Sistem Radar

TUGAS RADAR CUACA (WEATHER RADAR)

DI SUSUN USUN OLEH :

NAMA

: AMIRUDIN

NIM

: 10050079

KLS

: TP C

JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2012

Sistem radar Ada tiga komponen utama yang tersusun di dalam sistem radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal) dan receiver (penerima sinyal) . 1.Antena

Antena yang terletak pada radar merupakan suatu antena reflektor berbentuk piring  parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dipantulkan melalui permukaan yang berbentuk parabola. Antena radar memiliki dua kutub (dwikutub). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk  phased-array (bertingkat atau bertahap). Ini merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar. 2.Pemancar sin yal (tr ansmi tter ) 

Pada sistem radar, pemancar sinyal (transmitter) berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena. Hal ini dilakukan agar sinyal objek yang berada didaerah tangkapan radar dapat dikenali. Pada umumnya, transmitter memiliki  bandwidth dengan kapasitas yang besar. Transmitter juga memiliki tenaga yang cukup kuat, efisien, bisa dipercaya, ukurannya tidak terlalu besar dan tidak terlalu berat, serta mudah dalam hal perawatannya. 3.Peneri ma sin yal (r ecei ver ) 

Pada sistem radar, penerima sinyal (receiver) berfungsi sebagai penerima kembali  pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap oleh radar melalui reflektor antena. Pada umumnya, receiver memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterimanya agar sesuai dengan pendeteksian yang diinginkan, dapat memperkuat sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal (signal and data processor), dan kemudian menampilkan gambarnya di layar monitor (display). Selain tiga komponen di atas, sistem radar juga terdiri dari beberapa komponen pendukung lainnya, yaitu · Waveguide, berfungsi sebagai penghubung antara antena dan transmitter. ·Duplexer, berfungsi sebagai tempat pertukaran atau peralihan antara antena dan penerima atau pemancar sinyal ketika antena digunakan dalam kedua situati tersebut. · Software, merupakan suatu bagian elektronik yang berfungsi mengontrol kerja seluruh  perangkat dan antena ketika melakukan tugasnya masing-masing.

Pri nsip pengoperasian radar Umumnya, radar beroperasi dengan cara menyebarkan tenaga elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena. Tujuannya adalah untuk menangkap sinyal dari benda yang melintas di daerah tangkapan antena yang bersudut 20o  –  40o. Ketika ada benda yang masuk ke dalam daerah tangkapan antena tersebut, maka sinyal dari benda tersebut akan ditangkap

dan diteruskan ke pusat sitem radar untuk kemudian diproses sehingga benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor/display.

Kegunaan r adar · Weather Radar, merupakan jenis radar cuaca yang memiliki kemampuan untuk mendeteksi intensitas curah hujan dan cuaca buruk, misalnya badai. · Wind Profiler, merupakan jenis radar cuaca yang berguna untuk mendeteksi kecepatan dan arah angin dengan menggunakan gelombang suara (SODAR). Radar cuaca telah mengalami perkembangan selama 10 tahun terakhir ini. Perubahan yang dilakukan tidak mengubah prinsip dasar dari radar tersebut. Konsep dasar dari karya radar cuaca ialah mengenai refleksi energy. Dimana Radar mengirim sinyal, dan sinyal ini kemudian dipantulkan kembali ke radar. Semakin kuat sinyal yang dipantulkan berarti semakin besar partikel yang di tumbuknya. Radar merupakan suatu singkatan untuk Radio Detection and Ranging. Sesuai dengan nama yang digunakan, radar dikembangkan sebagai suatu cara yang menggunakan gelombang radio untuk mendeteksi adanya objek dan menentukan jarak ( posisi ) obyek tersebut. Prinsip kerja radar ialah memancarkan dan menerima kembali gelombang elektromagnetik yang dipantulkan oleh target. Dalam bidang meteorologi radar ini digunakan untuk mendeteksi dan mengetahui letak awan dan kemungkinan terjadinya hujan. Estimasi curah hujan yang dihasilkan oleh radar tidak selalu sama dengan curah hujan  pada hasil pengamatan sinoptik. Sehingga terjadi perbedaan nilai antara hasil curah hujan  pada radar dan pada sinoptik. Dengan membandingkan perbedaan nilai tersebut kita dapat menentukan keakuratan estimasi curah hujan pada radar tersebut.

