Peralatan Meteorologi

Taman alat BMKG

Pengamatan meteorologi di Stasiun Meterologi H. Asan Kotawaringin Timur dilakukan selama 24 jam setiap hari berdasarkan waktu standar internasional. Pengamatan cuaca dilakukan sejak H-10 menit  jam pengamatan, unsur-unsur yang diamati meliputi Suhu Udara, titik embun, tekanan udara, jumlah curah hujan, keadaan cuaca, Awan, dan juga jarak pandang terjauh (Visibility).

Dalam melakukan pengamatan cuaca, digunakan alat-alat meteorologi. Alat-alat tersebut diletakkan pada suatu tempat yang disebut Taman Alat. Taman Alat berisi beberapa alat untuk mengamati unsur cuaca di tempat tersebut.

Gambar 1. Taman Alat Stasiun Meteorologi H. Asan Kotawaringin Timur

Berikut adalah jenis-jenis peralatan meteorologi yang terdapat di Stasiun Meteorologi H. Asan Kotawaringin Timur:

  1. Sangkar Meterorologi

Sangkar meteorologi merupakan sebuah bangunan berbentuk sangkar yang  terbuat dari kayu. Bangunan ini berfungsi untuk melindungi peralatan meteorologi dari hujan dan radiasi panas langsung dari luar.

Beberapa standar ketentuan dari sangkar meteorologi saat ini adalah sebagai berikut:

  • Lokasi sekitar sangkar meteorologi berupa lahan lapang bebas dari bangunan ataupun pohon yang dapat menghalangi sinar matahari.
  • Terbuat dari kayu dan di cat putih. Hal ini dilakukan agar warna putih pada cat memantulkan kembali radiasi dari matahari sehingga tidak langsung mengenai termometer.
  • Pintu sangkar dibuat menghadap utara dan selatan. Hal ini dilakukan karena gerak semu matahari adalah dari timur ke barat, dengan demikian pada saat pengamatan tidak ada radiasi langsung matahari yang masuk kedalam sangkar sehingga nilai parameter terukur merupakan nilai asli unsur udara dekat permukaan.
  • Dinding sangkar dibuat berventilasi/berkisi-kisi agar sirkulasi udara lancar untuk mengalirkan udara masuk dan keluar.
  • Ketinggian bangunan ± 2 meter.

Gambar 2. Sangkar Meteorologi

Peralatan meteorologi yang terdapat di dalam sangkar meteo terdiri dari : termometer maksimum, termometer minimum, termometer bola kering dan termometer bola basah.

Termometer bola kering. Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu udara permukaan. Termometer ini terdiri dari tabung gelas yang di dalamnya terdapat pipa kapiler yang berisikan air raksa. Ketika suhu naik, maka air raksa akan memuai dan menunjukan skala suhu pada lingkungan.

Termometer bola basah. Termometer ini digunakan untuk mengukur titik embun dalam udara. Termometer ini sama seperti termometer bola kering, yang membedakannya adalah termometer ini bolanya dilapisi dengan kain yang dijaga agar selalu basah. Temometer bola basah mengukur suhu yang dibutuhkan untuk menguapkan air di kain tersebut. Ketika kelembaban udara kecil, maka air akan mengambil panas dari termometer tersebut sehingga suhu pada termometer bola basah akan menurun. Itulah mengapa saat siang hari selisih antara bola kering dan bola basah cukup jauh dibandingkan malam hari. Selisih dari suhu termometer bola kering dan bola basah digunakan untuk menentukan kelembaban udara/ relative humidity.

Termometer maksimum. Termometer ini digunakan untuk mengetahui suhu maksimum pada lingkungan sangkar selama satu hari. Termometer ini menggunakan air raksa sama halnya seperti termometer bola kering/basah, yang membedakan adalah pada termometer ini terdapat celah yang disebut contriction. Celah inilah yang membuat air raksa tidak akan menyusut ketika suhu udara turun karena air raksa tersumbat oleh celah ini, jadi suhu yang terukur pada termometer ini akan tetap pada skala suhu tertinggi. Ketika akan digunakan ulang, termometer ini dapat dikalibrasi kembali dengan cara mengibaskan termometer kearah contriction/ kearah bawah sehingga air raksa dapat kembali pada suhu yang sebenarnya.

