Marini 13/351181/SV/4199Nanda Septian N 13/351517/SV/4386Novita Indriastuti 13/351596/SV/4435Alviana Noor F. 13/355975/SV/5326Linda Ayu A.A 13/355980/SV/5329Fajar Dhian A. 13/356021/SV/5342Nesti Cahyani 13/356225/SV/5464Lilis Puspitasari 13/356230/SV/5468Susilo Triwibowo 13/356243/SV/5476Karlina Dewi E. 13/356245/SV/5478

GPS Meteorologi pada daerah Lintang rendah : Penginderaan Jauh dari Uap Air di Atmosfer di

Semenanjung Malaysia

PendahuluanCuaca dan iklim bumi sangat dipengaruhi oleh jumlah uap air dan gas rumah kaca yang terdapat pada troposfer. Troposfer dapat berisi volume air yang besar dimana uap yang terperangkap oleh energi radiasi menyebabkan suhu meningkat (pemanasan global). Hal ini dikenal sebagai efek rumah kaca. Selain itu, hal yang berkontribusi dalam pemanansan global adalah aktivitas manusia. Namun, tanpa adanya uap air dan gas rumah kaca, suhu di bumi akan jauh lebih dingin. Di daerah lintang rendah, jarak zenith matahari masih relatif pendek sepanjang tahun. Oleh karena itu, daerah ini terkena intens sinar matahari sepanjang tahun, dengan suhu berkisar 20oC-35oC (kecuali di daerah gurun). Umumnya, udara yang hangat akan lebih banyak menahan uap air untuk membentuk tetesan dan awan yang akhirnya menghasilkan hujan. Oleh karena itu, daerah lintang rendah (terutama yang dekat khatulistiwa) sering menerima curah hujan yang deras.

Penerapan sinyal Global Positioning System (GPS) penginderaan jauh uap air di atmosfer telah dilakukan sejak awal 1990-an (Bevis et al., 1992) dari penelitian estimasi terhadap total troposfer Zenith Path Delay (ZPD) yang menggunakan jaringan GPS Continuously Operating Reference Stations (CORS). Tekanan permukaan dan suhu yang diintegrasikan ke dalam GPS yang diperoleh ZPD untuk memprediksi Integrated Water Vapor (IWV), atau dengan kata lain, Precipitable Water Vapor (PWV).

Cuaca di Semenanjung Malaysia sangat dipengaruhi dua musim hujan tahunan, antara lain musim yang terjadi dari bulan November - awal Maret (dikenal sebagai Monsun timur laut) dan dari awal Mei-Agustus (dikenal sebagai Monsun barat daya). Secara umum, curah hujan bulanan di daerah ini menunjukkan kondisi cuaca yang kering dari Mei hingga awal Juli dan kondisi basah dari November-Januari (seperti yang dilaporkan oleh Departemen Meteorologi Malaysia, MMD).

Penggunaan GPS meteorologi di daerah tropis dengan fokus pada Semenanjung Malaysia

Penundaan perambatan sinyal GPS dan pengurangan IWV

Pembiasan atmosfer sinyal perjalanan GPS dari satelit ke penerima di permukaan bumi sebagian besar disebabkan oleh ionosfer dan troposfer bumi (Hofmann-Wellenhof et al., 2001). Karena sebaran ionosfer, penundaan ionosfer langsung bisa diukur dengan menggunakan frekuensi ganda oleh penerima GPS.

Interpolasi permukaan data meteorologi.Idealnya, sebuah sensor meteorologi harus dipasang berdekatan

dengan antena GPS untuk memperkirakan keakuratan ZHD. Kenyataannya adalah bahwa banyak sensor meteorologi yang tidak terletak dekat stasiun GPS. Kemungkinan lain, suhu permukaan dan tekanan data dari stasiun cuaca terdekat dapat diinterpolasi (Klein Baltink et al., 1999; Bai Feng dan 2003). Gambar. 2

Karena variabilitas vertikal tekanan dan suhu sensitif terhadap ketinggian sensor, tekanan dan temperatur di semua stasiun cuaca, maka dari itu disesuaikan dengan tingkat referensi umum yang mengacu pada Sea Berarti Tingkat (MSL). Selanjutnya, tekanan dan temperatur pada MSL diinterpolasi untuk memperoleh tekanan dan temperatur di stasiun GPS.

