Mengenal Konvensi Waktu Dalam Pengamatan Cuaca dan Iklim

Jam matahari yang menunjukkan waktu matahari nyata (TST);
Gambar: https://www.timeanddate.com

Climate4life.info - Penetapan waktu pengamatan unsur cuaca dan iklim merupakan hal penting karena untuk menjaga homogenitas data keseragaman pengamatan. Dengan waktu pengamatan yang sama maka parameter meteorologi dapat dengan mudah dibandingkan antara satu tempat dengan tempat lain.

WMO dalam "Manual on the Global Observing System" menyatakan sebuah stasiun klimatologi harus menetapkan waktu pengamatan standar. Waktu pengamatan  standar tersebut harus tetap sepanjang tahun, apakah dilakukan dalam menurut UTC atau Local Mean Time (LMT).

WMO - "Manual on the Global Observing System - 2019 edition

Adapun untuk pengamatan radiasi matahari, WMO menetapkan waktu pengamatan adalah dalam True Solar Time atau yang dikenal juga dengan Local Apparent Time. Metode cara perhitungannya akan dibahas selanjutnya.

Guide to Instruments and Methods of Observation (WMO-No. 8) 2018 edition

Coordinated Universal Time (UTC)

Fenomena cuaca tidak mengenal batas geografis atau politik. Ahli meteorologi di seluruh dunia menggunakan satu waktu standar  pengamatan dan prakiraan cuaca yang simultan dengan mengacu pada waktu utama dunia di mana bujur 0° pada kota Greenwich ditetapkan sebagai patokannya.

• Ragam pencatatan data iklim dunia
• Standar penempatan alat pengamatan Cuaca dan Iklim menurut WMO

Selanjutnya,  setiap 15° dari UTC maka waktu akan bertambah 1 jam jika ke arah timur  atau berkurang sebanyak 1 jam jika ke arah barat. Ini mengacu pada lingkaran bumi yaitu 360° dan dibagi waktu 24 jam, maka 1 jam adalah sebesar 15 derajat.

Pada UTC, 00.00 merupakan tengah malam dan 12.00 adalah tengah hari, seperti dalam konsep "Solar Time" atau waktu matahari.

Waktu matahari adalah penetapan waktu berdasarkan keberadaan matahari. Jam 12 siang dinyatakan saat matahari tepat berada di atas kepala. Matahari terbit dinyatakan sebagai pukul 6, dan saat terbenam dianggap sebagai pukul 18. alert-info

Pengamatan meteorologi utama dilakukan pada pukul  00, 03, 09, 12, 15, 18, dan 21 UTC. Dalam berbagai kepentingan informasi cuaca, UTC sering disebut dengan Zulu yang disingkat Z. 

Penerapan UTC ini mengabaikan adanya Daylight Saving Time (DST) yang biasa dilakukan saat musim panas. Tentunya hal ini akan sangat membantu dalam operasional penerbangan lintas zona, meski akan membingungkan masyarakat biasa.

Local Standard Time (LST)

Merupakan waktu lokal suatu tempat yang didasarkan pembagian area bujurnya per 15° dari UTC. Setiap satu area pada setiap 15° tersebut disebut sebagai zona waktu dan mewakili  1 LST. Karena bumi terbagi menjadi 24 zona waktu maka berarti ada 24 LST.

Indonesia memiliki 3 LST yaitu WIB dengan garis bujur dasar (GBD) 105° BT, WITA dengan GBD 120° BT dan WIT dengan GBD 135° BT.  Mengacu UTC maka LST Indonesia masing-masing adalah 07 UTC, 08 UTC dan 09 UTC.

Konsekuensi atas UTC, maka pengamatan cuaca pada pukul 00 UTC berarti dilakukan pada pukul 07 pada WIB, 08 pada WITA dan 09  pada WIT. Dampaknya seolah-olah pada 00 UTC wilayah timur Indonesia lebih panas dibanding pada wilayah WITA dan WIB. Padahal karena waktunya nyatanya memang berbeda.

True Solar Time (TST)

TST dikenal juga dengan istilah Local Apparent Time (LAT) atau juga Apparent Solar Time (AST). Merupakan standar waktu yang benar-benar memperhitungkan kedudukan matahari terhadap pengamat di bumi.

Hal ini didasarkan prinsip bahwa kecepatan rotasi bumi tidak konstan dan adanya perubahan deklinasi matahari karena perubahan sudut rotasi bumi. Dampaknya matahari terbenam tidak selalu tepat pada pukul 06 LST atau pukul 12 LST matahari tidak selalu tepat berada di atas kepala.

Dengan demikian TST pada setiap  tempat tidak akan selalu sama karena mengikuti hari dalam setahun karena terkait deklinasi matahari dan juga letak lintang tempat.

Merujuk pada WMO, perhitungan TST terhadap LST mengikut persamaan berikut:

        TST = LMT +  ET, atau

        TST = LST + LC + Eq; atau

        TST = LST + Eq + 4 (SL - LL)

di mana:

• LMT = Local Mean Time; 
• ET  = Equation of Time; 
• LC = Longitude Correction atau koreksi bujur
• SL = Standard Longitude atau garis bujur dasar (GBD)
• LL = Local Longitude atau bujur tempat suatu stasiun pengamatan

Jika perhitungan jatuh pada saat musim panas pada tempat yang memberlakukan DST, maka rumus di atas harus dikurangi lagi dengan DST menjadi:

        TST = LMT +  ET -DST

Equation of Time (ET)

Karena faktor-faktor yang terkait dengan orbit bumi mengelilingi matahari, kecepatan orbit bumi bervariasi sepanjang tahun sebagai dibahas pada TST di atas  maka TST tidak akan sama sepanjang tahun.

