Kadarsah

Meteorologi dan Sains Atmosfer

APLIKASI MATLAB UNTUK METEOROLOGI

Posted by kadarsah pada April 2, 2008

Aplikasi FFT Untuk Menghitung Periodisitas Curah Hujan

Berikut contoh data curah hujan bulanan Stasiun Denpasar.

ch-denpasar85-06.jpg

Grafik di atas dinamakan denpasar.txt, sehingga untuk menampilkan ketik

Load denpasar.dat

Ch=denpasar(:,1)

Plot(ch)

Selanjutnya kita ingin mengetahui berapa periode siklus curah hujan di Denpasar tersebut. Untuk mengetahui hal tersebut digunakan FFT yang terdapat di MATLAB.

Tahapann penulisan di Matlab sebagai berikut:

Y = fft(ch);

Y(1)=[];

plot(Y,’ro’)

title(‘Fourier Coefficients in the Complex Plane’);

xlabel(‘Real Axis’);

ylabel(‘Imaginary Axis’);

Hasilnya seperti Gambar (a).

data-1.jpg

Besarnya magnitude dari Y disebut power. Selanjutnya kita memplot power ini dengan frekuensi dan hasilnya disebut periodogram.

n=length(Y);

power = abs(Y(1:floor(n/2))).^2;

nyquist = 1/2;

freq = (1:n/2)/(n/2)*nyquist;

plot(freq,power)

xlabel(‘siklus/bulan’)

title(‘Periodogram’)

Hasilnya seperti Gambar (b).

Untuk lebih memfokuskan analisi maka perlu di potong rentang yang memuat power yang besar (mencuat).Dalam hal ini rentangnya 0-0.2.

plot(freq(1:50),power(1:50))

xlabel(‘siklus/bulan’)

Hasilnya seperti Gambar (c).

Selanjutnya untuk mempermudah analisis, kita memplot dalam satu siklus memerlukan waktu berapa bulan.

period=1./freq;

plot(period,power);

ylabel(‘Power’);

xlabel(‘Period (bulan/siklus)’);

Hasilnya seperti Gambar (d).

Gambar diatas terlalu lebar sehingga kita persempit menjadi.

axis([0 50 0 4e+8]);

Hasilnya seperti Gambar (e).


hold on;

index=find(power==max(power));

mainPeriodStr=num2str(period(index));

plot(period(index),power(index),’r.’, ‘MarkerSize’,25);

text(period(index)+2,power(index),[‘Period = ‘,mainPeriodStr]);

hold off;

Hasilnya seperti Gambar (f).

Sehingga dapat disimpulkan bahwa periode curah hujan di Stasiun Denpasar memiliki periode 12 bulan .Tapi hasil ini masih memiliki kelemahan, sehingga digunakan wavelet.

Transformasi wavelet memiliki kelebihan’

1. mendeteksi fluktuasi-fluktuasi periodik yang bersifat transient beserta parameternya.

2. Mampu memusatkan perhatian pada suatu rentang waktu terbatas dari data yang ada.

3. menggambarkan proses dinamik nonlinear komplek yang diperlihatkan oleh interaksi gangguan dalam skala ruang dan waktu.

Transformasi Fourier

1. Sinyal yang diukur berupa fungsi waktu (independent) dan dependen (biasanya amplitudo).

2. Informasi penting biasanya tersembunyi dalam konten frekuensi sinyal tersebut.

3. Spektrum frekuensi suatu sinyal merupakan komponen frekuensi (komponen spektral( dari sinyaltersebut.

4. Spektrum frekuensi suatu sinyal menunjukan frekuensi apa yang ada di sinyal tersebut.

5. Transformasi fourier memberi konten spektral sinyal, tetapi tidak memberi informasi kapan waktu komponen spektral itu muncul.

6. Transformasi Fourier hanya sesuai untuk sinyal stasioner.

7. Dapat digunakan untuk non stasioner jika kita tidak memerlukan informasi waktu dari suatu frekuensi.

8. Sinyal hujan merupakan contoh sinyal yang dipengaruhi banyak komponen diantaranya’QBO,EL Nino, Dipole Mode dlln. Dengan transformasi fourier kita dapat mengetahui informasi frekuensi sinyal hujan tersebut dan seberapa kuat amplitudonya.

