Penakar Hujan Tipping Bucket

ANALISIS CURAH HUJAN TAK TERUKUR MENGGUNAKAN
PENAKAR HUJAN TYPE TIPPING-BUCKET

Suharti
Stasiun Meteorologi Cilacap

Abstract
Rainfall is one of the elements of weather whose data can be obtained by measuring it using a rainfall gauge, so that the number can be found in units of millimeters (mm). Many types of rainfall gauges, both automatic and manual, are type of tipping bucket and OBS type (observatory). This study aims to calculate how much the level of difference between the OBS tool and typping-bucket. The results of the comparison of rainfall measurement data with the OBS type measuring instrument with tipping bucket there is a significant difference that is an average of 3.7 mm with an average error value of 18.08%. This shows that there is unmeasured rainfall in the type tipping bucket, especially in the event of heavy rain.

Keywords: Tipping Bucket, OBS, Heavy rain

Abstrak
Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang datanya dapat diperoleh dengan cara mengukur dengan menggunakan alat pengukur curah hujan, sehingga dapat diketahui jumlahnya dalam satuan milimeter (mm). Banyak jenis alat pengukur curah hujan baik otomatis maupun manual diantaanya adalah type tipping bucket dan type OBS (observatorium). Penelitian ini bertujuan untuk menghitung seberapa besar prosentse tingkat perbedaan antara alat OBS dengan typping-bucket. Hasil perbandingan data pengukuran curah hujan dengan alat ukur type OBS dengan tipping bucket terdapat selisih yang cukup signifikan yaitu  rata-rata 3.7 mm dengan rata-rata nila error sebesar 18.08 %. Hal menunjukan adanya curah hujan yang tidak terukur pada alat type tipping bucket terutama pada kejadian hujan lebat.

Kata kunci : Tipping Bucket, OBS, Hujan lebat

1.   Pendahuluan
Hujan merupakan salah satu fenomena alam yang terdapat dalam siklus hidrologi dan sangat dipengaruhi iklim. Keberadaan hujan sangat penting dalam kehidupan, karena hujan merupakan salah satu sumber air yang dapat mencukupi kebutuhan air yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup.
Berbagai  aplikasi  klimatologi  dan  hidrologi  di  bidang  pertanian,  perkebunan  serta  industri pertanian sangat bergantung pada hujan. Data curah hujan merupakan input utama untuk model  simulasi  curah  hujan-aliran  permukaan  ( rainfall-runoff )  untuk  aplikasi  hidrologi perkotaan.   Desain   dan   analisis   sistem   drainase   perkotaan   sangat   dipengaruhi   oleh ketidakpastian  data  intensitas  curah  hujan  dan  durasi  yang  tercatat (W.  Schilling, 1991). 
Beberapa jenis pengukur curah hujan yang telah dikembangkan diantaranya jenis Weighing, kapasitansi, tipping-bucket,  optik,  dan  lain-lain (F. V. Brock dan S. J. Richardson, 2001).  Namun,  jenis  pengukur  curah hujan  tipping-bucket  lebih  sering  digunakan  untuk  pengukuran  curah  hujan  karena  sederhana  dan tahan  lama,  dapat  dipasang  di  daerah  terpencil,  dapat  dihubungkan  dengan  berbagai  alat pemantau  dan  pencatat  data,  serta  harganya  relatif  murah.  Lembaga  seperti  Badan Metereologi  Amerika,   Survey   Geologi   Amerika   serta   Dinas   Kehutanan Amerika dan lembaga-lembaga lain di dunia menggunakan pengukur curah hujan tipping-bucket untuk pengukuran  curah  hujan  berbasis  darat  (Habib, W at all 2001). 
Stasiun Meteorologi Cilacap memiliki beberapa alat pengukur curah hujan yang masih beroperasi dan terletak di taman alat meteorologi  diantaranya type hylman, type tipping bucket, dan type OBS (ombrometer). Dari ketiga alat pengukur curah hujan tersebut type tipping-bucket sudah terhubung ke display yang berada di ruang observasi sehingga secara real time jika terjadi hujan dapat termonitor tanpa harus mengukur curah hujan di taman alat. Berbeda dengan alat type hellman dan OBS, type hellman harus mengganti pias sekali dalam periode 24 jam sedangkan OBS harus diukur dengan menggunakan gelas ukur berskala dengan satuan milimeter (mm).
Dalam kegiatan operasionalnya di Stasiun Meteorologi Cilacap jika terjadi hujan masih tetap melakukan pengukuran curah hujan dengan mengunakan alat ukur type OBS maupun type hellman. Hal ini dilakukan dengan alasan pengukuran menggunakan alat pengukur type OBS tingkat kesalahannya relatif kecil terutama jika terjadi hujan lebat dibandingkan dengan typping-bucket yang berbasis elektronik. Dalam penulisan ini bertujuan untuk menghitung seberapa besar prosentse tingkat perbedaan antara alat OBS dengan typping bucket.

