Hingga Bulan Maret 2016 hujan masih terus terjadi di Indonesia khususnya di wilayah monsunal Pulau Jawa. Peristiwa hujan seringkali disertai dengan guruh, atau dalam meteorologi sering dikenal sebagai thunderstorm (badai guruh). Mengenai fenomena guruh ini terdapat beberapa catatan menarik, Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah hari guruh paling tinggi di dunia. Dalam beberapa situs di internet juga disampaikan informasi bahwa tingkat sambaran petir di Indonesia sangat tinggi, di Pulau Jawa antara 20-40 hari dalam setahun terjadi petir, di Sulawesi dan Papua 40-60 hari terjadi petir, di daerah barat Pulau Sumatra 80-100 hari terjadi petir. Kota Bogor bahkan pernah tercatat dalam guiness book of world record sebagai kota petir sedunia dengan jumlah sambaran petir mencapai 1.555 kali dan 1.151 kali dalam sehari tercatat pada tanggal 6 April 2007 dan 17 November 2006. Lebih besar dibanding Brasil, Amerika Serikat, dan Afrika Selatan, masing-masing 140, 100, 60 hari per tahun (lihat informasi ini di: http://www.pusatpenangkalpetir.com/2015/05/menghitung-frekuensi-sambaran-petir-di.html, http://gudangpetir.com/data-curah-petir-di-indonesia/)
Mengapa di Indonesia banyak terjadi petir pak?
Selain Indonesia, katanya Brasil dan Afrika Selatan juga banyak terjadi petir nggih pak?
Sebelum membahas faktor yang mempengaruhi fenomena tersebut, terlebih dahulu perlu kita pahami bahwa petir adalah peristiwa alam yang spektakuler. Prof Bayong Tjasyono (2009) menjelaskan bahwa secara umum badai guruh dapat menyebabkan banjir, angin kencang, kerusakan, bahkan hilangnya nyawa. Meskipun ilmu pengetahuan tentang badai guruh belum sempurna tetapi telah dilakukan studi sejak lima puluh tahun lalu dengan menggunakan radar cuaca, radiosonde, pesawat terbang, dan sekarang dibantu dengan satelit meteorologi untuk menyelidiki struktur dan perkembangan badai guruh. Hingga saat ini proses elektrifikasi (pemuatan) awan masih terus dipelajari, meskipun fenomena petir sebagai sebagai bentuk elektrisitas telah dikenal sejak dua abad yang lalu.
Kembali ke pertanyaan mengapa banyak terjadi badai guruh di Indonesia? Perlu kita ingat kembali bahwa Indonesia merupakan negara maritim, negara kepulauan terbesar di dunia dengan 70% wilayahnya berupa laut. Dilihat dari letak astronomisnya Indonesia berada di sekitar ekuator sehingga sepanjang tahun selalu menerima insolasi dalam jumlah banyak. Kombinasi antara sifat kepulauan dengan penerimaan energi dari insolasi yang banyak sepanjang tahun menghasilkan penguapan dalam jumlah yang banyak pula. Di Indonesia banyak terbentuk awan konvektif, bahkan dapat dikatakan Indonesia merupakan ‘pabriknya’ awan konvektif yang kemudian berpengaruh terhadap kondisi atmosfer di belahan bumi yang lain. Awan konvektif ini memiliki potensi energi laten yang besar, yang selanjutnya akan menyebabkan terjadinya fenomena badai guruh.
“oooo.... saya ingat pak, di kuliah kemarin dibahas, ada tiga tempat di bumi yang konveksi troposfer dan formasi awan cumulusnya penting, yaitu Indonesia, Afrika Tengah, dan Amerika Selatan. Dari ketiga daerah tersebut, Indonesia merupakan daerah yang paling aktif oleh akibat keberadaan monsun, fenomena el nino dan la nina, bahkan faktor lokal kepulauan indonesia”
Benar... daerah dengan pembentukan awan cumuliform tentu berpotensi besar terhadap timbulnya badai guruh. Itulah sebabnya selain Indonesia, di wilayah Afrika Selatan dan Brasil juga banyak terjadi badai guruh. Lhawong temannya Indonesia sebagai daerah dengan pembentukan awan konvektif yang tinggi kok!
Sekarang yang perlu kita catat adalah bagaimana badai guruh itu terjadi. Awan guruh bermula dari terbentuknya awan konveksi. Konveksi yang menjadi sel guruh berdiameter sekitar 10 km, terdiri dari gabungan beberapa awan cumulus. Pada tingkat tumbuh dalam awan terjadi arus ke atas yang kuat, tanpa hujan karena tetes dan kristal air tertahan arus ke atas. Pada tingkat masak kristal es dan titik air sedemikian besar sehingga tidak dapat ditahan dan jatuh. Pada saat jatuh terjadi gesekan sehingga mengubah arus udara naik menjadi turun. Arus udara ke atas sebenarnya masih ada dan mencapai kekuatan terbesar pada bagian atas awan. Arus turun dijumpai pada bagian bawah awan dan dipaksa melebar sehingga menimbulkan squall. Suhu arus turun lebih rendah dari sekitarnya, mengakibatkan: arus angin dingin, squall, hujan lebat, kadang-kadang disertai hail. Setelah peristiwa tersebut badai guruh memasuki fase punah. Pada saat berlangsung badai guruh dilepaskan energi yang sangat besar dari panas latent yang terlepas pada proses kondensasi. Sebagian panas diubah menjadi energi kinetik berupa hembusan angin kuat. Peristiwa badai guruh disertai hail dan lighting walaupun hail kebanyakan meleleh.