9. Untuk masing-masing frekuensi memiliki satu nilai amplitufo

10. sumbu frekuensi dari nol sampai tak terhingga

11. Sinyal non stasioner memiliki fase yang stasioner pada rentang waktu yang sempit/kecil dan hal tersebut bisa dilihat dengan fungsi jendela atau short term fourier transform (STFT)

12. STFT memiliki kelemahan nyaitu penggunaan jendela yang tetap (padahal segmen stasioner tidak selalu sama. Resolusi frekuensi yang didapat hanya konten dari sinyal pada jendela tersebut bukan frekuensi secara utuh.

13. Dennis Gabor (1946) melakukan teknik STFT seperti Gambar (g).

data-2-apli.jpg

Suatu sinyal yang tidak stasioner dianalisis dengan menggunakan jendela sehingga didapatkan sinyal yang stasioner. Tetapi terdapat kelemahan, sehingga muncul ide untuk menggunakan transform wavelet seperti yang di tunjukan Gambar (h)

Sehingga kalau dirangkum analisis sinyal setidaknya bisa di lakukan dengan empat cara (time domain oleh Shannon;frekuensi domain oleh fourier;STFT (Gabor) dan analisis wavelet (Gambar i)

Supaya lebih mudah dipahami bisa terlihat dari perbandingan hasil transform suatu sinyal dengan menggunakan fourier transform dan wavelet transform,seperti yang ditunjukan Gambar (j)

Untuk lebih detail waktu terjadinya periode tersebut maka digunakan wavelet sebab Fourier hanya menunjukan besarnya frekuensi dan tidak waktu terjadinya.

23 Tanggapan to “APLIKASI MATLAB UNTUK METEOROLOGI”

  1. didik said

    siip,,
    namabh referensi buat aku nech ..yang lagi TA..aklo anda ada judul atau aplikasi matlab lainnya bisa mungkin saya pakai untuk tugas akhir saya yang sedang menempuh S1 di salah satu PTS malang..

    kirim ya ke mail saya
    ddk.mlg@gmail.com

    terima kasih banyak
    saya tunggu….

    didik hariyanto
    UMM-FT
    2008

  2. Sony said

    Mas, bisa minta m-filenya ga?buat referensi Tugas Besar saya..
    makasih

    Sony S
    IT Telkom

  3. kadarsah said

    Sebenarnya M-file bisa dibuat langsung dengan menkopi script di atas, hanya yang dirubah adalah saat Load denpasar.dat ( di sesuaikan dengan nama file data.).

    Untuk lebih jelas bisa buka matlab, klik demos terus klik mathematics, trus klik Using FFT in MATLAB. Dalam tulisan tersebut dijelaskan secara sistematis untuk menggunakan FFT dalam menghitung siklus data sunspot matahari.
    Sedangkan dalam tulisan blog diatas saya terapkan ke curah hujan. Selanjutnya berbagai kelemahan oleh FFT bisa diantipasi dengan menggunakan Wavelet transform.

    Terimakasih
    Kadarsah

    • waluyohadi said

      Dear Sir,
      Sori OOT masalahnya aku sy ga tau email mu,
      Gmn kabarnya? sudah hampir jadi dirjen di BMG? hehehe…
      Btw E-mailmu masih di sirkadarsah@yahoo.com? atau ada yg lain?

      Sy di surabaya skrg, ulin atuh ka surabaya … kita bikin koran lagi hehehe…

      Waluyohadi

  4. latief said

    Terimakasih atas infonya
    ^_^

    GM-IPB

  5. yuliana said

    maaf…
    kalo ngitung koefisien fouriernya jika diketahui nilai y, dan x nua bahasa matlabnya gimana ya?
    trima kasih atas infonya.

  6. pia said

    Asslm..
    seperti isi skripsiku????
    isinya sih mirip2, pi sekarang, akunya y g ngerti, banyak y dilupakan…
    in memory:MATLAB n simulink..

