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
:
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 :
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.
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
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.
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.