“Terus mengenai petirnya pak?”
Baiklah, mari kita simak uraian dari Prof Bayong Tjasyono (2009) berikut ini: meskipun fenomena petir sebagai bentuk elektrisitas telah dikenal sejak dua abad yang lalu, namun proses mikrofisis pemuatan (elektrifikasi) awan itu sendiri hingga saat ini masih diperdebatkan. Dengan penyelidikan radiosonde khusus yang disebut altielectograph, telah diketahui bahwa secara rata-rata badai guruh mengandung muatan positif (~ + 24 C) pada bagian atas, muatan negatif (~ - 20 C) pada bagian bawah diatas isoterm 00 C, dan kantung kecil muatan positif (~ + 4 C) tepat di bawah paras peleburan. Kecepatan pembangkitan muatan dalam badai guruh adalah sekitar 1 coulomb km-3 menit-1. Telah ada beberapa observasi kilat dari awan panas, sebagian besar badai guruh menyebar di atas isoterm 00 C dan mengandung partikel es dan tetes kelewat dingin. Dalam banyak kasus permulaan elektrifikasi yang kuat diikuti munculnya presipitasi yang lebat di dalam awan yang berbentuk hujan es. Akibatnya beberapa teori generasi muatan di dalam badai guruh yang lebih populer menganggap bahwa presipitasi padat (solid precipitation) dalam bentuk hujan batu es memainkan peranan kunci.
Pemisahan muatan listrik di dalam awan guruh masih diperdebatkan. Sebagian peneliti berpendapat pemisahan tersebut adalah karena arus konveksi dan sebagian karena efek gravitasional. Fenomena elektrifikasi terjadi dalam awan guruh dewasa (mature). Ada dua teori elektrifikasi awan guruh yaitu teori pemberian muatan dengan induksi dan teori pemberian muatan dengan efek termoelektrik. Teori pertama mengatakan bahwa dengan adanya medan listrik cuaca cerah yang berarah ke bawah maka partikel-partikel awan dan presipitasi (padat atau cair) akan dipolarisasikan sehinga permukaan bagian atas partikel akan bermuatan negatif dan permukaan bagian bawah positif. Jika partikel awan bertumbukan dengan partikel presipitasi maka muatan negatif partikel awan dialihkan ke partikel presipitasi, sehingga partikel presipitasi bermuatan negatif dan partikel awan bermuatan positif. Mengapa muatan negatif berada di bawah? Karena partikel presipitasi bergerak ke bawah oleh efek gravitasional sedangkan partikel awan naik ke atas oleh arus udara ke atas.
Teori kedua mengatakan bahwa terdapat batu es hujan yang jatuh dalam awan dengan campuran tetes air kelewat dingin dan krisal es. Permukaan batu es hujan akan menjadi lebih panas daripada permukaan kristal es akibat panas laten pembekuan yang dilepaskan sejumlah tetes air kelewat dingin yang membentur batu es hujan. Benturan antara kristal-kristal es yang naik karena arus udara ke atas dan batu es hujan yang turun karena gravitasi akan menimbulkan elektrifikasi di dalam awan. Dalam benturan tersebut batu es yang lebih panas mendapatkan muatan negatif dan kristal es yang lebih dingin mendapatkan muatan positif. Kristal es yang ringan bergerak ke atas sehingga muatan positif berkumpul di atas, demikian pula sebaliknya. Untuk kantong muatan positif di bawah paras peleburan kemungkinan terjadi karena adanya pemberian muatan pada saat terjadi peleburan. Percikan tetes air pada waktu partikel es melebur dapat meninggalkan gelembung udara dengan muatan positif terutama dengan adanya medan listrik.
“oooo.. jadi karena awan konvektif itu tinggi, maka temperaturnya berbeda beda. Karena temperaturnya beda, maka komposisi awannya beda. Ada tetes air, tetes air kelewat dingin, ada kristal es, dan batu es hujan. Pada akhirnya masing-masing saling berinteraksi sehingga mempengaruhi perkembangan muatan listrik dalam awan. Makanya kalau ada awan konvektif ada guruh, daerah dengan pembentukan awan konvektif tinggi seperti Indonesia banyak terdapat petir. Sampun paham kulo pak... dan ternyata semua juga tidak lepas dari fenomena lapse rate nggih pak?”
Betul sekali
“lha kalau di kota-kota besar kok sepertinya banyak terjadi badai guruh. Betul nopo mboten pak? Malah sepengetahuan saya fenomena puting beliung juga terjadi di dalam kota. Ada hubungannya dengan badai guruh juga kan pak?”
Benar vrooh... menurut Prof Bayong (2009) eksistensi dan besarnya badai guruh meningkat dalam kawasan kota, jika penduduk jauh melampaui satu juta jiwa. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya emisi panas, meningkatnya emisi termal melalui urban heat island – ingat dong kuliah metklim semester 1, meningkatnya turbulensi karena perubahan wajah kota, dan meningkatnya jumlah aerosol yang diinjeksikan ke atmosfer oleh manusia kota.