Gambar diatas adalah penggambaran yang jelas mengenai pemantulan sinyal terhadap  partikel-partikel di udara.

Persamaan ini melibatkan variable-variabel yang telah dikenal dan telah diukur secara langsung. Keterangan : Pr: kekuatan rata-rata pantulan yang dihasilkan . Radar mengirim 25 buah sinyalsinyal pulsa dan kemudian mengukur rata-rata daya yang diterima pada pemantulan itu. Pt: Peak power transmitted by the radar. Daya puncak yang dikirim oleh radar. Ini adalah nilai yang diketahui radar. Hal ini penting untuk mengetahui karena daya rata-rata  pantulan secara langsung berkaitan dengan daya yang ditransmisikan. G: Penguatan antena radar. Ini adalah nilai yang diketahui radar. Ini adalah ukuran kemampuan antena untuk memfokuskan energi keluar ke dalam berkas. Kekuatan yang diterima dari target yang diberikan secara langsung berhubungan dengan kuadrat gain antena. : Sudut Beamwidth dari radar. Ini adalah nilai yang diketahui dari radar. Melalui  persamaan Probert-Jones dapat dipelajari bahwa kekuatan pantulan secara langsung  berhubungan dengan kuadrat Beamwidth sudut. Masalahnya ialah asumsi persamaan adalah curah hujan untuk mengisi berkas sinar radar lebih dari dua derajat.. H: Pulse Panjang radar. Ini adalah nilai diketahui radar. Kekuatan yang diterima dari target meteorologi secara langsung berhubungan dengan panjang pulsa. K: Merupakan nilai konstan. Ini adalah nilai diketahui radar. Konstanta ini  bergantung pada konstanta dielektrik air. Ini adalah asumsi yang harus dibuat, tetapi juga dapat menyebabkan beberapa masalah. Konstanta dielektrik air saling berdekatan, yang  berarti ia memiliki pantulan yang baik. Masalah terjadi saat Anda memiliki target meteorologi yang tidak membagi pemantulannya. Beberapa contoh dari hal ini adalah salju dan hujan es kering sejak konstanta sekitar 0,2. L: Ini adalah faktor redaman pada radar.. Ini adalah nilai yang dihitung untuk mengkompensasi pelemahan oleh curah hujan, atmosfer gas, dan keterbatasan deteksi  penerima. Atenuasi dengan presipitasi adalah fungsi dari intensitas curah hujan dan panjang gelombang. itu adalah fungsi dari sudut elevasi, jarak, dan panjang gelombang. Setiap redaman 2 dB maka dikuatkN 2 dB lagi. Karena semua account ini untuk 2dB kerugian, semua sinyal diperkuat oleh 2 dB. : Ini adalah panjang gelombang energi yang ditransmisikan. Ini adalah nilai yang diketahui radar. Z: Ini adalah faktor pemantulan presipitat. Ini adalah nilai yang diselesaikan untuk secara matematis oleh radar. Jumlah tetesan dan ukuran tetesan mempengaruhi niali pada radar. Nilai ini dapat menyebabkan masalah karena radar tidak dapat menentukan ukuran  presipitat. Ukuran ini penting karena faktor pantulan dari sasaran presipitasi ditentukan dengan menaikkan setiap diameter tetesan air dalam volume sampel kedalam daya keenam dan kemudian menjumlahkan semua nilai-nilai bersama. A ¼ "drop mencerminkan jumlah energi yang sama seperti 64 1 / 8 "tetes meskipun ada 729 kali lebih cair dalam 1 / 8" tetes.

R: Ini adalah jangkauan target presipitat. Nilai ini dapat dihitung dengan mengukur waktu yang dibutuhkan sinyal untuk kembali. Rentang ini penting karena daya rata-rata kembali dari target berbanding terbalik dengan kuadrat jangkauan dari radar. Radar ini memiliki kekuatan untuk menormalkan kembali untuk mengimbangi berbagai atenuasi. Dengan menggunakan hubungan antara Z dan R, perkiraan curah hujan dapat dicapai. Sebuah  persamaan dasar yang dapat digunakan untuk melakukan perhitungan semacam ini adalah Z = 200 * R ^ 1.6. Persamaan ini dapat dimodifikasi tergantung hari maupun areanya.

