Apa itu meteorologi?

Meteorologi cenderung berfokus pada lapisan atmosfer Bumi yang paling bawah, yang dikenal sebagai troposfer, tempat sebagian besar peristiwa cuaca terjadi. Aplikasinya menjangkau berbagai industri, termasuk energi dan utilitas, minyak dan gas, pertanian, penerbangan, dan konstruksi.

Ilmuwan di bidang meteorologi disebut ahli meteorologi. Selain pengamatan dan prakiraan cuaca, ahli meteorologi juga mengamati tren iklim jangka panjang dan dampaknya terhadap populasi manusia. Namun, sebagian besar penelitian terkait iklim terjadi dalam bidang klimatologi.

Peradaban awal berusaha mengamati, meramalkan, dan bahkan mempengaruhi cuaca. Namun, filsuf Yunani Aristoteles sering dianggap sebagai pendiri meteorologi. Kata meteorologi berasal dari kata Yunani “meteoron,” yang berarti “semua yang terjadi di langit.” Aristoteles menulis risalah penting pertama tentang atmosfer, Meteorologica, sekitar tahun 350 Sebelum Masehi dan ini tetap menjadi rujukan penting dalam bidang ini selama hampir 2.000 tahun.

Selama abad ke-17, meteorologi mengalami revolusi ilmiah ketika filsuf, ilmuwan, dan matematikawan Prancis René Descartes menerapkan metode ilmiahnya pada topik tersebut. Meskipun relatif deduktif karena kurangnya instrumen meteorologi yang akurat, teori Descartes memantapkan meteorologi sebagai cabang fisika yang sah.

Penemuan barometer dan termometer pada abad ke-18 menandai perubahan besar dalam meteorologi. Perangkat ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur dua variabel atmosfer penting: tekanan udara dan suhu. Selama waktu ini, para ilmuwan juga mengembangkan model matematika untuk membuat prediksi cuaca yang lebih akurat.

Pada abad ke-19, inovasi seperti telegraf memungkinkan para ahli meteorologi untuk berbagi informasi dengan menggunakan kode Morse, yang mendorong pada pengembangan peta cuaca modern pertama. Peta-peta ini memberikan tampilan pola cuaca global berskala besar dan memungkinkan prakiraan cuaca yang lebih akurat.

Pada abad ke-20, kemajuan dalam fisika atmosfer menghasilkan dasar prediksi cuaca numerik modern. Ahli meteorologi Norwegia menemukan konsep massa dan front udara, yang merupakan dasar dari prakiraan cuaca saat ini.

Para ilmuwan selama Perang Dunia mengembangkan meteorologi karena operasi militer makin bergantung pada pemahaman dan prediksi kondisi cuaca. Bahkan radar, yang pada awalnya diciptakan untuk melacak arah dan kecepatan pesawat terbang dan kapal laut, digunakan kembali untuk melacak arah dan kecepatan pola cuaca.

Pada 1950-an dan 1960-an, Satellite dan model komputer dapat mengamati tekanan atmosfer dalam skala global dan menjalankan simulasi berbasis data—yang semuanya mengarah pada prakiraan cuaca yang lebih akurat. Meteorologi modern menggunakan versi canggih dari teknologi ini untuk mengamati dan memprediksi cuaca dalam waktu hampir real-time.

Setiap hari, kita mengambil keputusan berdasarkan cuaca. Terutama saat ini, seiring dengan meningkatnya frekuensi dan tingkat keparahan cuaca buruk, penting bagi masyarakat dan bisnis untuk memiliki sumber daya untuk memprediksi, merencanakan, dan bereaksi terhadap cuaca.

Bisnis mengandalkan prakiraan cuaca untuk manajemen risiko. Industri penerbangan, misalnya, menggunakan data cuaca seperti kecepatan angin dan curah hujan untuk mencari referensi terkait perencanaan dan pelacakan penerbangan. Organisasi yang memiliki armada kendaraan mempertimbangkan informasi cuaca untuk memastikan bahwa mereka tidak mengirimkan armadanya ke dalam badai. Dan perusahaan utilitas mengandalkan alat intelijen lokasi prediksi cuaca seperti LiDAR untuk mengelola jaringan listrik, mengestimasi beban listrik, dan mencegah potensi kebakaran hutan.

Ahli meteorologi dapat membantu memprediksi dan memitigasi efek buruk dari peristiwa cuaca buruk. Hal ini terjadi pada saat kerusakan akibat bencana alam global mencapai total kerugian ekonomi sebesar USD 380 miliar pada tahun 2023.¹

Menggunakan model iklim global, ahli meteorologi juga dapat melacak tren iklim yang sedang berlangsung seperti suhu bumi. Menurut Task Force on Climate-related Financial Disclosures (TCFD), perubahan kondisi iklim berpotensi berdampak pada berbagai aspek lingkungan, bisnis, dan masyarakat. Memahami risiko iklim ini dan membangun ketahanan iklim sangat penting karena negara-negara dunia bekerja sama untuk memerangi perubahan iklim dan mencapai net zero.

Ahli meteorologi adalah ilmuwan atmosfer yang dapat dikategorikan sebagai ahli meteorologi penelitian atau ahli meteorologi operasional, atau dikenal sebagai pembuat prakiraan cuaca.

Ahli meteorologi penelitian mempelajari fenomena seperti polusi udara, konveksi, dan iklim untuk lebih memahami bagaimana kondisi atmosfer memengaruhi permukaan bumi. Ahli meteorologi operasional menggabungkan penelitian tersebut dengan model matematika dan prinsip-prinsip fisika, seperti termodinamika, untuk menilai kondisi atmosfer saat ini dan di masa depan.

