Mata badai

Bagian dari seri mengenai
Siklon tropis
Garis besar Liputan media
Struktur Awan padat pusat Pertumbuhan Mata
Dampak Berdasarkan wilayah Peringatan dan kewaspadaan Gelombang badai Kesiapsiagaan Penanggulangan
Klimatologi dan pemantauan Wilayah Dampak perubahan iklim RSMC Skala Pengamatan Prakiraan Prakiraan curah hujan Klimatologi curah hujan Prakiraan lintasan
Penamaan Sejarah Daftar nama historis Daftar nama yang dipensiunkan: Atlantik, Badai Pasifik, Topan Pasifik, Filipina, Australia, Pasifik Selatan
l b s

Mata badai adalah wilayah dengan cuaca yang umumnya tenang di pusat sebuah siklon tropis. Mata badai adalah area yang kurang lebih berbentuk lingkaran, biasanya berdiameter 30–65 kilometer (19–40 mil; 16–35 mil laut). Mata badai ini dikelilingi oleh dinding mata, yaitu cincin badai petir yang menjulang tinggi tempat terjadinya cuaca paling buruk dan angin paling kencang dari siklon tersebut. Tekanan barometrik terendah dari siklon tersebut terjadi di dalam mata badai dan dapat mencapai 15 persen lebih rendah daripada tekanan di luar badai.^[1]

Pada siklon tropis yang kuat, mata badai ditandai dengan angin yang lemah dan langit yang cerah, serta dikelilingi di semua sisi oleh dinding mata yang menjulang tinggi dan simetris. Pada siklon tropis yang lebih lemah, mata badai kurang terbentuk dengan jelas dan dapat tertutup oleh pusat awan padat, yaitu area awan tinggi dan tebal yang tampak terang pada citra satelit. Badai yang lebih lemah atau tidak terorganisasi juga dapat memiliki dinding mata yang tidak sepenuhnya mengelilingi mata badai, memiliki mata badai yang disertai hujan lebat, atau bahkan tidak memiliki mata badai sama sekali. Akan tetapi, pada semua badai, jika terdapat mata badai, di situlah pembacaan barometer menunjukkan angka terendah.^[1][2]

Struktur

Pada umumnya, siklon tropis memiliki mata badai berdiameter sekitar 30–65 km (20–40 mi) di pusat geometrisnya. Mata badai tersebut dapat terlihat cerah atau dihiasi sedikit awan rendah (disebut mata badai cerah), terisi oleh awan rendah dan awan menengah (disebut mata badai terisi), atau terhalang oleh pusat awan padat. Meskipun demikian, angin dan hujan di area ini sangat minim, terutama di dekat pusatnya. Hal ini sangat berlawanan dengan kondisi di dinding mata badai yang menyimpan angin kencang utama dari badai tersebut.^[3] Karena mekanika siklon tropis, mata badai serta udara di atasnya memiliki suhu yang lebih hangat daripada area sekitarnya.^[4]

Meskipun biasanya cukup simetris, bentuk mata badai dapat lonjong dan tidak teratur, terutama pada badai yang sedang melemah. Mata badai tidak beraturan berukuran besar (ragged eye) adalah mata badai tidak bulat yang tampak terfragmentasi dan menjadi indikator bahwa siklon tropis dalam kondisi lemah atau sedang melemah. Sementara itu, mata badai terbuka (open eye) adalah mata badai yang dapat berbentuk bulat, tetapi dinding mata badainya tidak mengelilinginya secara penuh. Hal ini juga menunjukkan siklon yang sedang melemah dan kekurangan kelembapan, atau siklon lemah yang sedang menguat. Kedua hasil pengamatan ini digunakan untuk mengestimasi intensitas siklon tropis melalui analisis Dvorak.^[5] Dinding mata badai umumnya berbentuk bulat, tetapi bentuk poligonal yang jelas, mulai dari segitiga hingga segi enam, terkadang dapat terbentuk.^[6]

Pada badai matang yang umum, mata badainya berdiameter beberapa puluh mil. Namun, badai yang mengalami intensifikasi cepat dapat membentuk mata badai yang sangat kecil, cerah, dan bulat, yang terkadang disebut mata badai lubang jarum (pinhole eye). Badai dengan mata badai lubang jarum rentan mengalami fluktuasi intensitas yang drastis sehingga menyulitkan dan memberikan tantangan tersendiri bagi para pemrakira cuaca.^[7]