PENGAMATAN AWAN DAN HUJAN Udara selalu mengandung uap air. Apabila uap air ini menguap menjadi titik-titik air, maka terbentuklah awan. Awan merupakan kumpulan dari butir-butir air atau es yang mengapung di udara dan butir-butir air tersebut akan semakin besar dan semakin berat sehingga ketika mencapai ukuran tertentu dan karena daya tarik bumi perlahanlahan butir butir air tersebut tertarik ke bawah sehingga butir-butir air atau es tersebut akan terus jatuh sebagai hujan. Namun jika titik-titik air tersebut bertemu udara panas, butir-butir air itu akan menguap dan hilanglah awan itu. Inilah yang menyebabkan awan selalu berubahubah  bentuknya. Air yang terkandung di dalam awan silih berganti menguap dan mencair. Dan ini  juga yang menyebabkan kadang-kadang ada awan yang tidak membawa hujan.

PENGAMATAN AWAN DARI RADAR Pengamatan awan dengan radar lebih banyak data yang dapat diperoleh dengan radar. Kita dapat mempelajari struktur dan gerakan di dalam awan. Pengamatan awan menggunakan radar dapat memperoleh lebih banyak data dari awan sampai kejadian hujan setiap saat secara otomatis dan kontinyu. Radar adalah kepanjangan dari Radio Detection and Ranging. Radar  bekerja berdasarkan prinsip pengiriman radiasi gelombang yang amat panjang (gelombang mikro) dari sebuah antenaserta mendeteksi energinya setelah memantul dari target yang jauh. Prinsip kerja radar yaitu energi dalam bentuk materi dipancarkan melalui antenna yang dibawa gelombang electromagnet, bila gelombang pancaran diterima oleh target dalam hal ini oleh butir-butir awan komputer yang sudah dilengkapi pada peralatan radar. Tampilan echo  pada layar dapat dilihat dalam arah mendatar dan dalam arah vertical. Pada tampilan mendatar dapat dilihat posisinya berdasarkan lintang bujur bumi serta  perluasan mendatar awan, sedangkan dari peragaan vertical dapat diketahui struktur vertical, misalnya tingginya, gerakan, serta sebaran butir awan dalam arah vertical. Wilayah yang dapat dijangkau radar hanya beberapa ratus km (200  –   400 km) sehingga radar dapat digunakan untuk menaksir cuaca dalam jangka waktu pendek (sampai 2  –  3 jam).

PENGAMATAN HUJAN Hujan adalah air, es, atau salju yang terendap dari awan dan jatuh pada permukaan  bumi. Butir-butir air atau es di dalam awan yang membesar beratnya bertambah. Makin besar makin berat dan akhirnya keluar dari awan. Untuk menjadi hujan, butir-butir air atau es tersebut harus berukuran besar sehingga dapat jatuh dan dapat melawan besarnya penguapan

selama bergerak di dalam udara. Umumnya butir-butir air yang berukuran garis tengah 200 mikrometer sudah dapat keluar dari awan.

PARAMETER CURAH HUJAN Untuk menyatakan perilaku hujan digunakan ukuran berbagai parameter, antara lain  banyaknya curah hujan, kelebatan atau intensitas hujan, hari hujan, dan kepadatan hujan. Banyaknya curah hujan adalah ketinggian air hujan per satuan luas. Nilainya dinyatakan dalam milimeter. Misalnya curah hujan 10 mm, berarti kedalaman air hujan setinggi 10 mm bila hujan jatuh di permukaan bumi yang tidak terbatas di tempat itu. Intensitas hujan adalah banyaknya hujan tiap saat pada waktu hujan berlangsung.  Nilainya dinyatakan dalam milimeter/menit. Di kawasan tropis, termasuk di Indonesia intensitas curah hujan umumnya tinggi. Hari hujan, adalah sebagai hari yang ada hujan. Di Indonesia, hari hujan ditandai dengan curah hujan lebih besar atau sama dengan 0,5 mm dalam waktu 24 jam. Kepadatan hujan adalah banyaknya hari hujan dalam jangka waktu tertentu, misalnya kepadatan hujan dalam sebulan yaitu banyaknya hari hujan dibagi jumlah hari dalam sebulan tersebut. Curah hujan rata-rata adalah jumlah curah hujan bulanan ratarata. umumnya digunakan untuk memberi cirri curah hujan di suatu tempat.

