INVESTIGASI PENYEBAB ANOMALI CURAH HUJAN TERKAIT PENGARUH SEA BREEZE PADA JUNI JULI AGUSTUS 2022 DI WILAYAH HALMAHERA UTARA TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh VINA SABRINA NIM: 22421302 (Program Studi Magister Sains Kebumian) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Januari 2024 ii ABSTRAK INVESTIGASI PENYEBAB ANOMALI CURAH HUJAN TERKAIT PENGARUH SEA BREEZE PADA JUNI JULI AGUSTUS 2022 DI WILAYAH HALMAHERA UTARA Oleh Vina Sabrina NIM: 22421302 (Program Studi Magister Sains Kebumian) Kejadian hujan pada periode Juni-Juli-Agustus (JJA) 2022 di wilayah Halmahera Utara sering kali tidak terprediksi dengan baik dalam model prakiraan cuaca skala regional. Hal ini diduga karena adanya pengaruh sirkulasi lokal yang dapat menyebabkan terjadinya hujan pada periode tersebut. Fenomena lokal yang dapat mempengaruhi dinamika cuaca di wilayah pesisir adalah sirkulasi angin laut / Sea Breeze Circulation (SBC). Pada penelitian sebelumnya, diketahui bahwa terdapat perbedaan pola spasial curah hujan di sekitar pesisir pulau besar dan pulau kecil yang pola diurnal curah hujannya dipengaruhi oleh SBC. Pada pulau besar intensitas hujan paling maksimum terjadi di daerah pegunungan, sementara pada pulau kecil terjadi di tengah pulau. Hal tersebut sesuai dengan kondisi topografi dan morfologi garis pantai wilayah Halmahera Utara. Pada penelitian ini, dilakukan analisis terhadap kondisi klimatologi dan sinoptik menggunakan data reanalisis serta analisis terhadap data observasi dari stasiun dekat pesisir dan di dalam pulau untuk membuktikan bahwa kejadian hujan pada JJA 2022 dipengaruhi oleh faktor lokal. Kemudian verifikasi data luaran model dengan data observasi stasiun meteorologi dilakukan dengan perbandingan spasial data luaran model dan data observasi radar, perbandingan nilai parameter secara diurnal serta melalui perhitungan statistik menggunakan metode Root Mean Square Error (RMSE) untuk mengukur kemampuan model dalam memprediksi cuaca. Tahap terakhir adalah menyimulasikan fenomena atmosfer dan kondisi meteorologi tersebut menggunakan model Weather Research and Forecasting (WRF) dengan metode downscaling tiga domain untuk meningkatkan resolusi luaran model agar dapat mengungkap dinamika proses terjadinya hujan dan hubungannya dengan topografi dan SBC pada periode tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi klimatologi pada periode tersebut memiliki rata-rata curah hujan yang mengalami penurunan, namun masih terdapat potensi terjadinya aktivitas konvektif, aliran angin sinoptik yang lemah namun kondisi atmosfer tidak stabil dan berpotensi meningkatkan aktivitas konvektif. Berdasarkan hasil observasi terdapat anomali curah hujan pada beberapa sampel hari hujan dibandingkan dengan kondisi rata- rata curah hujan pada periode JJA 2022. Pada sampel hari hujan yang digunakan terjadi perubahan kondisi paremeter meteorologi berupa penurunan suhu udara permukaan, peningkatan kelembapan relatif dan peningkatan kecepatan angin yang iii menandakan adanya pengaruh SBC. Hasil verifikasi menunjukkan bahwa model WRF dengan peningkatan resolusi mampu menyimulasikan kondisi cuaca pada periode JJA 2022 dengan baik dalam menggambarkan variasi diurnal berbagai parameter cuaca serta dalam menggambarkan pola spasialnya. Hasil luaran model menunjukkan bahwa hujan yang terjadi pada periode JJA 2022 disebabkan karena pengaruh topografi terhadap SBC. Pada pagi hari wilayah pesisir masih dipengaruhi oleh angin darat, ketika daratan mengalami pemanasan angin laut mulai berpropagasi kedalam pulau dan menyebabkan perubahan kondisi meteorologi seperti peningkatan mixing ratio, curah hujan, penurunan kelembapan relatif dan suhu udara permukaan. Curah hujan paling lebat terjadi di tengah pulau dekat pegunungan. Hal ini disebabkan oleh keberadaan topografi yang menyebabkan masa udara tertahan. Keberadaan topografi kompleks di wilayah Halmahera Utara berupa variasi topografi berperan dalam menghambat propagasi SBC yang menyebabkan terbentuknya konvergensi angin laut setelah SBC melewati pegunungan, keberadaan konvergensi angin laut membentuk deep convection di atas pegunungan yang ditandai dengan keberadaan lapisan lembap yang tebal di atas pegunungan dan menghasilkan hujan. Kompleksitas morfologi garis pantai dalam hal ini keberadaan teluk dan pulau yang dekat dengan pulau Halmahera menyebabkan aliran angin mengalami divergensi di bagian timur Halmahera Utara dan mendorong terjadinya konvergensi di bagian Utara. Oleh karena itu SBC dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam penyusunan prediksi cuaca dan peringatan dini cuaca ekstrem di wilayah Halmahera utara khususnya pada periode JJA. Kata kunci : Sea breeze, Topografi, curah hujan, WRF iv ABSTRACT INVESTIGATION OF RAINFALL ANOMALIES RELATED TO SEA BREEZE INFLUENCE IN JUNE JULY AUGUST 2022 IN NORTH HALMAHERA By Vina Sabrina NIM: 22421302 (Master’s Program in Earth Sciences) Rainfall events in the June-July-August (JJA) 2022 period in the North Halmahera region are often not well predicted in regional scale weather forecast models. This is thought to be due to the influence of local circulation that can cause rain to occur during this period. A local phenomenon that can affect weather dynamics in coastal areas is the Sea Breeze Circulation (SBC). In previous research, it is known that there are differences in spatial patterns of rainfall around