Ahli meteorologi tergabung dalam organisasi seperti American Meteorological Society (AMS), World Meteorological Organization (WMO), dan National Weather Service (NWS). Kelompok-kelompok ini bekerja untuk memajukan penelitian di berbagai cabang meteorologi, termasuk atmosfer, samudra, hidrologi, dan geofisika.

Sebagian besar meteorologi berkaitan dengan fenomena atmosfer, atau kejadian yang dapat diamati yang terjadi di atmosfer. Fenomena ini dapat berkisar dari munculnya kabut yang bersifat lokal hingga angin yang menyapu seluruh planet. Mengingat banyaknya peristiwa yang dapat terjadi, ada empat skala meteorologi yang digunakan ketika berbicara tentang cuaca dan fenomena atmosfer: skala mikro, skala meso, skala sinoptik, dan skala global.

Fenomena skala mikro berkisar dalam ukuran dari beberapa sentimeter hingga beberapa kilometer. Fenomena ini memiliki skala waktu yang pendek, biasanya kurang dari satu hari. Fenomena ini memengaruhi wilayah geografis yang kecil dan memengaruhi suhu dan medan wilayah tersebut. Contoh meteorologi skala mikro meliputi perpindahan panas antara tanah dan vegetasi, pergerakan polutan udara, dan kualitas udara.

Fenomena skala meso berkisar dari beberapa kilometer hingga hampir 1.000 kilometer dan dapat berlangsung kurang dari satu hari hingga beberapa minggu. Fenomena ini terdiri dari dua:mesoscale convective complexes (MCC) dan mesoscale convective systems (MCS). Uap air berubah menjadi curah hujan dan bermanifestasi sebagai sistem awan tunggal yang menghasilkan curah hujan lebat, diklasifikasikan sebagai MCC, atau klaster badai petir yang lebih kecil, diklasifikasikan sebagai MCS.

Fenomena berskala sinoptik mencakup area seluas beberapa ratus hingga ribuan kilometer dan dapat bertahan hingga 28 hari. Fenomena seperti ini terdiri dari sistem tekanan tinggi dan rendah. Dalam sistem tekanan rendah, angin dan uap air tersedot ke dalam sistem tekanan tinggi, yang mempercepat konveksi dan menghasilkan kondisi cuaca yang lebih parah. Sistem tekanan tinggi memiliki gerakan vertikal ke bawah dan biasanya menghasilkan cuaca yang lebih kering dan tidak terlalu buruk.

Fenomena skala global mengacu pada aliran angin, panas, dan kelembaban dari daerah tropis ke kutub. Sirkulasi atmosfer global (GAC) adalah pola skala besar yang mendistribusikan panas di seluruh permukaan bumi. Setiap belahan bumi memiliki tiga jenis arus konveksi, atau sel: sel Hadley, sel Ferrell, dan sel polar. Para ahli meteorologi sering kali berfokus pada sel Hadley karena sel ini memiliki dampak terbesar pada GAC dan dapat menentukan aliran angin pasat yang digunakan oleh kapal-kapal.

Ahli meteorologi mengandalkan beberapa alat untuk membantu mereka menilai dan memprakirakan sistem cuaca. Beberapa alat meteorologi umum meliputi:

Alat meteorologi dapat dikombinasikan dengan teknologi seperti machine learning (ML),kecerdasan buatan (AI), dan big data untuk memberikan prakiraan yang lebih akurat dan insight berharga lainnya. Dalam beberapa kasus, solusi ini dapat secara signifikan meningkatkan operasi bisnis. Beberapa contoh yang banyak diketahui meliputi:

Piringan radar dapat dipasang pada balon cuaca, pesawat, perahu, dan lainnya. Piringan ini menggunakan sensor untuk mengirimkan gelombang radio, yang mengumpulkan informasi seperti dimensi, kecepatan, dan arah pergerakan awan. Radar polarisasi ganda menyebarkan pancaran gelombang horizontal dan vertikal, yang memberikan kemampuan prediksi cuaca yang lebih baik. Insight ini dapat berguna saat menganalisis risiko iklim untuk meningkatkan langkah-langkah keselamatan di industri penerbangan, misalnya.

Satelite memegang peran penting dalam mengamati perubahan atmosfer dan memprediksi fenomena cuaca berskala global. National Aeronautics and Space Administration (NASA) dan National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) adalah dua organisasi yang mengoperasikan Geostationary Operational Environmental Satellites. Satelit ini mengumpulkan data geospasial berguna yang dapat divisualisasikan menggunakan sistem informasi geografis. Selain pola cuaca, satelit ini juga menyediakan kemampuan penginderaan jarak jauh untuk membantu petani mengelola tanaman dan meningkatkan penggunaan air.

Saat ini, pemodelan komputer adalah salah satu cara yang paling andal dan akurat bagi para ahli meteorologi untuk memprediksi pola cuaca. Model komputer terdiri dari berbagai kode dan algoritma, yang memproses sebagian besar data meteorologi dan mengubahnya menjadi proyeksi yang dikenal sebagai model cuaca. Model-model ini berubah sesuai dengan input tertentu, memungkinkan ahli meteorologi untuk menyesuaikan prakiraan mereka sesuai kebutuhan. Pejabat kesehatan masyarakat juga dapat menggunakan teknik serupa untuk melakukan prakiraan dan pengawasan penyakit.