Mata badai berukuran kecil atau sangat kecil, yaitu yang berdiameter kurang dari sepuluh mil laut (19 km, 12 mi), sering kali memicu siklus penggantian dinding mata. Dalam proses ini, dinding mata badai baru mulai terbentuk di luar dinding mata badai yang lama, berkisar antara 15 hingga ratusan kilometer (10 hingga beberapa ratus mil) di luar mata badai bagian dalam. Badai tersebut kemudian membentuk dua dinding mata badai konsentris, atau "mata di dalam mata". Pada sebagian besar kasus, dinding mata badai luar mulai menyusut tidak lama setelah terbentuk, yang menghambat mata badai bagian dalam dan menyisakan mata badai yang jauh lebih besar tetapi lebih stabil. Meskipun siklus penggantian ini cenderung melemahkan badai saat berlangsung, dinding mata badai yang baru dapat menyusut cukup cepat setelah dinding mata badai yang lama terdisipasi, sehingga memungkinkan badai untuk kembali menguat. Proses ini dapat diikuti oleh siklus penggantian dinding mata badai berikutnya.^[8]

Ukuran mata badai bervariasi, berkisar dari 370 km (230 mi) (Topan Carmen)^[9] hingga hanya 37 km (23 mi) (Hurikan Wilma).^[10] Meskipun jarang terjadi badai dengan mata badai besar berkembang menjadi sangat kuat, hal tersebut tetap bisa terjadi, terutama pada badai anular. Hurikan Isabel merupakan badai Atlantik Utara terkuat kesebelas dalam catatan sejarah yang mempertahankan mata badai berukuran lebar, yakni 65–80 km (40–50 mi), selama beberapa hari.^[11]

Pembentukan dan deteksi

Siklon tropis umumnya terbentuk dari area gangguan cuaca yang luas dan tidak terorganisasi di wilayah tropis. Seiring bertambah dan berkumpulnya badai petir, badai tersebut mengembangkan pita hujan yang mulai berputar mengelilingi pusat bersama. Ketika badai semakin menguat, cincin konveksi yang lebih kuat terbentuk pada jarak tertentu dari pusat rotasi badai yang sedang berkembang. Karena badai petir yang lebih kuat dan hujan yang lebih lebat menandai area dengan arus udara naik yang lebih kuat, tekanan barometrik di permukaan mulai turun, dan udara mulai terakumulasi di lapisan atas siklon.^[12] Hal ini menyebabkan terbentuknya antisiklon di lapisan atas, yaitu area bertekanan atmosfer tinggi di atas pusat awan padat. Akibatnya, sebagian besar udara yang terakumulasi ini mengalir keluar secara antisiklonik di atas siklon tropis. Di luar mata badai yang sedang terbentuk, antisiklon di lapisan atas atmosfer memperkuat aliran menuju pusat siklon, mendorong udara ke arah dinding mata badai dan memicu siklus umpan balik positif.^[12]

Namun, sebagian kecil dari udara yang terakumulasi tersebut justru mengalir ke dalam menuju pusat badai, bukannya mengalir ke luar. Hal ini menyebabkan tekanan udara semakin meningkat hingga bobot udara menimbangi kekuatan arus udara naik di pusat badai. Udara pun mulai bergerak turun di pusat badai, menciptakan area yang sebagian besar bebas hujan, yaitu mata badai yang baru terbentuk.^[12]

Banyak aspek dari proses ini yang masih menjadi misteri. Para ilmuwan belum mengetahui alasan cincin konveksi terbentuk mengelilingi pusat sirkulasi alih-alih tepat di atasnya, atau alasan antisiklon di lapisan atas hanya mengeluarkan sebagian dari kelebihan udara di atas badai. Terdapat banyak teori mengenai proses pasti terbentuknya mata badai, tetapi satu hal yang pasti adalah bahwa mata badai diperlukan agar siklon tropis dapat mencapai kecepatan angin yang tinggi.^[12][13]