2.   Tinjauan Teori

2.1 Curah Hujan
Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang datanya diperoleh dengan cara mengukur dengan menggunakan alat penakar hujan, sehingga dapat diketahui jumlahnya dalam satuan milimeter (mm). Curah hujan 1 mm adalah jumlah air hujan yang jatuh dipermukaan per satuan luas (m2) dengan catatan tidak ada yang menguap, meresap atau mengalir. Curah hujan sebesar 1 mm setara dengan 1 liter/m2 (Aldrian dan karmini, 2011).

2.2 Pengukur Hujan Type Tipping-Bucket (TB)

Alat ukur curah hujan tipe tipping-bucket terdiri dari tiga bagian. Bagian pertama adalah bagian penerima air hujan yang terdiri dari bagian penampung air hujan yang berbentuk kerucut serta bagian penerima tetesan dari penampung air hujan yang berbentuk tabung kecil terpancung atau lebih dikenal dengan istilah tipping bucket.
Bagian kedua adalah sensor yaitu reed switch, sedangkan bagian terakhir adalah bagian pengolah data yang terdiri dari mikrokontroler dan PC. Bagian penting dari pengukur curah hujan adalah bagian TB yang akan menghasilkan data yang kemudian diolah dan disajikan sebagai data curah hujan. Bagian TB ini berbentuk dua buah tabung kecil terpancung seperti terlihat pada Gambar 1.

 

Gambar 1a. Desain pengukur curah hujan tipe Tipping-Bucket


Gambar 1b. Pengukur curah hujan tipe Tipping-Bucket

Ketika hujan turun, tetes air hujan dikumpulkan di bagian kerucut kemudian mengalir ke bagian TB yang terletak di bawah kerucut. Ketika salah satu dari TB yang pada keadaan awal berada di atas ini dipenuhi oleh air hujan, bagian ini menjadi tidak seimbang dan turun ke bawah, mengosongkan air dalam TB dan membuangnya ke saluran pembuangan, kemudian TB yang lain akan naik dan menerima tetesan seperti TB sebelumnya. TB ini dibuat dengan toleransi yang ketat untuk menghasilkan data curah hujan yang tepat. Selain itu, akurasi dari pengukur curah hujan tipe TB akan berubah jika berada di permukaan penempatan yang tidak rata, sehingga dibutuhkan data profil permukaan tempat pengukur curah hujan ini ditempatkan (waterpass bisa digunakan untuk kebutuhan ini). Permukaan juga harus bebas dari getaran. Pada akhirnya, setiap jatuhnya TB mengaktifkan reed switch magnetik yang direkam oleh data logger ( Evita, 2010).
Pada penakar hujan tipe tipping-bucket memiliki luas mulut corong sebesar 400 m2 dan memiliki tinggi 140 cm dari permukaan tanah (Aldrian, 2011). Nilai curah hujan pada penakar hujan tipe ini dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :



Dimana :
CH adalah curah hHujan (mm)
JT adalah jumlah Tipping
V adalah volume per Tipping (ml)
L adalah luas mulut corong (cm2)

2.3  Pengukur Hujan Observatorium (OBS)
Penakar hujan observatorium mempunyai kelebihan berupa : mudah dipasangnya, mudah dioperasikannya karena langsung terukur pada gelas ukur dan pemeliharaannya juga relatif mudah karena tak ada bagian-bagian tambahan pada alat. Akan tetapi kekurangannya adalah data yang didapat hanyalah data jumlah curah hujan selama periode 24 jam. Resiko kerusakan gelas ukur dan resiko kesalahan pembacaan dapat terjadi saat membaca permukaan dari tinggi air di gelas ukur, sehingga hasilnya dapat berbeda. Bagian dari penakar hujan Observatorium seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Skema Pengukur Hujan Observatorium


Keterangan gambar :
1. Corong penakar (luas 100 cm2)
2. Tempat penampungan air hujan
3. Kran air
4. Kaki kayu yang disanggahkan ke dalam penakar
5. Pondasi/ kaki kayu
6. Pondasi beton

Pengamatan curah hujan dengan alat penakar hujan biasa dilakukan setiap hari pada pukul 07.00 waktu setempat (ws) walaupun tidak ada hujan. Pembacaan yang dilakukan menunjukkan hujan yang terjadi sejak tanggal yang sebelumnya. Misalnya : pengukuran dilakukan pada tanggal 14 Januari jam 07.00 ws, jadi dicatat pada tanggal 14 menunjukkan jumlah curah hujan yang terjadi pada 13 Januari setelah 07.00 ws sampai pada tanggal 14 jam 07.00 ws (pada saat pengukuran).
Batas permukaan air pada gelas ukur dibaca sesuai garis skala yang ada dan menyatakan jumlah curah hujan dalam satuan milimeter. Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap dan tidak mengalir. Curah hujan 1 milimeter artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air satu liter.
Tata cara pengamatan menggunakan alat penakar hujan biasa sebagai berikut :
    Buka gembok dan kran kemudian tampung curah hujan pada gelas penakar. Untuk menghindari kesalahan paralaks pada waktu pembacaan, gelas penakar harus dipegang tegak lurus supaya permukaan horizontal.     Pengukuran/ pembacaan skala pada gelas penakar sesuai dengan tinggi air dalam gelas penakar dengan tidak ada pembulatan pembacaan.
Cara pembacaan gelas ukur :
Pengukuran curah hujan setiap pagi jam 07.00 waktu setempat, melalui gelas ukur. Jumlah hujan ditulis pada tanggal/ hari penakaran setiap pagi hari. Pencatatan data hujan sesuai dengan hasil pengukuran tidak ada pembulatan masih ada satu angka di belakang koma (tidak dibulatkan ke miniskus terdekat).  Ada hujan tak terukur di bawah 0,1 mm ditulis (0), tak ada hujan ditulis tanda (-), penakar hujan rusak diberi tanda (R), tidak mengukur/ pengamatan hujan (X).





