Proses Tentang Perubahan Cuaca

Proses Tentang Perubahan Cuaca

Pernahkah Anda bertanya-tanya tentang siapa yang bertanggung jawab atas kondisi cuaca? Atau mengapa beberapa awan terlihat seperti dapat dilakukan oleh manusia? Sistem cuaca yang benar-benar kacau ternyata tidak dapat diprediksi. Kekacauan adalah gagasan bahwa perubahan kecil yang dapat menyebabkan perubahan yang sangat besar dimasa depan. Sistem kekacau ini sangat sulit untuk diprediksi.

Namun, dalam sistem yang rumit dan luas ini, kita dapat menemukan contoh perilaku tertata yang terdefinisi dengan baik; Contoh gerakan cairan yang cantik dan terkadang intens, seperti air dan udara. Itu adalah dua bahan yang sangat penting dalam campuran lembab, berputar-putar, kacau yang menggerakkan cuaca dengan alami dari hari ke hari. Beberapa sistem matematika menunjukkan hal serius dibalik awan yang menakjubkan.

Jet Stream

Band cirrus awan berjalan tegak lurus terhadap aliran jet yang terlihat dari pesawat luar angkasa. Apa yang tampak di sini sebagai deretan awan yang berlayar perlahan di atas Kanada serta benar-benar dapat memangkas waktu penerbangan Anda dari New York ke London hampir satu jam. Gerak angin kencang dan kuat, yang dikenal sebagai aliran jet, bertanggung jawab untuk mengangkut sistem cuaca di seluruh dunia.

Dan anginnya sangat cepat bergerak. Biasanya bergerak dengan kecepatan 120 sampai 200 kilometer per jam, autobahns di langit ini telah diketahui melebihi 400 kilometer per jam! Terbang terlalu cepat ke satu tepi dan berada di dalam untuk beberapa turbulensi yang cukup epik.

Jadi, apa yang harus kita ucapkan untuk kecepatan angin ini? Semuanya dimulai dengan suhu. Jet stream terbentuk di antara massa udara hangat dan dingin, tepat di bawah batas antara troposfer – lapisan atmosfer yang mengelilingi kita dan stratosfer. Daerah ini, yang dikenal sebagai tropopause, terletak sembilan sampai tujuh belas kilometer di atas permukaan Bumi.

Udara lebih dingin, oleh karena itu, angin lebih padat di kutub bumi daripada di khatulistiwa. Perbedaan kepadatan antara dua massa udara menciptakan perbedaan tekanan. Dan itu adalah perbedaan tekanan udara yang justru menyebabkan angin, yang mengalir dari daerah tekanan tinggi hingga tekanan rendah. Semakin besar perbedaan tekanan, semakin kuat angin.

Campuran ini adalah rotasi Bumi, yang menyebabkan angin kencang mengalami gaya Coriolis. Di ketinggian mengalir ke arah kutub kemudian ia membelok ke kanan. Hasilnya, seperti yang bisa Anda lihat di video NASA di bawah ini, yaitu arus jet berkelok-kelok dan kuat yang mengalir ke arah barat-timur.

Tapi bagaimana dengan turbulensi itu? Turbulensi dapat terjadi pada batas aliran jet dan udara sekitarnya. Jika tidak ada awan di langit, bisa jadi sulit untuk melihat aliran turbulen ini. Itu sebabnya disebut turbulensi udara yang jelas.

Pusaran polar

Massa udara raksasa yang berputar-putar ini (terlihat mendorong awan ke selatan di jurang musim dingin yang cerah ini) memiliki sedikit dinamika kekuatan aneh dengan aliran jet polar. Jadi ketika mereka mulai berinteraksi, itu bisa menjadi sangat dingin.

Vorteks polar adalah contoh sistem tekanan rendah yang besar. Seperti namanya, sistem ini memiliki udara bertekanan rendah di tengahnya. Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, jadi dalam hal ini udara diseret ke dalam untuk segala arah. Kemudian udara yang relatif hangat naik dan berubah saat spiral ke atas.

Tapi vorteks polar terbentuk tinggi di atmosfer, dari troposfer sampai stratosfer, sehingga udara spiral menjadi sangat dingin. Beruntung bagi kita, vorteks polar terkandung oleh aliran jet, yang bertindak sebagai semacam penghalang untuk menghentikan udara dingin keluar. Jadi mereka biasanya hanya berputar di atas Kutub Utara dan Selatan. Mereka hampir selalu hadir, tapi bisa berfluktuasi dalam kekuatan dari musim ke musim.

Pusaran kutub yang kuat bermanifestasi sebagai satu pusaran tunggal – terlihat seperti gerimis ungu gelap di gambar di sebelah kiri bawah. Bila melemah, ia dapat memisahkan diri menjadi dua atau lebih vortisitas utama – seperti yang terlihat pada gambar di sebelah kanan. Tapi, anehnya, ini adalah pusaran kutub lemah yang akan menyebabkan masalah.

