Angin di laut telah diukur selama berabad-abad. Maury (1855) adalah yang pertama mengumpulkan secara skematis dan memetakan laporan tentang angin. Pada saat ini, US National Atmospheric and Oceanic Administration NOAA telah mengumpulkan, mengedit, dan mendigitalkan jutaan observasi selama hampir seabad. Hasilnya Internasional Compresive Ocean, Atmosphere Data Set COADS yang didiskusikan pada § 5.5 dipergunakan secara luas untuk studi gaya atmosfir laut.
Pengetahuan kita tentang angin pada permukaan laut berasal dari banyak sumber. Disini adalah sumber yang lebih penting, disusun dalam urutan kasar dari yang relatif penting:
Skala Beaufort
Sumber yang sangat umum dari data angin sampai 1991 yang telah dilaporkan kecepatannya berdasarkan skala Beaufort. Skala berdasarkan fitur, seperti pemenuhan busa/ foam coverage dan bentuk gelombang, dilihat oleh pengobservasi dari atas kapal
Skala Angin Beaufort dan Keadaan dari pada Laut
|
Skala
Beaufort
|
Keterangan
Istilah
|
m/s
|
Yang terjadi di laut
|
|
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
Tenang
Udara ringan
Angin sepoi-sepoi ringan
Angin sepoi-sepoi lembut.
Angin sepoi-sepoi sedang.
Angin sepoi-sepoi segar.
Angin sepoi-sepoi kuat.
Hampir badai.
Badai
Badai kuat.
Angin topan.
Angin topan ganas.
Angin ribut.
|
0
1.1
2.8
4.9
7.7
10.5
13.1
15.8
18.8
22.1
25.9
30.2
35.2
|
Laut seperti cermin.
Adanya riak gelombang, tanpa adanya busa.
Gelombang kecil, muncul permukaan seperti kaca, tidak pecah.
Gelombang besar, riak mulai pecah dan menyebar.
Gelombang kecil, semakin panjang, muncul beberapa kepala ombak.
Gelombang sedang, semakin panjang tebentuknya, banyak kepala ombak; beberapa menyemprot.
Terbentuk gelombang besar, kepala ombak di mana-mana, beberapa menyemprot.
Air menumpuk, kepala ombak dari pecahnya gelombang menjadi mengalir seperti lapisan-lapisan
Gelombang tinggi sedang, dasar dari kepala gelombang mulai pecah menjadi pusaran; busa mengalir dengan baik.
Gelombang tinggi, air laut mulai menggulung, lapisan busa tebal, penyemprotan/penyebaran air dapat mengurangi jarak pandang.
Gelombang yang sangat tinggi denhgan puncak bergelantungan, laut seperti bewarna putih bagaikan busa yang mengalir cukup tebal, lapisan ombaknya besar dan mengurangi jarak pandang.
Tinggi gelombang dengan luar biasa, laut ditutupi oleh busa putih, penglihatan makin ternganggu.
Udara dipengaruhi oleh busa, laut sepenuhnya putih dengan membawa semprotan air; penglihatan sangat terganggu.
|
Skala awalnya diusulkan oleh Admiral Sir F. Beaufort pada tahun 1806 untuk memberi gaya angin pada layar-layar kapal. Ini dipakai oleh British Admiralty pada 1898 dan kemudian digunakan oleh umum.
Komite meteorologi internasional menggunakan skala gaya dalam penggunaan internasional pada 1874. Pada 1926 mereka menggunakan skala yang direvisi memberikan kecepatan angin pada ketinggian 6 m yang sesuai dengan bilangan Beaufort. Skala direvisi kembali pada tahun 1946 untuk memperluas skala pada kecepatan angin yang lebih tinggi dan memberi keseimbangan kecepatan angin pada ketinggian 10 m. Skala pada tahun 1946 didadasarkan pada persamaan U10= 0.836B3/2, dimana B = bilangan Beaufort dan U10 adalah kecepatan angin dalam meter per sekon pada ketinggian 10 m (List, 1966). Baru-baru ini, beberapa kelompok telah merevisi skala Beaufort dengan membandingkan gaya Beaufort dengan kapal pengukur angin. Kent dan Taylor (1997) membandingkan beragam revisi skala dengan angin yang diukur oleh kapal ber-anemometer dengan ketinggian yang diketahui. Mareka merekomendasikan nilai-nilai dalam table 4.1.
Observasi kapal dimanapun biasanya melaporkan observasi cuaca, termasuk gaya Beaufort, pada 4 waktu yang sama setiap hari. Waktunya adalah pada 0000Z,0600Z,1200Z dan 1800Z dimana Z menunjukkan rata-rata waktu Greenwich.laporan dikodekan dan dilaporkan oleh radio kepada agen meteorologi nasional. Kesalahan terbesar dalam pengambilan sampel (sampling error). Kapal-kapal didistribusikan tidak sama rata diatas laut. Mareka cenderung menghindari garis lintang tinggi pada waktu musim dingin dan angin topan pada musim panas, beberapa kapal melewati khatulistiwa belahan bumi selatan (gambar 4.5). ketelitiannya sekitar 10%.
Skatterometers
Observasi dari angin pada laut sekarang umunya berasal dari skatterometers pada satelit (Liu, 2002). Skatterometers adalah suatu instrument yang hampir seperti radar yang mengukur (the scatter) dari panjang gelombang , centimeter gelombang radio dari yang kecil, panjang gelombang, centimeter gelombang pada permukaan air, daerah dari laut yang tertutupi dengan gelombang-gelombang pendek. Amplitudonya dan orientasinya tergantung pada kecepatan angin dan arah dihitung.