3.  Data Dan Metodologi

3.1 Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilakukan di Stasiun Meteorologi Cilacap yang merupakan Unit Pelaksana Teknis (UPT) BMKG. Setasiun Meteorologi Cilacap berada di wilayah Kabupaten Cilacap, Kecamatan Cilacap Tengah, Kelurahan Sidanegara.

3.2 Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1.   Data curah hujan yang diukur menggunakan alat pengukur type tipping-bucket bulan Desember 2018
2.   Data Curah hujan yang diukur menggunakan alat pengukur type OBS bulan Desember 2018

1.      3.3  Pengolahan Data
Data curah hujan baik yang diukur dengan alat pengukur type tipping bucket maupun type OBS dipilih data curah hujan pada kejadian hujan dengan intensitas lebat hingga sangat lebat dengan Klasifikasi seperti pada Tabel 1.





     3.4  Analisa Data
Analisa data dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengukuran curah hujan dengan alat ukur type OBS dan alat ukur type tipping bucket. Data hasil pengukuran kedua alat tersebut dihitung selisihnya dan ditentukan prosentase nilai error dengan persamaan sebagai berikut :



Dalam penelitian ini nilai terbaca adalah nilai curah hujan hasil pengukuran alat tipping bucket dan nilai sebenarnya diasumsikan  nilai curah hujan hasil pengukuran alat OBS. Batas toleransi penyimpangan untuk curah hujan <3.5% atau selisih data 0.4 mm.

  4. Hasil Dan Pembahasan

Dari hasil pengolahan data 12 kejadian hujan yang diukur menggunakan pengukur type OBS diperoleh 7 kejadian hujan  lebat dan 5 kejadian hujan sangat lebat seperti pada Tabel 2.

Selisih jumlah curah hujan pengukuran OBS dengan tipping bucket disajikan pada Tabel 3.
 

Dari tabel diatas diperoleh hasil pengukuran curah hujan hubungan antara tipping bucket dengan OBS dan menunjukan bahwa terdapat perbedaan data antara kedua type alat pengukur rata-rata curah hujan sebesar 3.7 mm. Perbedaan rata-rata jumlah curah hujan cukup  tinggi dan menunjukan adanya nilai error yang cukup signifikan seperti pada Tabel 4.






Dari tabel diatas didapatkan hasil pengukuran curah hujan hubungan antara tipping bucket dengan OBS dan dapat dilihat bahwa prosentase rata-rata nilai kesalahan mencapai 18.06 %. Didapatkan selisih rata – rata 3.7 mm dari pengukuran kedua alat tersebut.

5. Kesimpulan Dan Saran

         5.1 Kesimpulan
1.    Hasil perbandingan data pengukuran curah hujan dengan alat ukur type OBS dengan tipping bucket menunjukan adanya selisih yang cukup signifikan yaitu  rata-rata 3.7 mm dengan rata-rata nila error sebesar 18.08 %
2.    Pengukuran dengan alat type tipping bucket menunjukan adanya curah hujan yang tidak terukur terutama pada kejadian hujan lebat.

         5.2 Saran
Untuk memperoleh hasil yang maksimal perlu adanya penelitian dengan menggunakan data yang cukup.

Daftar Pustaka
W.  Schilling, 1991, ‘‘Rainfall  Data for  Urban  Hydrology:  what  do  we  need?’’  Atmospheric Res., 27, 5 – 21.
F. V. Brock dan S. J. Richardson, 2001, “Meteorological Measurement Systems”. New York: Oxford Univ. Press.
E.  Habib, W.  F.  Krajewski,  dan  A.  Kruger,2001,  “Sampling  errors  of  tipping  bucket  raingauge measurements,” AS CE J. Hydrol. Eng., 6, 159-166.
Aldrian, E.B., dan M Karmini. 2011. “Adaptasi dan Mitigasi Perubahan Iklim di Indonesia”. Pusat Perubahan Iklim dan Kualitas Udara Kedeputian Bidang Klimatologi, Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika : Jakarta.
M. Evita, H. Mahfudz, Suprijadi, M. Djamal, dan Khairurrijal, 2010. Alat Ukur Curah Hujan Tipping-Bucket Sederhana dan Murah Berbasis Mikrokontroler. J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst) vol 2.
Aldrian, E, Budiman, dan Mimin Karmini. 2011. Adaptasi dan Mitigasi Perubahan Iklim di Indonesia. Pusat Perubahan Iklim dan Kualitas Udara Kedeputian Bidang Klimatologi, Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika. Jakarta.