Pada badai dengan mata badai yang cerah, deteksi mata badai cukup dilakukan dengan melihat gambar dari satelit cuaca. Namun, pada badai dengan mata badai terisi atau yang sepenuhnya tertutup oleh pusat awan padat, metode deteksi lain harus digunakan. Pengamatan dari kapal dan pemburu badai dapat menentukan lokasi mata badai secara visual dengan mencari penurunan kecepatan angin atau ketiadaan curah hujan di pusat badai. Di Amerika Serikat, Korea Selatan, dan beberapa negara lainnya, jaringan stasiun radar cuaca Doppler NEXRAD dapat mendeteksi mata badai di dekat pesisir. Satelit cuaca juga membawa peralatan untuk mengukur uap air di atmosfer serta suhu awan yang dapat digunakan untuk mendeteksi mata badai yang sedang terbentuk. Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa jumlah ozon di dalam mata badai jauh lebih tinggi daripada jumlah ozon di dinding mata badai akibat turunnya udara dari stratosfer yang kaya akan ozon. Instrumen yang sensitif terhadap ozon melakukan pengukuran yang digunakan untuk mengamati kolom udara yang naik dan turun, memberikan indikasi pembentukan mata badai bahkan sebelum citra satelit dapat memastikannya.^[14]

Sekitar 60% siklon tropis Atlantik membentuk mata badai.^[15] Sebuah studi berbasis satelit menemukan bahwa mata badai rata-rata terdeteksi selama 30 jam per badai.^[16]

Fenomena terkait

Siklus penggantian dinding mata

Siklus penggantian dinding mata (disebut juga siklus dinding mata konsentris) terjadi secara alami pada siklon tropis yang kuat, umumnya dengan kecepatan angin lebih dari 185 km/jam (115 mph), atau badai utama (Kategori 3 atau lebih tinggi pada skala badai Saffir–Simpson). Ketika siklon tropis mencapai intensitas ini, serta dinding mata badai menyusut atau sudah cukup kecil (lihat di atas), beberapa pita hujan bagian luar dapat menguat dan terorganisasi menjadi cincin badai petir (yaitu dinding mata badai luar) yang perlahan bergerak ke dalam dan merampas kelembapan serta momentum sudut yang dibutuhkan oleh dinding mata badai bagian dalam. Karena angin terkuat terletak di dinding mata badai siklon, siklon tropis biasanya melemah selama fase ini akibat dinding bagian dalam yang "tercekik" oleh dinding bagian luar. Pada akhirnya, dinding mata badai luar menggantikan dinding mata badai dalam secara keseluruhan, dan badai dapat kembali menguat.^[8]

Penemuan proses ini turut berperan dalam penghentian eksperimen modifikasi badai pemerintah Amerika Serikat, yaitu Proyek Stormfury. Proyek ini bertujuan melakukan penyemaian awan di luar dinding mata badai untuk memicu pembentukan dinding mata badai baru yang dapat melemahkan badai tersebut. Ketika diketahui bahwa hal ini merupakan proses alami akibat dinamika badai, proyek tersebut pun segera dihentikan.^[8]

Penelitian menunjukkan bahwa 53 persen badai kuat mengalami setidaknya satu kali siklus ini selama keberadaannya.^[17] Badai Allen pada tahun 1980 mengalami siklus penggantian dinding mata badai secara berulang kali, dengan status yang berfluktuasi antara Kategori 5 dan Kategori 4 pada skala Saffir–Simpson beberapa kali, sementara Badai Juliette (2001) menjadi kasus terdokumentasi dari dinding mata badai tiga lapis.^[17]

Parit

Parit (moat) pada siklon tropis adalah cincin cerah di luar dinding mata badai, atau di antara dinding mata badai konsentris, yang ditandai oleh subsidensi (gerakan udara yang turun perlahan) serta sedikit atau tanpa curah hujan. Aliran udara di dalam parit didominasi oleh efek kumulatif dari peregangan dan pergeseran. Parit di antara dinding mata badai merupakan area di dalam badai tempat kecepatan rotasi udara berubah secara signifikan sebanding dengan jarak dari pusat badai. Area ini juga dikenal sebagai zona filamentasi cepat (rapid filamentation zones). Area semacam ini berpotensi ditemukan di dekat vorteks apa pun yang memiliki kekuatan memadai, tetapi paling terlihat jelas pada siklon tropis yang kuat.^[18]

Mesovorteks dinding mata badai

Mesovorteks dinding mata badai adalah fitur rotasi berskala kecil yang ditemukan di dalam dinding mata badai pada siklon tropis yang kuat. Secara prinsip, mesovorteks ini mirip dengan "vorteks sedotan" kecil yang sering diamati pada tornado multivorteks.^[19] Di dalam vorteks ini, kecepatan angin dapat lebih tinggi daripada area lain mana pun di dinding mata badai.^[20] Mesovorteks dinding mata badai paling umum terjadi selama periode intensifikasi pada siklon tropis.^[19]