PENGUKURAN CURAH HUJAN Pengukuran curah hujan dilakukan dengan menggunakan alat penakar curah hujan. Penakar curah hujan ada 2 jenis yaitu pengukuran secara manual dan otomatis. Pengukuran secara manual biasanya menggunakan alat penakar huan type Obs yaitu air hujan yang ditampung dengan menggunakan tabung berdiameter tertentu kemudian pada jam  pengamatan (07.00 waktu setempat) air yang tertampung tersebut kemudian diukur dengan menggunakan gelas ukur yang telah disesuaikan dengan diameter tabung. Sedangkan penakar curah hujan otomatis menggunakan sistem jarum dan pias. MENGHITUNG CURAH HUJAN DAN HARI HUJAN Sebagaimana telah dijelaskan bahwa awan dan hujan adalah pasangan atau saling  berkaitan erat satu sama lain. Hujan berasal dari awan atau dengan kata lain apabila suatu daerah sedang hujan sudah dipastikan diatas daerah tersebut pasti ada awan khususnya awan hujan. Atau dengan kata lain biasanya daerah yang sedang hujan berimpit dengan daerah awan hujan di atas ermukaan bumi. Sehingga untuk melihat keadaan hujan di suatu daerah dapat juga diperoleh dengan pengamatan awan di atas daerah tersebut. Radar Cuaca adalah salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengamati awan. Radar ini juga dapat diatur sehingga hanya menampilkan awan-awan dengan kepadatan tertentu saja seperti awan-awan yang sudah menghasilkan hujan.

DATA RADAR CUACA Dari tampilan radar kita dapat mengamati awan secara horizontal saja atau disebut sebagai PPI (Plan Position Indicator). Dari data ini kita dapat memperoleh posisi awan atau lintang bujurnya di atas permukaan bumi dan intensitas curah hujannya dalam range dan warna. Maka dengan mengatur tangkapan radar hanya menangkap awan-awan hujan saja kita dapat mengamati keadaan hujan juga. Dengan demikian radar cuaca dapat digunakan untuk memantau keadaan hujan di suatu daerah yang terjangkau oleh radar. Database radar adalah kumpulan dari gambar-gambar radar yang kontinyu dan tersimpan dalam satu file. Dari database radar ini kita dapat memilah-milah gambar misalnya dalam satu jam, satu hari, sepuluh hari maupun sebulan. Pada tampilan radar ini data yang diberikan adalah intensitas hujan yang sedang terjadi dalam variasi warna dengan angka dalam bentuk range. Dari variasi warna tersebut, intensitas hujan yang diberikan dalam satuan milimeter per jam sedangkan durasi data adalah per sepuluh menit maka untuk menghitung jumlah curah hujannya terlebih dahulu kita mengkonversikan intensitas yang ditunjukkan dari warna ke dalam angka. Karena nilai yang ditunjukkan dalam range angka maka diambil nilai tengah dari rangenya, misalnya warna hijau menunjukkan intensitas hujan 20  –  40 mm/jam maka dianggap bila radar menunjukkan warna hijau artinya intensitas yang terjadi adalah 30 mm/jam [ (20+40)/2 = 30 ]. Pada tampilan gambar radar curah hujan dinyatakan dalam range nilai intensitas yang  berbeda-beda menurut warna yaitu merah, merah muda, hijau, kuning biru muda biru tua dan hitam .Dari setiap warna tersebut diambil nilai tengahnya sebagai rata-rata intensitas curah hujan dalam setiap jam. Maka diperoleh table sebagai berikut.

MENGHITUNG CURAH HUJAN Dari tabel warna di atas dapat kita hitung jumlah curah hujan yang terjadi per gambar atau  per sepuluh menit, sebagai contoh apabila warna yang ditunjukkan adalah warna Merah = 100 mm/jam artinya jumlah curah hujan yang terukur dalam satu gambar tersebut adalah 100mm / 6 = 16.7 mm. Angka 6 diperoleh dari 1 jam dibagi 10 menit karena satu gambar  berlangsung selama 10 menit. Demikian juga untuk warna-warna lainnya seperti yang ditunjukkan pada table di bawah ini :