Termometer minimum. Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu terendah dalam satu hari pada lingkunan. Berbeda dengan termometer maksimum, termometer ini menggunakan alkohol. Alkohol digunakan karena karakteristiknya cocok untuk mengukur suhu rendah karena titik beku alkohol yang lebih rendah dari air raksa. Didalam pipa kapiler yang berisikan alkohol terdapat jarum index yang akan menunjukan skala suhu minimum. Ketika suhu menurun maka index ini akan mendekati skala minimum karena terdorong oleh permukaan alkohol. Termometer ini diletakkan sedikit miring kebawah agar index selalu menunjukan suhu terendah.

2. Penakar Hujan Hellman

Penangkar hujan ini adalah penangkar hujan yang merupakan tipe recording.

Gambar 3. Penakar Hujan Hellman

Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air hujan ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat atau naik keatas. Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakannya selalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada pias yang diletakan/digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh atau mencapai 10 mm (dapat dilihat pada lengkungan selang gelas), pena akan mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak lengkungan selang gelas, maka berdasarkan sistem siphon otomatis (sistem selang air), air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung. Bersamaan dengan keluarnya air, tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias kembali ke 0 mm. Jika hujan masih terus-menerus turun, maka pelampung akan naik kembali seperti diatas. Jadi setiap terisi 10 mm, pelampung akan turun dan pena pias akan berada pada titik 0 mm. Cara mengetahuinya adalah dengan menambahkan seluruh jumlah CH yang terjadi.

3. Penakar Hujan OBS

Berbeda dengan tipe Hellman, Penangkar hujan tipe Observatorium tidak menggunakan pias untuk mengukur curah hujan. Penangkar hujan tipe ini menggunakan gelas ukur untuk menentukan jumlah curah hujan. Cara menentukan jumlah curah hujan adalah dengan menjumlahkan hasil pembahacaan gelas ukur selama hujan terjadi.

Gambar 4. Penakar Hujan OBS

4. Campbell Stokes

Campbell stock adalah berupa bola kaca yang digunakan untuk menghitung lamanya penyinaran matahari selama satu hari. Bola kaca ini bertujuan untuk mengumpulkan cahaya matahari menjadi satu titik fokus, sehingga mampu memberi bekas kepada pias yang dipasang pada campbells stokes. Lamanya penyinaran matahari ditunjukan oleh bagian pias yang terbakar.

Gambar 5. Campbell Stokes

5. Panci Penguapan

Panci penguapan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah penguapan yang terjadi selama selang waktu tertentu.

Gambar 6. Panci Penguapan

Dalam panci penguapan terdapat beberapa bagian yang memiliki fungsi masing-masing.

  1. Hook gauge : Alat ini berbentuk seperti kail. Alat ini berguna untuk menghitung tinggi air pada panci penguapan. Untuk mengukur tingginya, letakkan hook gauge pada tempatnya (StillWell). Setelah itu atur supaya ujung kail berada tepat pada permukaan air. Setelah itu baca skala yang tertera pada hook gauge.
  2. StillWell : Alat ini merupakan tempat atau wadah untuk meletakkan hook gauge, dan untuk menjaga permukaan air tetap tenang.
  3. Cup Anemometer : Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan rata-rata harian. Alat ini diletakkan dengan ketinggian 0.5m.
  4. Termometer Apung : Alat ini terdiri dari termometer maksimum dan minimum. Digunakan untuk mengukur suhu maksimum dan minimum permukaan air dalam panci.