Mesovorteks dinding mata badai sering kali menunjukkan perilaku yang tidak biasa pada siklon tropis. Fitur ini biasanya berputar mengelilingi pusat bertekanan rendah, tetapi terkadang dapat tetap diam di tempat. Mesovorteks dinding mata badai bahkan pernah terdokumentasi melintasi mata badai. Fenomena ini telah terdokumentasi secara pengamatan,^[21] eksperimental,^[19] dan teoretis.^[22]

Mesovorteks dinding mata badai merupakan faktor signifikan dalam pembentukan tornado setelah siklon tropis mencapai daratan. Mesovorteks dapat memicu rotasi pada sel konvektif individual atau arus udara naik (disebut mesosiklon), yang kemudian menyebabkan aktivitas tornado. Saat mencapai daratan, gesekan terjadi antara sirkulasi siklon tropis dan permukaan tanah. Hal ini memungkinkan mesovorteks untuk turun ke permukaan dan memicu terjadinya tornado.^[23] Sirkulasi tornado di lapisan batas ini mungkin umum terjadi di dinding mata badai bagian dalam pada siklon tropis yang kuat, tetapi karena durasinya yang singkat serta ukurannya yang kecil, sirkulasi tersebut jarang teramati.^[24]

Efek stadion

Efek stadion (stadium effect) adalah fenomena yang teramati pada siklon tropis yang kuat. Fenomena yang cukup umum ini terjadi ketika awan pada dinding mata badai melengkung ke luar dari permukaan seiring bertambahnya ketinggian. Hal ini membuat mata badai tampak menyerupai stadion olahraga jika dilihat dari udara. Ukuran mata badai selalu lebih besar di bagian atas badai dan paling kecil di bagian bawah badai karena udara yang naik di dinding mata badai mengikuti isoline momentum sudut yang sama, yang juga miring ke luar seiring bertambahnya ketinggian.^[25][26][27]

Fitur menyerupai mata badai

Struktur yang menyerupai mata badai sering kali ditemukan pada siklon tropis yang sedang mengalami intensifikasi. Mirip dengan mata badai yang terlihat pada badai atau topan, fitur ini merupakan area melingkar di pusat sirkulasi badai yang tidak memiliki aktivitas konveksi. Fitur mirip mata badai ini paling umum ditemukan pada badai tropis yang sedang menguat dan badai dengan kekuatan Kategori 1 pada skala Saffir-Simpson. Sebagai contoh, fitur menyerupai mata badai ditemukan pada Badai Beta saat badai tersebut memiliki kecepatan angin maksimum hanya 80 km/jam (50 mph), jauh di bawah kekuatan badai.^[28] Fitur-fitur tersebut biasanya tidak terlihat pada panjang gelombang tampak atau panjang gelombang inframerah dari luar angkasa, meskipun dapat dengan mudah terlihat pada pencitraan satelit gelombang mikro.^[29] Perkembangannya di lapisan menengah atmosfer mirip dengan pembentukan mata badai yang sempurna, tetapi fitur tersebut dapat bergeser secara horizontal akibat geseran angin vertikal.^[30][31]

Bahaya

Meskipun mata badai merupakan bagian yang jauh lebih tenang dari badai saat berada di daratan, tanpa angin di pusatnya serta langit yang biasanya cerah, area ini berpotensi menjadi wilayah yang paling berbahaya di lautan. Di dinding mata badai, gelombang laut yang didorong oleh angin bergerak ke arah yang sama. Namun, di pusat mata badai, gelombang dari segala arah saling memusat, menciptakan puncak-puncak gelombang tak beraturan yang saling bertumpuk hingga menjadi gelombang liar. Tinggi maksimum gelombang badai belum diketahui secara pasti, tetapi pengukuran saat Badai Ivan berada pada Kategori 4 memperkirakan bahwa gelombang di dekat dinding mata badai melampaui 40 m (130 ft) dari puncak hingga lembah gelombang.^[32]

Kesalahan umum yang sering terjadi, terutama di daerah yang jarang dilanda badai, adalah ketika warga keluar rumah untuk memeriksa kerusakan saat mata badai yang tenang melintas, hanya untuk kemudian terperangkap tanpa persiapan oleh angin kencang yang dahsyat dari sisi dinding mata badai sebaliknya.^[33]