Dari table di atas kita dapat menghitung jumlah curah hujan pertitik dengan menjumlahkan curah hujan dari tiap-tiap gambarnya. Misalnya pada titik A pada gambar  pertama ada hujan dengan warna merah dan gambar ke 2 warna kuning dan warna pada gambar ke 3 warna biru muda, maka jumlah hujan yang terjadi selama 3 gambar tersebut atau sama dengan selama 30 menit yaitu 16.7 + 2.5 + 1 = 20.2 milimeter. Untuk menghitung curah hujan harian kita mulai dari jam 23.00 GMT tanggal sebelumnya hal ini disesuaikan dengan pengamatan hujan yang dilakukan pada jam 07.00 Wita yang sama dengan jam 23.00 GMT. Kemudian kita hitung jumlah curah hujan  pergambar sampai jam 22.50 GMT, total dari curah hujan per gambar tersebut adalah sama dengan curah hujan pada tanggal tersebut. Dari curah hujan harian tersebut dapat diperoleh curah hujan bulanannya. Langkah-langkah untuk menghitung jumlah curah hujan dengan menggunakan data radar adalah sebagai berikut : 1. Tentukan daerah yang akan dihitung jumlah curah hujannya, buat titik referensi  pada daerah tersebut. 2. Siklus data dimulai dari data jam 23.00 GMT yang disesuaikan dengan pengamatan curah hujan (07.00 wita) sampai jam 22.50 GMT tanggal berikutnya. 3. Klik gambar setiap sepuluh menit, catat intensitas hujan pada daerah tersebut dan dibagi enam untuk mendapatkan jumlah curah hujan selama sepuh menit. 4. Lakukan untuk gambar sepuluh menit berikutnya, sampai gambar jam 22.50 GMT tanggal  berikutnya. 5. Kemudian jumlahkan nilai-nilai yang diperoleh untuk mendapatkan jumlah curah hujan selama satu hari. 6. Demikian selanjutnya untuk setiap hari sehingga didapatkan jumlah curah hujan bulanan.

MENGHITUNG HARI HUJAN Dari data radar selain jumlah curah hujan kita juga dapat menghitung jumlah hari hujan. Dari hasil perhitungan jumlah curah hujan di atas kita dapat memperoleh jumlah hari hujan yaitu dengan menghitung jumlah hari yang ada hujannya. Atau dapat juga dilakukan langkah-langkah sebagai berikut pada data base radar : · Tentukan daerah yang akan dihitung jumlah curah hujannya, buat titik referensi pada daerah tersebut. · Siklus data dimulai dari data jam 23.00 GMT yang disesuaikan dengan pengamatan curah hujan yaitu pada jam 07.00 wita sampai jam 22.50 GMT tanggal berikutnya. · Kemudian siklus data radar tersebut dan lihat apabila terdapat ekho yang menunjukkan kejadian hujan maka catat bahwa pada tanggal tersebut terjadi hujan. Dan apabila tidak ada sama sekali maka kosongkan atau pada tanggal tersebut berarti tidak ada hujan. · Kemudian hitung jumlah hari yang ada hujannya dan catat sebagai jumlah hari hujan.

Contoh radar citra

(badan radar)

(display radar menggunakan personal komputer)

SPESIFIKASI RADAR CUACA Cara Pengamatan Radius Pengamatan 30 km (maksimun 60 km) Satuan Pengamatan - Resolusi-range-60 m resolusi azimuth 1024 grid Data refresh- 30 detik Teknik pengamatan- Pengamatan intensif hujan Sudut elevasi -Tetap

Antena Penerima : Jenis Antena -Parabola feeding depan Permukaan efektif- Diameter 1.2 m Lebar Beam- 2 derajat (horizontal/ vertical) Gain utama -Lebih 36 dB Jumlah Putaran -2 rpm/2.5 rpm (50 Hz/ 60Hz) Elevasi -2 sampai + 5 derajat (manual) Dimensi 1.2 (lebar) x 1.0 (panjang) x 1.5 (tinggi) (m)

Pengirim: Frekuensi -9.71, 9.73, 9.75, 9.77 GHz (pilih) Power- 25 kW Lebar Pulsa- 0.2, 0.6 dan 1.2 mikrodetik Frekuensi Ulang- 700 pps atau 1200 pps Min.power terima- Kurang -107 dBm Proses Data A/D converter -12 bit Sampling rate -60 m Koreksi jarak- Ada Koreksi interferen- Ada Koreksi speckle darat -Teknik MTI Akurasi Pengamatan hujan -(radius 30 km) 1 mm/ jam Batas display- 60 km x 60 km Resolusi display- 600 x 600 dots