2-1 BAB 2 KAJIAN PUSTAKA 2.1 Proses Pembentukan Awan Dalam atmosfer, tetes awan (droplet) terbentuk pada aerosol yang berfungsi sebagai inti kondensasi atau inti pengembunan. Kecepatan pembentukan tetes tersebut ditentukan oleh banyaknya inti kondensasi. Proses dimana tetes air dari fasa uap terbentuk pada inti kondensasi disebut pengintian heterogen. Adapun pembentukan tetes air dari fasa uap dalam suatu lingkungan murni yang memerlukan kondisi sangat jenuh (supersaturation) disebut pengintian homogen. Pengintian homogen yaitu pembekuan pada air murni hanya akan terjadi pada suhu dibawah -40 o C. Akan tetapi dengan keberadaan aerosol sebagai inti kondensasi maka pembekuan dapat terjadi pada suhu hanya beberapa derajat dibawah 0 o C. Inti kondensasi adalah partikel padat atau cair yang dapat berupa debu, asap, belerang dioksida, garam laut (NaCl) atau benda mikroskopik lainnya yang bersifat higroskopis, dengan ukuran 0,001 - 10 mikrometer. Secara singkat proses kondensasi dalam pembentukan awan adalah sebagai berikut. Udara yang bergerak ke atas akan mengalami pendinginan secara adiabatik sehingga kelembaban nisbinya (RH) akan bertambah, tetapi sebelum RH mencapai 100% yaitu sekitar 78% kondensasi telah dimulai pada inti kondensasi yang lebih besar dan aktif. Perubahan RH terjadi karena adanya penambahan uap air oleh penguapan atau penurunan tekanan uap jenuh melalui pendinginan. Tetes air kemudian mulai tumbuh menjadi tetes awan pada saat RH mendekati 100%. Karena uap air telah digunakan oleh inti-inti yang lebih besar dan inti yang lebih kecil kurang aktif tidak berperan maka volume tetes awan yang terbentuk jauh lebih kecil dari jumlah inti kondensasi. 2-2 2.2 Buoyancy dan Convective Available Potential Energy (CAPE) Buoyancy atau gaya angkat adalah gaya ke atas yang bekerja pada sebidang udara dalam menanggapi perbedaan kerapatan antara bidang itu dan udara di sekitarnya. Gaya ini menyebabkan paket udara berakselerasi secara vertikal. Karena itu, proses buoyancy adalah dasar untuk menghasilkan konvektif dan downdraft. Beberapa faktor berkontribusi untuk menambah atau mengurangi buoyancy parsel udara. Peningkatan suhu potensial dan kadar uap air meningkatkan buoyancy, sementara air awan dan curah hujan bertindak untuk menurunkan buoyancy. Parsel udara yang lebih hangat daripada lingkungannya akan naik karna massa jenisnya yang lebih ringan dari sekitarnya. Sebagai paket udara tak jenuh yang terletak di dekat permukaan naik, suhunya akan mengikuti adiabat kering. Titik embunnya akan mengikuti garis constant mixing ratio. Ketika adiabat kering melintasi garis constant mixing ratio, udara menjadi jenuh dan kondensasi dimulai. Ini adalah Lifted Condensation Level atau LCL. Lalu parsel terus naik mengikuti garis adiabat yang lembab. Parsel udara yang naik menjadi lebih hangat dan lebih ringan dari udara di sekitarnya. Selama parsel udara naik di sepanjang adiabat yang lembab lebih hangat dari lingkungan, paket udara akan tetap lebih ringan dari sekitarnya dan akan terus meningkat. Kondisi ini disebut tidak stabil. Jika tidak ada penghalang konvektif yang menghalangi kenaikan parsel udara yang naik, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.1, LCL menjadi sama dengan Level of Free Convection atau LFC. Penghambatan konvektif atau yang dikenal dengan nama Convective Inhibition (CIN), mengakibatkan LFC mungkin lebih tinggi dari LCL, tetapi tidak pernah lebih rendah dari LCL. Alat prognostik terbaik yang dapat digunakan untuk mengantisipasi kekuatan potensial dari proses buoyancy adalah diagram termodinamika seperti diagram skew T log P. Dengan mengikuti kurva kenaikan dan penurunan parsel yang tepat, forecaster dapat menggunakan diagram skew T untuk memperkirakan kekuatan potensial dari updraft dan downdraft untuk sel konvektif. 2-3 Gambar 2.1 Diagram skew T log P (Sumber : weather.gov) Estimasi buoyancy dapat dilihat dari plot skew T log P dengan menentukan area antara profil vertikal temperatur dengan jalur kenaikan parsel di diagram skew T log P. Area yang berada di antara LFC hingga Equilibrium Level (EL) disebut Convective Available Potential Energy atau CAPE. CAPE merupakan maximum buoyancy dari parsel udara murni yang berkaitan dengan potensi kekuatan updraft dari badai. Pada diagram termodinamika seperti skew T log P, CAPE didefinisikan sebagai area positif yang terletak di antara kurva kenaikan parsel dan profil vertikal temperatur dan berada di antara LFC dan EL seperti yang digambarkan di Gambar 2.1. Semakin banyak energi potensial yang dimiliki parsel udara, semakin besar 2-4 kemungkinan parsel itu dapat diangkat cukup tinggi di atmosfer untuk menghasilkan sistem cuaca konvektif, seperti badai petir dan tornado.