  7. kadarsah said

    Terimakasih atas tanggapannya.
    Mohon dikirimkan abstrak skripsinya sehingga saya dan pembaca yang lain bisa ikut menilai apakah mirip dengan skripsi Sdr/Sdri dan kalau mirip seberapa miripkah?

    Ada beberapa hal :
    1.Semua program saya ambil dari matlab dan itu saya tulis pula bahwa berasal dari matlab, semua orang bisa mengaksesnya, dan kemungkinan sama sangat besar.

    2.Yang membedakan hanya aplikasinya saja, untuk tulisan di atas saya aplikasikan ke curah hujan.

    3.Yang paling berhak untuk mengklaim kemiripan ( yang saya tahu) adalah rekan-rekan di Program Studi Meteorologi ITB yang menggunakan program ini untuk menganalisis curah hujan ( silakan cek di http://gdl.geoph.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&node=452)atau bisa juga tulisan di Jurnal Meteorologi & Geofisika yang pernah membahas hal ini serta aplikasinya tapi tidak sesistematis tulisan diatas.

    Terimakasih

    • sinddy utami said

      maaf pak mengangu , saya ingin bertanya pak maksud gambar a itu apa ya pak itu menyatakan apa pak . terimakasih sebelumnya

  8. senyumkurakura said

    datanya dapat dari mana?
    ada nggak situs yang ngasih data ini secara gratis?
    saya juga tertarik sih

  9. kadarsah said

    Data itu kan contoh bisa saja diganti dengan data curah hujan darimana saja.
    Atau bisa juga mendownload dari sini
    http://iklim.bmg.go.id/PMH0809.pdf

    Di file pdfnya terdapat data curah hujan dasarian.

  10. maya_ayu said

    mau nanya dong
    aku lagi bikin tugas pke matlab
    pgin nyobain kayak gini
    cuman data nya seperti apa sieh
    klo contoh diatas khan bentuknya txt ya??
    boleh minta conthonya format datanya ga?
    aku mo aplikasiin di jumlah hotspot nieh
    mkasih ya
    (bingung nieh coba2 g berhasil di load data mulu)

    • kadarsah said

      Data yang bisa digunakan di matlab banyak ragamnya ada txt,dat, nc dlln.
      Kalau untuk tulisan ini txt formatnya data diurutkan dari atas kebawah dalam satu kolom.

  11. maya_ayu said

    mas nanya lagi ya..
    klo untuk wavelet nya itu dipake untuk apa ya..
    aku udah dapet periode nya, cuman make wavelet nya gimn yak??
    terimakasih banyak tas bantuanya

  12. nanie said

    saya mw nanya apa aplikasi matlab jg dpt di gunakn untuk menghitung kelembapan udara,,,
    untuk memasukkan dataNa seperti apa yah??

    makasi sebelumNa,,,

  13. irma suryani said

    pagi,
    saya mau nanya aplikasi matlab, apakah bisa untuk analisis spektral?????
    masalahnya tugas akhir saya mengenai analisis periodisitas dari ozon permukaan..
    mkasih banyak sblumnya….

  14. ami said

    mas
    saya tertarik sekali sm tulisan mas, boleh saya minta filenya yg lengkap mas
    klu boleh, tolong kirim ke e-mail saya : a_mie_3@yahoo.co.id

  15. ari said

    pagi pak,
    klo dari contoh di atas, diperlihatkan cara ngeplot rentang frekuensi yang sempit aja (yang kita inginkan). Nah, klo mengambil data yang frekuensinya dominan aja gimana y pak?

  16. opynk14 said

    bukannya malas, tidak mau usaha, tp inilah saya….tp bener deh saya lagi butuh referensi ini,,,
    so ane minta donk, kirimin softcopynya ke email ane….aghovir@yahoo.co.id…makasih

  17. oya pak,, ijin tanya pak,untuk analisis spektral misal kita ada data curah hujan ada beberapa titik spasial wilyah,,,kira2 bisa dibuat peta kontur hujan dengan return period 2 tahunan, 1 tahunan ndak pak,, terimakasih sebelumnya

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: