan siklon

Inisiasi WAA, CAA, danmenumbuhkan proses

labilitas baroklinik


Lihat bgmn jarakantara 6 kontur

ketinggian meningkatdi sisi hilir

Sumbu trough

Contoh dari Diffluent Trough


Pertanyaan: Kapan atmosfer “siap” utk tumbuhnya proses labilitas baroklinik terjadi, dan dg demikian tumbuh siklon yg kuat?

Jawab #2: Ketika trough miring ke kiri di atas low permukaan yg lemah

Troughs miring ke kiri sering mempunyai PVA yg besar di sisi

hilir (timur) sumbu trough


PVA → gerakan naik→ tekanan permukaan turun

→ pembentukan siklon

Inisiasi WAA, CAA, danproses baroklinik


Lihat bgmn slopedari sumbu trough

adalah negatif dlm sistem

Koordinat X-Y

X

Contoh dari Trough Miring ke Kiri

Y


Pertanyaan: Kapan atmosfer “siap” utk tumbuhnya proses labilitas baroklinik terjadi, dan dg demikian tumbuh antisiklon yg kuat?

Jawab #1: Ketika confluent trough di atas tekanan tinggi permukaan yg lemah

Confluent troughs sering mempunyai NVA yg besar di sisi hulu (barat)

sumbu trough


NVA → gerak turun → tekanan permukaan

meningkat → pembentukan antisiklon

Inisiasi WAA, CAA, dan proses baroklinik


Contoh Confluent Trough

Lihat bgmn jarakantara 4 kontur

ketinggian menurundi sisi hilir sumbu

trough


Pertanyaan: Kapan atmosfer “siap” utk tumbuhnya proses labilitas baroklinik terjadi, dan dg demikian tumbuh anti siklon yg kuat?

Jawab #2: Ketika trough miring ke kanan di atas tekanan tinggi permukaan

yg lemah

Troughs yg miring ke kanan sering mempunyai NVA yg besar di sisi

hulu (barat) sumbu trough


NVA → gerak turun → tekanan permukaan

meningkat → pembentukan antisiklon

Inisiasi WAA, CAA, dan proses baroklinik


Example of a Positively Tilted Trough

Lihat bgmn slopedari sumbu trough adalah positif dlm

sistem koordinat X-Y

X

Y

The “Bomb”:

Definisi: Sistem tekanan rendah di lintang-menengah dimana tekanan di pusat turun 24 mb selama 24 jam (laju 1 mb/jam)

Karakteristik Umum:

• Ledakan siklogenesis (nor’easters)• terjadi di atas lautan dekat gradien SST yg kuat (ujung utara Gulf Stream)• Tertama terjadi selama winter• Sering dipicu oleh penurunan tekanan tinggi disepanjang pantai timur dg udara kontinen yg kering da dingin• Membentuk arus hilir trough diffluen • Membangun front dingin dan hangat yg kuat

• Sangat berbahaya bagi pelayaran (“Badai yg sempurna”)• Sering menhasilkan badai salju sepanjang pantai.

Tipe Khusus dari Siklogenesis

Lokasi Bombs selama tiga winter di BBU

ArusKuroshio

GulfStream

From Sanders and Gyakum (1980)

The “Bomb”:

Proses Fisik yg Penting:

• WAA kuat yg tdk spt biasanya terjadi di level atas (500-200 mb) sisi hilir dari sumbu trough yg membantu menyiapkan kolom yg naik yg tebal

• WAA (CAA) yg sangat kuat di level bawah bagian hilir (bagian hulu)


From Bluestein (1993)

Diffluent Trough

StrongWAA

The “Bomb”:

Proses Fisik yg Penting:

• Pemanasan permukaan yg kuat dan fluks kelembaban dari lautan yg hangat ke udara kontinen yg kering dan dingin mengarah ke pemanasan diabatik di level bawah yg kuat dan konveksi yg intensif

• Gradien SST dan fluks panas permukaan dpt berperan meningkatkan WAA level bawah

• Banyak bombs menumbuhkan “inti hangat” di level bawah krn efek-efek WAA yg kuat dan pemanasan diabatik, membuat bombs menyerupai siklon tropis (banyak bombs menunjukkan “mata”)



NoteThe

“eye”

WAA

WAA

Warm Core

Tipe Khusus dari Siklogenesis 15-16 April 2007 “Bomb Cyclone”

850 mbHeights Temps

SurfacePress

15 April 1200ZMSLP = 993 mb

300 mbHeights Winds

GOES - IR


850 mbHeights Temps

SurfacePress


300 mbHeights Winds

GOES - IR

Tekanan Rendah Kutub:

Karakteristik Umum:

• Tumbuh dlm massa udara kutub tanpa WAA level bawah yg kuat yg berhubungan dg Tropis

• Diameters < 1000 km• Terjadi selama < 2 hari

• Terutama terjadi selama BBU winter di atas lautan wilayah kutub

• Varitas di BBS kurang sering, kuran kuat, dan memiliki waktu hidup yg lebih pendek



Tekanan Rendah Kutub:

Karakteristik Umum:

• Dipicu oleh gradien thermal permukaan yg kuat (batas salju, garis pantai, tepi luar medan es, atau gradien SST)

Terjadi sbg akibat perbedaan pemanasan permukaan dan fluks kelembaban yg melintasi batas yg menghasilkan pemanasan diabatik, labilitas baroklinik yg dangkal, “WAA” lemah, dan sering sbg konveksi yg kuat

• Sebagian tekanan rendah kutub menumbuhkan inti hangat dan “mata”


Polar Low over the Barents Sea on 27 February 1987

Tekanan Rendah berbentuk “Zipper”:

Karakteristik Umum:

• Terjadi di sepanjang front pantai selama winter

Konvergensi di level bawah dan WAA lemah di depan (timur laut) tekanan rendah (yatu, tekanan yg turun)

Divergensi di level bawah dan CAA lemah di belakang (barat daya) tekanan rendah (yaitu, tekanan yg naik)

Hasilnya adalah gerakan di sepanjang front pantai dg sedikit hingga tdk ada penguatan

• Menyerupai buka-tutup dari zipper


From Keshishian and Bosart (1986)

Advanced Synopic

Tekanan Rendah” Dryline”:

Karakteristik Umum:

• Terjadi pd perpotongan front dingin dan drylines selama akhir spring dan awal summer

• Sering sbg quasi-stasioner

Berkembang dari efek pemanasan diabatik (fluks permukaan dan pelepasan panas laten) dan efek tropografi (aliran yg menuruni lereng)


Wilayah yg biasa terjadi

konveksi kuat

Tekanan Rendah krn Thermal:

Karakteristik Umum:

• Terjadi wilayah kering dan semi kering selama musim hangat

• Berkembang sbg respon thd pemanasan diabatik yg intens di level bawah (fluks panas permukaan)

• Sering sbg sistem yg dangkal (di bawah 700 mb)


Ringkasan:


• Model Koin (keadaan awal, konversi yg penting)• Model Sederhana (keadaan awal, konversi/proses yg penting)• Proses yg relevan di Atmosfer yg sebenarnya• Bukti Inisiasi yg Mungkin dari Pola-pola Aliran


• The “Bomb” (definisi, karakteristik, proses-proses yg penting)• Tekanan Rendah Kutub (karakteristik, proses-proses yg penting)• Tekanan Rendah “Zipper” (karakteristik, proses-proses yg penting)• Tekanan rendah “Dryline” (karakteristik, proses-proses yg penting)• Tekanan Rendah Thermal (karakteristik, proses-proses yg penting)

Labilitas Baroklinik dan siklogenesis

ReferensiBluestein, H. B, 1993: Synoptic-Dynamic Meteorology in Midlatitudes. Volume II: Observations and Theory of Weather

Systems. Oxford University Press, New York, 594 pp.

Bjerknes, J., 1954: The diffluent upper trough. Arch. Meteor. Geophys. Bioklimatol., A7, 41-46.

Businger, S. and R. J. Reed, 1989: Cyclogenesis in cold air masses. Wea. Forecasting, 4, 133-156.

Charney, J. G., 1947: the dynamicsof long waves in a baroclinic westerly current. J. Meteor., 6, 56-60.

Eady, E. T., 1949: Long waves and cyclone waves. Tellus, 1, 33-52.

Rasmussen, E., 1979: The polar low as an extratropical CISK disturbance. Quart. J. Rot. Meteor. Soc., 105, 531-549.

Reed, R. J., and M. D. Albright, 1986: A case study of explosive cyclogenesis in the eastern Pacific. Mon. Wea. Rev.,114, 2297-2319.

Sanders, F., R. J. Gyakum, 1980: Synoptic dynamic climatology of the “bomb”. Mon. Wea. Rev., 108, 1589-1606.

Kuliah 12a- Labilitas Baroklinik Dan Siklogenesis

Documents

Transcript of Kuliah 12a- Labilitas Baroklinik Dan Siklogenesis