Pusaran kutub yang lemah berarti bahwa suhu – dan karena itu tekanan – perbedaan pada kedua sisi aliran jet tidak begitu besar. Penurunan perbedaan tekanan menyebabkan aliran jet menjadi terasa lebih lemah. Dan arus jet yang lemah dapat berliku secara berlebihan ke arah khatulistiwa, membiarkan pusaran kutub menjauh dari kutub, membawa cuaca dingin ke bagian-bagian Bumi yang dihuni manusia. Ketika itu terjadi, Anda berada dalam sebuah snap yang sangat dingin.

Siklon

Siklon pusaran kutub ini menggunakan nama yang berbeda tergantung di mana mereka mendatangkan malapetaka. Topan di Samudera Pasifik dan Hindia bagian barat adalah topan di Asia Tenggara dan badai di Atlantik dan Pasifik timur. Krisis identitas disingkirkan, massa udara yang khas dan terkadang menghancurkan ini adalah contoh lain dari sistem tekanan rendah yang ekstrem, serta berkembang di perairan yang hangat.

Suhu permukaan laut yang hangat memanaskan udara tepat di atasnya, menciptakan massa udara hangat yang terlokalisasi. Udara yang lebih hangat akan mengurangi kepadatan disekitarnya, seperti spiral ke atas, menurunkan tekanan atmosfir di permukaan. Inti yang bertekanan rendah diberi makan oleh udara yang mengalir dari daerah bertekanan tinggi di sekitarnya.

Dalam keadaan yang tepat, siklon timbul dari proses yang disebut siklenenesis, dimana cairan berputar ke arah yang sama seperti Bumi diperkuat dan diintensifkan. Rotasi bumi juga mempengaruhi arah sirkulasi dalam siklon. Di belahan bumi selatan, siklon berputar searah jarum jam karena semuanya dibelokkan ke kiri oleh gaya Coriolis. Di belahan bumi utara, mereka berputar berlawanan arah jarum jam saat kekuatan Coriolis mengalihkan segalanya ke kanan.

Hasilnya adalah sejumlah besar energi yang beredar tersedot ke atmosfer bagian atas, membentuk siklon tropis. Setelah terbentuk, kemudian dapat bergerak dan meremehkan apapun dan segala sesuatu yang menghalanginya.

Awan

Pola awan yang menakjubkan ini mungkin terlihat cukup tenang namun, seperti pepatah lama, “tidak pernah menilai formasi awan oleh façade yang bersahabat”. Gelombang awan pecah adalah hasil ketidakstabilan awan.

Pola gelombang seperti ini terbentuk saat lapisan fluida bergerak berinteraksi satu sama lain. Lapisan fluida yang lebih ringan dan hangat mengapung di atas lapisan padat dan dingin (udara panas naik). Untuk keperluan malam ini disebut stratifikasi cair.

Perbedaan densitas berarti lapisan bergerak pada kecepatan yang berbeda, dengan lapisan yang lebih berat bergerak, lebih lambat daripada lapisan yang lebih terang. Tapi kali ini, perbedaan kecepatan pada batas antara cairan untuk memanggil tembakan.

Cairan yang bergerak lebih cepat mencoba ‘menarik’ cairan berat itu ke lapisan atas. Tapi cairan yang lebih padat dan kembali tenggelam, menyebabkan terbentuknya gelombang ‘bergulir’ yang keren ini terlihat di gif di bawahnya.

Dan akhirnya, yang semula dituduh menyebabkan runtuhnya Jembatan Tacoma Narrows pada tahun 1940 – jalan vortex von Kármán sebenarnya hanya terdiam. Seperti yang dikatakan, ini adalah “jalan” vortisitas. Dan pusaran adalah gerak cairan yang terbaik. Fenomena yang menakjubkan ini terjadi ketika cairan mengalir di sekitar rintangan, seperti angin di sekitar puncak gunung dengan beberapa awan untuk membantu visibilitas.

Kapan pun cairan bergerak dipaksa mengalir di sekitar rintangan, kita menemukan fenomena yang dikenal sebagai pemisahan lapisan batas. Lapisan batas adalah lapisan tipis cairan yang terbentuk di sekitar rintangan saat bergerak melalui cairan atau saat fluida bergerak melewati rintangan.

Gunung bertindak seperti penahan angin sehingga udara yang bergerak melewatinya bergerak lebih cepat daripada udara di belakangnya, menyebabkan daerah bertekanan rendah terbentuk di belakang gunung. Jika angin cukup kencang, udara di lapisan batas terpaksa lepas dari permukaan.

Ketika aliran memisahkan, vortisitas ditumpahkan ke belakang gunung, tapi ini terjadi dari kedua sisi. Jadi apa yang kita lihat adalah pola berulang vortisitas bergantian.