Skatterometers pada ERS-1 dan 2 telah menciptakan suatu perhitungan gelombang terhadap angin dari angkasa semenjak 1991. Skatterometers NASA pada ADEOS menghitung angin untuk/selama periode 6 bulan dimulai dari November 1996 dan mengakhiri dengan kegagalan dini dari satelit. Satelit tersebut digantikan dengan skatterometers lain pada QuickScat diluncurkana pada 19 juni 1999. Quikscat menampilkan 93% dari laut setiap 24 jam dengan resolusi 25 km.
Freilich dan Dunbar (1999) Melaporkan bahwa secara keseluruhan, scatterometer NASA pada ADEOS mengukur kecepatan angin dengan akurasi ± 1,3 m/s. Kesalahan dalam arah angin adalah ± 17 º. Resolusi spasial adalah 25 km. Data dari Quikscat mempunyai akurasi ± 1 m/s.
Karena Scatterometers menampilkan suatu areal laut yang spasifik sekali dalam sehari, data harus digunakan dengan model cuaca numerik untuk menghasilkan peta angin 6 jam-an yang dibutuhkan untuk beberapa studi.
windsat
windsat adalah suatu percobaan, polarimatic, radiometer microwave yang dikembangkan oleh angkatan laut US yang mengukur kuantitas dan polarisasi dari radiasi microwave yang telah diemisikan dari laut pada sudut antara 50o sampai 55o relatif terhadap vertikal dan pada 5 frekuensi radio. Windsat diluncurkan pada 6 januari 2003 di satelit coriolis. Penerimaan signal radio merupakan sebuah fungsi dari kecepatan angin, suhu permukaan laut, uap air pada atmosfer, curah hujan, dan kuantitas air pada awan hujan. Dengan mengamati beberapa frekuensi secara simultan/keseluruhan, data dari instrumen digunakan untuk menghitung kecepatan permukaan angin dan arah, suhu permukaan laut, jumlah lapisan endapan air, menggabungkan awan cairan air, dan curah hujan disekitar laut tanpa memperhatikan waktu dalam sehari atau awan.
Angin dihitung di sekitar laut lebih dari 25 km grid sekali dalam sehari. Angin yang diukur oleh Windsat mempunyai kecermatan ±2 m/s dalam kecepatan dan ±20o pada arah di atas jarak 5-25 m/s.
Special Sensor Microwave
SSM/I Instrumen satelit lain yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin adalah Special-Sensor Microwave/Imager (SSM/I) yang dipaparkan sejak 1987 pada satelit U.S. Program Satelit Pertahanan Ilmu Cuaca pada orbit yang sama seperti NOAA mengorbitkan kutup satelit meteorologi. Instrumen / alat pengukuran radiasi mikrowave yang dipancarkan dari laut pada sebuah sudut yang dekat 60o dari bidang vertikal. Sinyal radio merupakan sebuah fungsi kecepatan angin, uap air pada atmosfer, dan kuantitas air pada awan hujan. Dari pengamatan beberapa frekuensi secara keseluruhan, data dari instrumen yang digunakan untuk menghitung kecepatan permukaan angin, uap air, awan dan curah hujan.
Pengukuran angin dengan SSM/I memiliki keakuratan kecepatannya ± 2 m/s. Ketika digabungkan dengan ECMWF 1000 mb, arah angin dapat dihitung dengan keakuratan analisa angin ± 22o ( Atlas, Hoffman, dan Bloom). Secara umum, data grid ini yang sudah ada sejak Juli,1987 itu 0,025o grid setiap 6 jam. Tetapi perlu diingat, bahwa alat ini menampilkan area lautan secara spesifik hanya sekali dalam sehari, sedangkan data grid yang dilaporkan setiap 6 jam mempunyai nilai-nilai yang sangat berbeda.
Anemometer pada kapal
Pengamatan satelit yang di lampirkan oleh sebuah laporan dan agen meteorologi yaitu pengamatan bagaimana cara membaca anemometer pada kapal. Anemometar dibaca 4 kali dalam sehari pada standar waktu greenwich dan dilaporkan kepada agen meteorologi.
Selanjutnya, kesalahan terbesar adalah kesalahan proses sampling. Sangat sedikit kapal yang membawa Anemometer yang bermutu. Hal yang demikian cenderung menjadi perdagangan kapal yang di ikutsertakan dalam program kerja pengamatan kapal . Kapal ini dikumpulkan di pelabuhan oleh sarjana yang telah memeriksa dan menggantikan kapal jika perlu, dan yang mengumpulkan data pengukuran laut. Pengamatan pengukuran angin dari kapal ini mempunyai akurasi sekitar ±2 m/s.
Kalibrasi anemometer di pelampung cuaca
Pengukuran angin di laut yang paling tepat dibuat dengan kalibrasi anemometer dalam menambatkan pelampung cuaca. Sangat disayangkan sekali bahwa hanya ada beberapa pelampung, boleh jadi hanya ratusan yang berpencar mengelilingi dunia. Sementara itu, Tropical Atmosphere Ocean TAO kesatuan tempur pada pasifik tropis (gambar 14.14) menyediakan data dari daerah terkontrol yang jarang sekali dikunjungi oleh kapal-kapal, tetapi kebanyakan didirikan di daerah pesisir. NOAA mengoperasikan pelampung di daratan pantai US dan TAO di pasifik. Data dari pelampung pesisir rata-rata 8 menit sebelum satu jam, dan pengamatan dikirim ke pantai via satelit.
Akuarasi terbaik anemometer pada pelampung yang dioperasikan oleh US National Data Buoy Center lebih besar dari ±1 m/s atau 10% kecepatan angin dan ±10o arah angin (Beardsley et al. 1997).