Variasi tersebut disebut Equation of Time (ET). ET timbul karena panjang hari, yaitu waktu yang diperlukan bumi untuk menyelesaikan satu putaran terhadap porosnya terhadap matahari, tidak seragam sepanjang tahun. 

• Gerak semu matahari dan kaitannya dengan durasi puasa Ramadhan
• Gerak semu Matahari, Antipode dan penentuan arah kiblat tanpa alat

Sepanjang tahun, rata-rata panjang hari adalah 24 jam. Namun, panjang hari akan bervariasi karena eksentrisitas orbit bumi dan kemiringan sumbu bumi dari bidang normal orbitnya.

Karena orbitnya yang elips, bumi lebih dekat dengan matahari pada tanggal 3 Januari dan terjauh dari matahari pada tanggal 4 Juli. Oleh karena itu kecepatan orbit bumi lebih cepat dari kecepatan rata-rata selama setengah tahun (dari sekitar Oktober sampai Maret) dan lebih lambat dari kecepatan rata-rata untuk sisa setengah tahun (dari sekitar April sampai September).

Nilai ET sebagai fungsi hari dalam setahun (N) dapat diperoleh kira-kira dari persamaan berikut:

N adalah urutan hari dalam satu tahun mulai dari 1 untuk 1 Januari sampai dengan 365 untuk 31 Desember. Koreksi ini berlaku sama pada semua tempat,  seperti terlihat seperti pada grafik di bawah ini.

Grafik koreksi waktu (Equation of Time) terhadap TST
Gambar: https://www.pveducation.org

Local Mean Time (LMT) 

LMT disebut juga dengan Mean Solar Time (MST) yang dihitung berdasarkan pada garis bujur suatu tempat, merujuk ketinggian matahari pada letak bujur tempat tersebut. Pengamatan iklim di Indonesia menganut LMT yang dikenal sebagai Waktu Setempat (WS).

Dalam konsep LMT suatu tempat yang berbeda bujur akan mempunyai Waktu Setempat yang berbeda dengan tempat lainnya.

Sebagai contoh, Jakarta dan Surabaya memiliki waktu standar (LST) yang sama yaitu pada Waktu Indonesia  Barat (WIB), namun karena Surabaya letak bujurnya berada lebih ke timur dari Jakarta maka Surabaya akan lebih dulu menerima cahaya matahari.

Dengan demikian saat waktu standar pukul 07.00 WIB, tinggi matahari di atas Surabaya lebih besar dibandingkan ketinggian matahari di atas Jakarta. Dampaknya apa? Pada jam LST yang sama pencatatan radiasi matahari tidak menunjukkan perbandingan yang sama antara yang diterima di Jakarta dengan yang di Surabaya.

Selain ini suhu maksimum pada kedua tempat menjadi bias saat jam terjadinya. Untuk itulah kemudian dilakukan koreksi waktu setempat.

• Kalkulator online untuk menghitung Waktu Setempat dalam pengamatan iklim

Konsensus dalam LMT, jika lebih ke timur dari GBD maka koreksi waktu berupa pengurangan terhadap LST. Jika lebih ke barat dari GBDnya maka koreksi waktu berupa penambahan terhadap LST.

Contoh Penerapan 

Sebagai contoh untuk penggunaan konvensi waktu  terhadap dua lokasi berbeda yaitu Stasiun Klimatologi Aceh dengan Stasiun Klimatologi Malang. Keduanya berada pada zona waktu yang sama (WIB) namun letak bujurnya terpaut sejauh 7°.

Parameter LST membutuhkan siklus hari, maka sebagai contoh digunakan tanggal 1 Januari 2022. Untuk LMT hanya membutuhkan informasi bujur. Hasilnya sebagaimana terlihat pada tabel di bawah ini.

Parameter	Staklim Aceh	Staklim Malang
Tanggal	1 Januari 2022	1 Januari 2022
UTC	0000	0000
LST	07.00	07.00
Zona	WIB	WIB
SL	105 BT	105 BT
LL	95.5 BT	112.6
TST*	06:18	07:26
ET*	-3.71 menit	-3.71 menit
LC**	+38 menit	-30 menit
LMT**	07.38 WIB	06.30 WIB

Keterangan:

• * dihitung menggunakan bantuan aplikasi pada https://www.pveducation.org
• ** dihitung menggunakan kalkulator online Waktu Setempat

ET keduanya sama karena pada tanggal yang sama. TST menunjukkan pada Malang lebih dulu 26 menit dari LST. Artinya pada pukul 07 WIB ketinggian matahari sudah lebih tinggi 26 menit dari LST. Sebaliknya  pada Aceh, ketinggian matahari tertinggal sebanyak 52 menit.

Apa implikasinya pada pengamatan radiasi matahari?
Jika keduanya dilakukan mengikuti LST maka hasilnya menjadi bias karena ketinggian matahari yang tidak sama. Untuk itulah WMO menetapkan pengamatan radiasi matahari harus mengacu TST. alert-info

Koreksi bujur untuk Waktu Setempat pengamatan iklim yaitu agar pengamatan dilakukan pada ketinggian matahari yang  sama, maka di Malang pengamatan pukul 07 WIB harus dilakukan lebih awal 30 menit atau pada 06.30 WIB.

Untuk Aceh, pengamatan 07 WIB harus dilakukan mundur 38 menit, atau pada 07.38 WIB.

Referensi

1. https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=10616
2. http://www.bom.gov.au/climate/data-services/solar/content/data-time.html
3. https://www.weather.gov/tg/time
4. Soteris A. Kalogirou - Solar Energy Engineering. Processes and Systems - 

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?