6. Anemometer

Anemometer merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui arah dan kecepatan angin. Untuk mengetahui arah angin, dalam anemometer terdapat alat yang disebut Wind Vane. Alat ini berfungsi untuk mengetahui arah dari mana angin bertiup. Alat ini terdiri dari ujung dan ekor.  Saat angin bertiup dari arah utara, Maka ekor Wind Vane akan terdorong dari arah utara ke Selatan sehingga ujung depan Wind Vane akan berubah arah menuju arah utara yang merupakan arah datangnya angin. Sedangkan untuk mengetahui nilai kecepatan angin, menggunakan Cup Anemometer. Cup Anemometer terdiri dari 3 piringan yang seimbang antar sudutnya. Hal ini bertujuan untuk mengetahui besar kecepatan angin. Karena terdapat 3 buah piringan Cup, maka Cup anemometer akan tetep berputar pada arah yang sama walaupun angin bertiup dari arah yang berbeda-beda.  Dalam pengamatan unsur cuaca angin, Anemometer dipasang di atas permukaan setinggi 10 m.

Gambar 7. Anemometer

7. Automatic Weather Station  (AWS)

Automatic Weather Station (AWS) merupakan bentuk kesatuan dari rangkaian sensor yang dipadukan dan secara otomatis merekam data meteorologi seperti suhu, tekanan, kelembaban, penyinaran matahari, curah hujan, dan angin yang kemudian akan diubah (ditampung) dalam Data Logger sehingga dapat dimonitoring melalui komputer server dan diakses secara online.

Gambar 8. Automatic Weather Station (AWS)

AWS pada umumnya dipasang pada ketinggian 10 meter diatas permukaan tanah dan bebas dari bangunan. Display akan menampilkan langsung hasil data yang dikirimkan melalui sensor. Pencatatan data cuaca dapat diatur / diprogram sesuai dengan kebutuhan, tergantung dengan kebutuhan dan keinginan kita akan melakukan pencatatan data setiap 10 menit sekali, 30 menit sekali, dan seterusnya. Kemudian kita dapat memanggil data yang tersimpan pada Data Logger melalui Data Collect (Mengambil dari Data Logger ke komputer). Fungsi utama AWS adalah konversi pengukuran elemen meteorologis menjadi sinyal listrik melalui sensor, pemrosesan dan transformasi sinyal ini menjadi data meteorologi, merekamnya dan/atau mentransmisikan informasi yang dihasilkan.

Sistem AWS merupakan sistem pengamatan data meteorologi secara otomatis yang terdiri dari :

  1. Sensor dan Interface sensor

Dapat menangkap (sense) perubahan pada parameter meteorologi; range pengukuran, resolusi, ketidakpastian dan response time.

  1. Data collection unit (DCU) dan Analog to Digital Converter (ADC) : Mengumpulkan (collect) data dari output sensor dalam bentuk engineering unit, (ex: ohm, ampere, voltage) dan mengubahnya ke dalam bentuk satuan meteorologi (ex: knots, derajat, Celsius).
  2. Central control and processing unit : Menerima data dari data collection unit (DCU), menghasilkan laporan dan pesan meteorologi, mengirimkan ke lokal atau remote, dan penyimpanan data/ log file.
  3. Display unit : Menampilkan data meteorologi apabila diperlukan.
  4. Communication interface : Melakukan komunikasi antara DCU, CPU dan terminal remote / local.
  5. Power supply : Catu daya digunakan untuk mencatu data logger, modem dan beberapa tipe sensor.

8. Alat Pengukur Kualitas Udara (Particulate Matter  PM10)

Partikulat (PM10) adalah Partikel udara yang berukuran lebih kecil dari 10 mikron (mikrometer). Nilai Ambang Batas (NAB) adalah Batas konsentrasi polusi udara yang diperbolehkan berada dalam udara ambien. NAB PM10 = 150 µgram/m3.

Pengukuran kualitas udara yang dilakukan oleh Stasiun Meteorologi H. Asan Kotawaringin Timur menggunakan alat Continuous Ambient Particulate Monitor merk Thermo Scientific-USA model:5014i yang diseting untuk melakukan pengamatan PM10 setiap 10 menit disertai dengan data waktu pengamatan, suhu, dan kelembaban udara. Cara kerja alat ini menggunakan prinsip radiometrik attenuasi beta melalui filter tape untuk mengetahui partikel ambien yang terkumpul. Model 5014i mengukur emisi partikel alfa dari aerosol ambien yang diambil.

Gambar 9.  Alat Ukur Kualitas Udara

9. Barometer Digital

Alat ini digunakan untuk mengetahui perbedaan tekanan.

Gambar 10. Barometer Digital

10. Automatic Weather Observing System (AWOS)

Automatic Weather Observaton System (AWOS) adalah peralatan meteorologi yang umumnya digunakan di bandara. AWOS yang terdapat di Stasiun Meteorologi H. Asan Kotawaringin Timur merupakan AWOS Kategori II. AWOS dilengkapi beberapa sensor seperti sensor suhu dan kelembaban, sensor tekanan, sensor curah hujan, sensor arah dan kecepatan angin, sensor radiasi matahari dan dilengkapi dengan alat ukur visibility (jarak pandang mendatar) dan ceilometer (alat pengukur tinggi dasar awan).  Masing-masing sensor akan mendeteksi parameter cuaca, kemudian data tersebut akan diolah melalui datalogger yang nantinya akan dikirimkan ke komputer server untuk ditampilkan dalam bentuk data jadi.

Gambar 11. Automatic Weather Observing System (AWOS)

Pengukuran angin permukaan

Angin permukaan secara garis besar terdiri dari dua vector yang direpresentasikan dengan arah dan kecepatan angin. Satuan kecepatan angin secara umum adalah knot dan meter per second (m/s), Satuan untuk arah angin adalah derajat dengan range antara 0º – 360º. Pada umumnya, peralatan wind yang terbaca diharapkan dapat merepresentasikan untuk area yang luas. Untuk itu pemasangan sensor angin tersebut diletakkan pada ketinggian 10 meter. Diharapkan jarak antara sensor dengan penghalang minimal 10 kali tinggi penghalang. Sensor angin yang digunakan pada AWOS adalah Sensor wind ultrasonic. Sistem ini mengukur perbedaan waktu antara gelombang ultrasonic di udara dan sinyal reference. Perubahan atau hembusan udara akan mengakibatkan fase gelombang ultrasonic akan mendahului atau terlambat terhadap sinyal reference.

Gambar 11. Ultrasonic Wind Sensor

Pengukuran tekanan udara

Tekanan atmosfir di permukaan adalah tekanan per unit area P = F/A . Satuan dasar tekanan atmosfir adalah pascal (Pa) atau (Newton per square meter). Untuk aplikasi meteorologi ditambahkan awalan hecto menjadi hectopascal (hpa). Hpa setara dengan milibar (mbar). Sensor tekanan yang digunakan pada AWOS adalah Barometer elektronik. Barometer elektronik menggunakan tranducer untuk merespon tekanan udara menjadi sinyal elektronik dalam bentuk sinyal tegangan digital.

Gambar 12. Barometric Pressure Sensor

Pengukuran hujan

Sensor hujan yang digunakan pada AWOS adalah Tipping bucket. Digunakan untuk mengukur akumulasi total hujan dan rate hujan namun mempunyai kekurangan bahwa error nonliniernya besar apalagi kalau dalam kondisi hujan besar, akurasi kurang baik. Namun prinsip operasi peralatan tipping bucket sangat simple, dimana wadah (bucket) dibagi dalam dua bagian terpisah yang seimbang. Penakar hujan tipping bucket ini sangat cocok untuk Automatic weather station yang menggunakan metode digital. Pulsa yang dihasilkan oleh kontak switch dapat dimonitor oleh data logger dan akumulasi total dalam periode tertentu dapat digunakan untuk menentukan curah hujan.

Gambar 13. Tipping Bucket

Pengukuran temperature dan kelembaban

Sensor temperature dan kelembaban yang digunakan pada AWOS dilindungi agar tidak terkena cuaca langsung dari luar. Berikut adalah 2 contoh pelindung pada sensor temperature dan kelembaban.

  1. SARS (Self-Aspirated Radiation Shield)

Gambar 14. SARS

2. MARS (Motor-Aspirated Radiation Shield)

Gambar 15. MARS

Pengukuran tinggi dasar awan

Sensor yang digunakan adalah ceilometer. Ceilometer menggunakan prnsip LIDAR (Ligth Detection and Ranging) yaitu sensor jarak jauh menggunakan cahaya untuk menemukan jarak dan informasi suatu obyek. Jarak menuju obyek ditentukan dengan mengukur selang waktu antara transmisi dan deteksi sinyal yang dipancarkan. Perubahan komposisi cahaya yang diterima dari sebuah target ditetapkan sebagai sebuah karakter objek.

Gambar 15. Ceilometer

Pengukuran penyinaran matahari

Sensor yang digunakan adalah pyranometer

Gambar 16. Pyranometer

11. Radar Cuaca

Radio Detection and Ranging (Radar) adalah sistem penginderaan jauh aktif yang memiliki prinsip kerja dengan mentransmisi gelombang elektromagnet melalui antena, setelah mengenai target gelombang tersebut oleh antena akan dipantulkan kembali dan diterima sebagai echo, untuk selanjutnya akan diproses sehingga menghasilkan gambar atau citra pada layar monitor.

Citra radar cuaca menggambarkan potensi intensitas curah hujan yang dideteksi oleh radar cuaca. Pengukuran intensitas curah hujan (presipitasi) oleh radar cuaca berdasarkan seberapa besar pancaran energi radar yang dipantulkan kembali oleh butiran-butiran air di dalam awan dan digambarkan dengan produk Reflectivity yang memiliki besaran satuan dBZ (decibel). Makin besar energi pantul yang diterima radar maka makin besar juga nilai dBZ, dan semakin besar nilai dBZ reflectivity menunjukkan intensitas hujan yang terjadi semakin besar.

Skala dBZ pada legenda berkisar 5 – 75 yang dinyatakan dengan gradasi warna biru langit hingga ungu muda. Jika gradasi warna semakin ke arah ungu maka semakin tinggi intensitas hujannya. Kisaran intensitas hujan berdasarkan skala warna dBZ dan mm/jam disajikan seperti dalam tabel berikut: Skala dBZ pada legenda berkisar 5 – 75 yang dinyatakan dengan gradasi warna biru langit hingga ungu muda. Jika gradasi warna semakin ke arah ungu maka semakin tinggi intensitas hujannya. Kisaran intensitas hujan berdasarkan skala warna dBZ dan mm/jam disajikan seperti dalam tabel berikut:

Kategori Intensitas Hujan Nilai dBZ

mm/jam

Hujan ringan (light rain)

25 s/d 35

1 s/d 5

Hujan sedang (moderate rain)

35 s/d 45

5 s/d 10

Hujan lebat (heavy rain)

45 s/d 55

10 s/d 20

Hujan sangat lebat (very heavy rain)

>55

>20

Gambar 17. Citra Radar

Stasiun Meterologi H. Asan Kotawaringin Timur menggunakan data radar dari Radar Cuaca Palangkaraya dan Radar Cuaca Pangkalan Bun. Hal ini dikarenakan kedua radar tersebut sudah mencakup wilayah Kotawaringin Timur, Katingan, dan Seruyan.

12. Lightning Detector

Lightning Detector adalah peralatan yang digunakan untuk mendeteksi dan memonitoring petir. Alat ini memiliki cara kerja yaitu dengan menangkap frekuensi dari arus  petir, dimana pada saat petir menyambar maka frekuensi gelombang dari petir tersebut yang berada pada lapisan ionosphere di tangkap oleh sensor dan dirubah kedalam bentuk data digital. Data Petir biasa digunakan untuk membuat peta kerapatan sambaran petir. Untuk saat ini Stasiun Meterologi H. Asan Kotawaringin Timur masih menggunakan hasil pantauan Lightning Detector Pangkalan Bun.

Gambar 18. Tampilan Monitoring Petir

Unduh disini : Peralatan Meteorologi