the coast of large islands and small islands whose diurnal patterns of rainfall are influenced by SBC. On large islands, the maximum rain intensity occurs in mountainous areas, while on small islands it occurs in the center of the island. This is in accordance with the topography and morphology of the coastline of North Halmahera. In this study, analysis of climatological and synoptic conditions using reanalysis data and analysis of observational data from stations near the coast and inside the island to prove that rainfall events in JJA 2022 are influenced by local factors. Then verification of model output data with meteorological station observation data is carried out by spatial comparison of model output data and radar observation data, comparison of diurnal parameter values and through statistical calculations using the Root Mean Square Error (RMSE) method to measure the ability of the model to predict weather. The final stage is to simulate the atmospheric phenomena and meteorological conditions using the Weather Research and Forecasting (WRF) model with a three-domain downscaling method to increase the resolution of the model output in order to reveal the dynamics of the rainfall process and its relationship with topography and SBC in that period. The results showed that climatological conditions in that period had a decreased average rainfall, but there was still the potential for convective activity, weak synoptic wind flow but unstable atmospheric conditions and the potential to increase convective activity. Based on the observation results, there are rainfall anomalies in several rainy day samples compared to the average rainfall conditions in the JJA 2022 period. In the rainy day sample used, there was a change in meteorological paremeter conditions in the form of a decrease in surface air temperature, an increase in relative humidity and an increase in wind speed indicating the influence of SBC. The verification results show that the WRF model with increased resolution is able to simulate weather conditions in the 2022 JJA period well in describing diurnal variations in various weather parameters and in describing their spatial patterns. The model output results show that the rain that occurred in the JJA 2022 period was caused by the influence of topography on SBC. In the morning the coastal area is still influenced v by land winds, when the land warms up the sea breeze begins to propagate into the island and causes changes in meteorological conditions such as an increase in mixing ratio, rainfall, decrease in relative humidity and surface air temperature. The heaviest rainfall occurs in the center of the island near the mountains. This is due to the presence of topography that causes air mass to be retained. The existence of complex topography in the North Halmahera region in the form of topographic variations plays a role in inhibiting SBC propagation which causes the formation of konvergensi angin laut after SBC passes through the mountains, the existence of konvergensi angin laut forms deep convection over the mountains which is characterized by the presence of a thick moist layer over the mountains and produces rain. The morphological complexity of the coastline in this case the existence of bays and islands close to the island of Halmahera causes the wind flow to diverge in the eastern part of North Halmahera and drives convergence in the North. Therefore, SBC can be used as a consider material in the preparation for weather forecasting and early warning of extreme weather in the North Halmahera region, especially in the JJA period. Keywords: Sea breeze, Topography, rainfall, WRF vi INVESTIGASI PENYEBAB ANOMALI CURAH HUJAN TERKAIT PENGARUH SEA BREEZE PADA JUNI JULI AGUSTUS 2022 DI WILAYAH HALMAHERA UTARA Oleh: Vina Sabrina NIM: 22421302 Institut Teknologi Bandung Menyetujui, Tim Pembimbing Bandung, 15 Januari 2024 vii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat di tulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Sabrina, V. (2024): Investigasi Penyebab Anomali Curah Hujan Terkait Pengaruh Sea Breeze Pada Juni Juli Agustus 2022 di Wilayah Halmahera Utara, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Sabrina, V. (2024): Investigation of Rainfall Anomalies Related to Sea Breeze Influence in June July August 2022 in North Halmahera, Master’s Thesis, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. viii Karya tulis ini Saya persembahkan untuk orang tua Saya, untuk Mama tercinta Ibu Elmi kurniati yang tidak pernah putus mendoakan Saya, yang paling menerima Saya baik dalam kondisi senang maupun susah, yang selalu menemani Saya bahkan di hari-hari sulit. Terkhusus untuk Papa Saya, Almarhum Bapak Tandi Budianto yang telah berpulang, semoga karya tulis ini bermanfaat, karya tulis ini hanyalah setitik kecil perjuangan dalam menimba amal di dunia, namun besar harapan Saya agar kebermanfaatannya dapat bernilai baik sebagai amal jariyah yang mengalir untuk Papa, karena tidak ada hal yang paling membahagiakan bagi seorang anak selain bisa menjadi sebab bagi orang tuanya masuk ke surga. Teruntuk suami Saya tercinta, Aa Arief Danial Rahman, terima kasih atas doa, dukungan moral, dorongan semangat dan motivasi yang diberikan kepada Saya, melalui perjalanan menempuh pendidikan ini semoga Saya dapat menjadi madrasatul ula yang baik bagi anak-anak kami kelak, Aamiin.