Gambar peletakan stasiun GPS dan Stasiun Cuaca yang tepat

Prosedur interpolasi dapat dijelaskan sebagai berikut (Klein Baltinketal, 1999; Bai andFeng 2003.):Hitunglah tekanan pada MSL:

PSM : tekanan di sebuah stasiun meteorologi di mbar

TSM : suhu di stasiun meteorologi di Celcius

HM : ketinggian di atas MSL dalam meter di stasiun meteorologi

HG :ketinggian di atas MSL dalam meter di sebuah stasiun GPS

PMSL :tekanan pada MSL di mbar

TMSL :suhu di MSL dalam Celcius

PGPS : tekanan di stasiun GPS di mbar

Reduksi data RadiosondeMenurut Guoping dkk. (2007), estimasi IWV dapat dihitung oleh metode integral trapesium

P0 : tekanan permukaanPT :tekanan di bagian atas troposferPV : densitas uap air di atmosfer. Kelembaban tertentu

(dilambangkan sebagai q di g / kg) dievaluasi dalam hal suhu titik embun dan tekanan di sembilan tingkat tekanan (misalnya, 1000.925.850.700.500.400.300.250 dan 200 mbar) dari kedalaman radiosonde dimana

Pi : tekanan pada tingkat ith danqi :kelembaban spesifik di tingkat ith. 

GPS ZPD dan estimasi IWV untuk Semenanjung Malaysia

Saat ini, ada jaringan CORS (dikenal sebagai My RTK net) yang terdiri dari 50 stasiun GPS di Semenanjung Malaysia dan 28 stasiun GPS di Malaysia Timur. Jaringan ini dioperasikan oleh Departemen Survey dan Pemetaan Malaysia (DSMM) untuk mendukung survei dan kegiatan geodesi. Saat ini, catatan jaringan frekuensi ganda GPS, tapi tidak ada sensor meteorologi tersedia di salah satu stasiun GPS. Empat stasiun GPS CORS dipilih untuk penelitian ini (misalnya, PEKN,GETI, Bant dan USMP; lihat Gambar. 3) karena ketersediaanstasiun meteorologi paling dekat (misalnya, KUAN, KTBR, KLIA dan BYLP) yang dioperasikan oleh MMD. Rute stasiun meteorologi dilengkapi dengan sensor meteorologi dipermukaan dan balon radiosonde yang diluncurkan dua kali sehari (pukul 08.00 dan 20:00 waktu setempat). (lihat Tabel 1)Vaisala RS92 radiosonde yang digunakan untuk pengamatan menunjukkan jarak antara stasiun bersih MyRTK dan stasiun radiosonde terdekat. Selain itu, empat staisun meteorologi lainnya (misalnya, Chup, ASTR, KTRN dan PTJY) dilengkapi dengan sensor meteorologi permukaan yang juga dimanfaatkan. (lihat gambar 3)

GPS ZPD dan estimasi IWV untuk Semenanjung Malaysia Akuisisi data dan pengolahan strategi

Frekuensi ganda L1 dan data GPS L2 untuk PEKN, GETI, Bant dan Stasiun USMP diperoleh pada interval 30 detik selama 24 jam untuk sepanjang tahun 2008. Sementara itu, suhu permukaan dan tekanan data, bersama-sama dengan data radiosonde untuk KTBR, KUAN, KLIA dan Stasiun BYLP, disediakan oleh MMD. Selain itu, data GPS dari stasiun International GNNS Service (IGS) di daerah tropis (lihat Gambar 3;. stasiun yang BAKO di Indonesia, NTUS di Singapura, IISC di India, PIMO di Filipina, Karr di Australia dan COCO di Coco Island) ditambahkan selama pengolahan data GPS. Hal ini karena ZPD yang tepat hanya dapat diperkirakan ketika jaringan GPS mencakup daerah yang cukup besar dan satelit yang sama karena itu diamati dari sudut elevasi yang berbeda di setiap stasiun GPS (Duan et al., 1996; Zhang dan Lachapelle, 2001). Dengan kata lain, panjang dasar acuan GPS berkontribusi pada pemisahan yang lebih baik dari parameter yang berkorelasi selama proses estimasi ZPD (Rocken et al., 1995).

Estimasi ZPD untuk stasiun jaring IGS dan MyRTKDiperkirakan ZPD tersebut (untuk semua stasiun

IGS, misalnya, COCO, IISC, NTUS, Karr, BAKO dan PIMO) dapat dihitung karena pusat analisis IGS menyediakan sebagian nilai-nilai 'kemungkinan' dari ZPD diperkirakan, hasilnya dibandingkan dengan IGS berasal ZPD (dilambangkan dengan ZPD IGS). Perbedaan antara ZPD IGS dan ZPDest untuk stasiun COCO, IISC, NTUS, Karr, BAKO dan PIMO berkisar dari 69.2 mm sampai 51,3 mm. Kesalahan RMS berkisar dari 5,003 mm to10.733 mm

GPS ZPD dan estimasi IWV untuk Semenanjung MalaysiaGPS berasal IWV di stasiun jaring MyRTK

GPS IWV yang diturunkan untuk empat stasiun MyRTKnet yang dihitung dengan menggunakan Persamaan. (tabel 4) dan diinterpolasi menggunakan data meteorologi dari stasiun cuaca terdekat (Gambar. 7) menunjukkan deret waktu (bulan) GPS yang diturunkan IWV yaitu means (baris) dan total curah hujan (bar) untuk tahun 2008 di stasiun PEKN, GETI, Bant dan USMP. Bilangan yang menunjukkan bahwa kecenderungan GPS yang diturunkan IWV sangat berkorelasi dengan data curah hujan.