Siklon lainnya

Meskipun secara resmi hanya siklon tropis yang memiliki struktur yang dinamai "mata badai", terdapat sistem cuaca lain yang dapat menunjukkan fitur menyerupai mata badai.^[1][34]

Tekanan rendah kutub

Tekanan rendah kutub adalah sistem cuaca skala meso, biasanya berdiameter kurang dari 1.000 km (600 mi), yang ditemukan di dekat kutub. Seperti halnya siklon tropis, sistem ini terbentuk di atas perairan yang relatif hangat serta dapat menampilkan konveksi dalam dan angin berskala angin kencang (gale force) atau lebih besar. Namun, berbeda dengan badai yang bersifat tropis, sistem ini berkembang di suhu yang jauh lebih dingin dan pada lintang yang jauh lebih tinggi. Ukurannya juga lebih kecil dan berdurasi lebih singkat, dengan sedikit yang mampu bertahan lebih dari sehari. Terlepas dari perbedaan ini, strukturnya dapat sangat mirip dengan siklon tropis, yang menampilkan mata badai yang cerah dan dikelilingi oleh dinding mata badai serta pita hujan dan salju.^[35]

Siklon ekstratropis

Siklon ekstratropis adalah area bertekanan rendah yang berada di perbatasan massa udara yang berbeda. Hampir semua badai yang ditemukan di lintang menengah bersifat ekstratropis, termasuk badai nor'easter klasik di Amerika Utara dan badai angin Eropa. Badai yang paling parah dari jenis ini dapat memiliki "mata badai" yang cerah di lokasi dengan tekanan barometrik terendah, meskipun biasanya dikelilingi oleh awan non-konvektif yang lebih rendah dan terletak di dekat bagian belakang badai.^[36]

Siklon subtropis

Siklon subtropis adalah sistem bertekanan rendah dengan sebagian karakteristik ekstratropis dan sebagian karakteristik tropis. Dengan demikian, sistem ini dapat memiliki mata badai meskipun tidak sepenuhnya bersifat tropis. Siklon subtropis dapat sangat berbahaya karena mampu menghasilkan angin kencang serta gelombang tinggi, dan sering kali berkembang menjadi siklon tropis sepenuhnya. Oleh karena itu, National Hurricane Center mulai memasukkan badai subtropis ke dalam skema penamaannya pada tahun 2002.^[37]

Tornado

Tornado adalah badai skala kecil yang merusak dan menghasilkan angin tercepat di bumi. Terdapat dua jenis utama: tornado vorteks tunggal yang terdiri dari satu kolom udara berputar, dan tornado multivorteks yang terdiri dari "vorteks sedotan" kecil yang menyerupai tornado mini, di mana semuanya berputar mengelilingi pusat bersama. Kedua jenis vorteks ini diteorikan memiliki mata badai yang tenang. Teori-teori ini didukung oleh pengamatan kecepatan Doppler menggunakan radar cuaca dan kesaksian saksi mata.^[38][39] Beberapa tornado vorteks tunggal tertentu juga terbukti relatif cerah di dekat pusat vorteks, yang terlihat dari pantulan dBZ (reflektivitas) yang lemah pada radar bergerak, serta memiliki kecepatan angin yang lebih lambat.^[40]

Vorteks ekstraterestrial

Pada bulan November 2006, NASA melaporkan bahwa wahana antariksa Cassini mengamati badai yang "menyerupai badai besar" yang terkunci di kutub selatan Saturnus dengan dinding mata badai yang terdefinisi dengan jelas. Pengamatan ini sangat penting karena awan dinding mata badai belum pernah terlihat sebelumnya di planet mana pun selain Bumi (termasuk kegagalan mengamati dinding mata badai di Bintik Merah Raksasa Yupiter oleh wahana antariksa Galileo).^[41] Pada tahun 2007, vorteks yang sangat besar di kedua kutub Venus teramati oleh misi Venus Express dari Badan Antariksa Eropa memiliki struktur mata badai dipol.^[42]

Lihat pula

• Garis besar siklon tropis
• Radius angin maksimum
• RAINEX
• Gelombang badai
• Siklus penggantian dinding mata

Referensi

Pranala luar

• Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory
• Canadian Hurricane Centre: Glossary of Hurricane Terms