Supersaturasi dan Jungkitan Hantu di Stasiun Cuaca Kebun Kakao
Stasiun cuaca otomatis di kebun kakao pada ketinggian 450 m mengirim data setiap 30 menit. Rekaman pukul 13.00 waktu setempat menunjukkan suhu udara 31,2 °C, kelembapan relatif 103%, tekanan 1.008,2 hPa, dan kecepatan angin pada ketinggian 10 m sebesar 4,2 m/s. Penakar hujan tipe tipping bucket dengan resolusi 0,2 mm per jungkitan mencatat 47 jungkitan antara pukul 12.30 dan 13.00 saat hujan konvektif lebat, serta 12 jungkitan antara pukul 02.00 dan 04.00 ketika langit cerah dan angin tenang. Sensor suhu dan kelembapan belum dikalibrasi ulang sejak dipasang 18 bulan lalu. Tim agronomi meminta angka evapotranspirasi untuk keputusan irigasi, sedangkan tim kualitas data menemukan pola yang mencurigakan. Anda diminta memutuskan data mana yang layak dipakai dan bagaimana mengoreksinya, tanpa membuang seluruh seri pengamatan. Konstanta Magnus yang dipakai: 6,112 hPa, 17,62, dan 243,12 °C.
1. Hitung tekanan uap jenuh dan tekanan uap aktual dari data pukul 13.00, lalu simpulkan apakah data itu mungkin secara fisika dan apa tindakan Anda.
Read the worked answer
Perhitungan
e_s = 6,112 × exp[(17,62 × 31,2) / (243,12 + 31,2)] = 6,112 × exp(549,7 / 274,32) = 6,112 × 7,416 ≈ 45,3 hPa
e = (RH/100) × e_s = 1,03 × 45,3 ≈ 46,7 hPa
Interpretasi: e > e_s berarti udara supersaturasi. Kondisi ini tidak stabil; kelebihan uap langsung terkondensasi menjadi embun atau aerosol. Titik embun yang tersirat ≈ 31,9 °C, lebih tinggi daripada suhu udara, sehingga kombinasi ini menandakan kesalahan pengukuran, bukan cuaca ekstrem.
Diagnosis: sensor RH kapasitif sudah melenceng (drift lazim +1 sampai +2 persen per tahun, dan alat sudah 18 bulan tanpa kalibrasi), atau sensor suhu membaca sekitar 0,6 °C terlalu rendah sehingga e_s sebenarnya ≈ 46,7 hPa.
Tindakan: bendung RH pada 100%, tandai baris ini sebagai tidak valid, jangan pakai untuk evapotranspirasi, lakukan uji kolokasi 3 hari dengan sensor acuan, terapkan koreksi offset, lalu jadwalkan kalibrasi. Jangan hapus seluruh seri: pola harian lain masih dapat dipakai setelah uji konsistensi silang dengan stasiun terdekat.
2. Konversikan angin 10 m ke ketinggian 2 m dan jelaskan mengapa konversi ini penting sebelum angka evapotranspirasi diberikan kepada tim agronomi.
Read the worked answer
Hukum pangkat: u₂ = u₁₀ (2/10)^α, dengan α = 0,15 untuk permukaan terbuka kondisi netral.
u₂ = 4,2 × 0,2^0,15 = 4,2 × 0,786 ≈ 3,3 m/s
Mengapa penting: persamaan Penman–Monteith (FAO-56) mendefinisikan u₂ pada 2 m. Memakai 4,2 m/s langsung akan melebihkan suku aerodinamik, sehingga ET0 terlalu tinggi dan rekomendasi irigasi menjadi boros air.
Kualifikasi yang harus disampaikan: α = 0,15 hanya berlaku untuk atmosfer netral. Pada hujan konvektif siang hari atmosfer tidak stabil, α lebih kecil (sekitar 0,10), sehingga u₂ bisa mencapai ~3,5 m/s. Karena data akan dipakai untuk keputusan irigasi, laporkan rentang 3,3–3,5 m/s beserta asumsinya, bukan satu angka tunggal. Sebutkan pula bahwa angin 10 m yang tidak terekspos gangguan tajuk dapat bias rendah bila anemometer terhalang kanopi.
3. Nilai kualitas data penakar hujan: hitung intensitas hujan periode 12.30–13.00 dan bias jungkitan malam, lalu usulkan aturan koreksi yang dapat dipertanggungjawabkan.
Read the worked answer
Perhitungan
- 12.30–13.00: 47 × 0,2 = 9,4 mm dalam 30 menit → intensitas 18,8 mm/jam, kategori hujan sedang (10–20 mm/jam). Masuk akal untuk sel konvektif.
- 02.00–04.00: 12 × 0,2 = 2,4 mm saat langit cerah dan angin tenang → jungkitan palsu, lazim berasal dari embun yang mengalir ke corong atau getaran tiang.
Dampak: bias 2,4 mm dapat mencapai 20–30% dari total hari kering dan mengacaukan neraca air serta kalibrasi model tanaman.
Aturan koreksi yang diusulkan
- Tandai jungkitan dengan laju < 1 jungkitan per 5 menit ketika RH > 95% dan angin < 1 m/s sebagai tersangka embun.
- Bandingkan dengan penakar manual atau stasiun tetangga < 10 km; koreksi hanya diterapkan bila selisih sistematis terbukti.
- Catat total terkoreksi dan ketidakpastiannya dalam metadata.
- Ingat bias sebaliknya: pada hujan sangat lebat, tipping bucket cenderung under-catch 5–15% karena air hilang selama mekanisme berjungkit, sehingga koreksi embun tidak boleh diterapkan buta pada hari hujan ekstrem.