Nilai tertinggi IWV terlihat pada bulan November dan Desember (450 kg / m2) selama musim hujan di timur laut di stasiun GETI, yang terletak di bagian timur laut Semenanjung Malaysia di daerah yang rawan banjir tahunan.

Perbandingan GPS dan radiosonde yang diturunkan IWV

Pada bagian ini, nilai-nilai IWV GPS yang diturunkan dari masing-masing MyRTKnet Stasiun dibandingkan dengan data yang diambil dari uap air radiosonde. Gambar. 8-11 menunjukkan perbandingan antara GPS harian yang diturunkan IWV dan radiosonde IWV yang diturunkan di PEKN, GETI, Bant dan stasiun USMP, masing-masing, untuk masa studi 1 tahun. Titik-titik hitam itu mewakili Mean IWV bulanan, sedangkan garis vertikal mewakili standar deviasi dari variabilitas IWV sehari-hari. Tanda berbentuk salib menunjukkan variasi sehari-hari yang besar untuk GPS yang diturunkan IWV, yang setuju dengan standar deviasi besar terlihat pada perkiraan radiosonde. Kecenderungan GPS yang diturunkan IWV mirip dengan rata-rata radiosonde yang diturunkan IWV bulanan.

Variasi diurnal Angin Muson pada GPS (IWV) Barat Daya dan Timur Laut.

Teknik meteorologi konvensional (misalnya, radiosonde) membuat sulit untuk memperoleh informasi yang sering untuk uap air. Data dua kali sehari untuk pengambilan sampel tidak mencukupi untuk menangkap seluruh siklus diurnal. Oleh karena itu, data GPS dapat memberikan teknik alternatif dan efektif untuk mengukur uap air dengan resolusi temporal tinggi. Pada bagian ini, siklus diurnal GPS yang diturunkan IWV di musim hujan diperiksa. Dua wilayah studi di Semenanjung Malaysia dipilih. Daerah pantai Timur diwakili oleh stasiun GETI dan PEKN , daerah pantai Barat diwakili oleh stasiun USMP dan Bant. Untuk setiap wilayah studi, data GPS harian diproses untuk periode angin dari barat daya dan angin timur laut. Sarana bulanan siklus bulanan diurnal IWV yang diperkenalkan dalam Gambar. 16 dan 17 untuk masing-masing dua musim hujan,.

Sumber kesalahan GPS berasal IWVPengukuran kedua GPS dan radiosonde mengalami beberapa kesalahan yang berkontribusi terhadap perbedaan dalam hasil IWV antara kedua teknik. Sumber kesalahan meliputi:(1)estimasi ZPD dan sebelum memproses data GPS(2)interpolasi dari data tekanan permukaan(3)suhu model atmosfer rata-rata(4)lokasi perbedaan antara GPS dan stasiun radiosonde(5)bias kering pada Vaisala RS92 bagian sensor kelembaban.

KesimpulanUap air memainkan peran penting dalam peramalan operasional

cuaca dan pemantauan iklim di daerah lintang rendah. Namun, distribusi uap air sulit ditentukan karena kurang ketelitian dalam pengamatan yang terus menerus. Teknologi GPS dapat memberikan pengamatan terus menerus dengan distribusi spasial padat, akurasi tinggi dan data dari lingkungan kerja segala cuaca. Makalah ini menyajikan hasil estimasi IWV terus menerus dari 1 tahun data GPS dari Semenanjung Malaysia. Daerah ini diketahui memiliki jumlah uap air tinggi di atmosfer terutama karena tingkat penguapan yang tinggi dan periode panjang musim hujan. Permukaan jam data meteorologi dari cuaca terdekat stasiun digunakan untuk menilai IWV GPS diturunkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perbedaan antara IWV GPS dan radiosonde IWV yang diturunkan bervariasi 3,447-4,253 kg / m2. Penyelidikan lebih lanjut dan perbandingan antara data- set diperoleh dengan teknik pengamatan yang berbeda akan berguna untuk mengurangi perbedaan antara IWV GPS yang diturunkan dan radiosonde yang diturunkan IWV.

Thank You