Kadarsah

Meteorologi dan Sains Atmosfer

Analisis Wavelet Pada Bidang Meteorologi

Posted by kadarsah pada April 28, 2008

Analisis wavelet merupakan metode yang umum digunakan pada berbagai bidang disiplin ilmu, salah satunya meteorologi. Dalam meteorologi analisis wavelet dapat digunakan untuk mengetahui siklus curah hujan pada suatu kawasan serta menganalisis factor-faktor yang mempengaruhi curah hujan tersebut.

Dengan menggunakan analisis wavelet pada curah hujan bulanan (time series) disuatu daerah dapat diketahui:

1. Periode curah hujan daerah tersebut apakah setahun, setengah tahun atau memiliki periode lainnya serta kapan terjadinya.

2. Faktor yang mempengaruhi curah hujan daerah tersebut. Misalnya,periode curah hujan daerah tersebut selama setengah tahun,maka dapat disimpulkan bahwa daerah tersebut dipengaruhi monsoon (sebab periode monsoon setiap setengah tahun sekali dan daerah yang dimaksud termasuk daerah yang dipengaruhi monsoon).

3. Beberapa periode yang dominant dan tidak dominant

4. Menentukan pola curah hujan daerah tersebut apakah termasuk daerah : lokal,ekuatorial atau monsun

Sedangkan cross wavelet transform dan wavelet coherence digunakan untuk mendeteksi hubungan dalam domain frekuensi waktu antara dua time series.

Untuk melakukan analisis wavelet ini bisa digunakan fortran, IDL dan Matlab. Dalam tulisan ini digunakan matlab sebab matlab memiliki fitur yang dapat digunakan untuk analisis wavelet secara praktis dan efisien.

Wavelet transform terbagi menjadi CWT (Continous Wavelet Transform) dan DWT (Discrete Counterpart Wavelet Transform). DWT digunakan untuk mereduksi noise dan kompresi data, sedangkan CWT untuk ektrasi data. CWT digunakan untuk mendeteksi kemungkinan adanya hubungan antara dua times series secara bersamaan dan proses sebab akibat diantara keduanya. Dari dua time series tersebut dilakukan analisis Cross Wavelet Transform yang akan memunculkan fase power dan relative dalam domain frekuensi-waktu. Selanjutnya digunakan Wavelet Coherence (WTC) sehingga ditemukan coherence yang signifikan, dan memunculkan tingkat kepercayaan.

Contoh kita bisa menggunakan analisis wavelet interaktif dan dengan memasukan data time series kita bisa mengetahui hasilnya seperti contoh dibawah ini dengan menggunakan data curah hujan denpasar.dat selama tahun 1985-2006 (http://ion.researchsystems.com/IONScript/wavelet/).

Hasilnya :

KFJGF Analisis Wavelet Untuk Curah Hujan Denpasar 1985-2006

Keterangan :

a.Data time series curah hujan Denpasar 1985-2006

b.Power spektrum wavelet, menggunakan wavelet Morlet (pilihan lainnya: Paul,Gaussian,Daubechies,Haar,Coiflet,symlet). Sumbu x merupakan lokasi wavelet dalam waktu ( bulan) sedangkan sumbu y merupakan periode wavelet dalam bulan. Kontur berwarna hitam yang melingkupi background warna merah menunjukan tingkat kepercayaan 95 % dengan menggunakan global wavelet sebagai background spektrumnya. Sedangkan daerah yang di arsir disebut cone of influence atau COI. COI merupakan daerah pada spektrum wavelet dimana bagian tepinya sangat penting dan didefinisikan sebagai e-folding time untuk melakukan autokorelasi dari wavelet power pada tiap skala.

c.Global power spektrum wavelet. Terlihat bahwa titik paling kanan pada kurva tersebut menunjukan periode 12 bulan ( 1 tahun, yang merupakan periode yang paling dominan).Hal ini sesuai jika menggunakan analisis FFT menggunakan Matlab. Sedangkan periode lain muncul juga hanya dengan intensitas yang kecil.

Sebagai bahan perbandingan ,gambar dibawah merupakan hasil curah hujan Pontianak.

Analisis Wavelet untuk Curah Hujan Pontianak 1985-2006

Sedangkan analisis wavelet untuk data sunspot ( Wolfer Number) adalah:

Analisis Wavelet Untuk Data Sunspot

Analisis untuk Dipole Mode adalah:

Analisis Wavelet Untuk Dipole Mode

Selain itu,analisis wavelet dapat digunakan untuk validasi model iklim dengan cara membandingkan secara langsung hasil observasi dengan nilai hasil keluaran model yang kita gunakan. Perbandingan ini disebut kajian interkomparison yang hasilnya berupa korelasi hasil observasi dengan keluaran model. Korelasi ini sangat penting dalam kajian kinerja model, tapi tidak dalam verifikasi model. Kelebihan menggunakan analisis wavelet dalam kajian interkomparison ini adalah ( yang tidak bisa dijelaskan hanya dengan korelasi biasa):

  1. Suatu proses periodik /semiperiodik dapat terlihat jelas terakomodasi tidaknya dalam suatu model
  2. Perbandingan peran/porsi serta pengaruh sejumlah proses iklim terhadap suatu variabel iklim .
  3. Prose-proses iklim mana saja yang harus diperbaiki dan disempurnakan

Kajian lain yang menggunakan analisis wavelet:

1.SST ( kaitannya dengan El Nino-La Nina)

2.Kandungan CO2 di atmosfer

Referensi;

http://www.pol.ac.uk/home/research/waveletcoherence/

http://ion.researchsystems.com/IONScript/wavelet/

Torrence, C. and G. P. Compo, 1998: A Practical Guide to Wavelet Analysis. Bull. Amer. Meteor. Soc., 79, 61-78.

24 Tanggapan to “Analisis Wavelet Pada Bidang Meteorologi”

  1. Mukti said

    c.Global power spektrum wavelet. Terlihat bahwa titik paling kanan pada kurva tersebut menunjukan periode 12 bulan ( 1 tahun, yang merupakan periode yang paling dominan)

    Lho gimana bacanya? di situ hanya kelihatan variancenya bukan periode 12 bulanan?

    • Ridwan S said

      Ikut nimbrung, Mas.

      Setahu saya untuk membaca grafik harus dilihat sumbu x dan sumbu y dan disitu kita bisa interprestasi.
      Sumbu x di c itu adalah variansi sedang sumbu y adalah periode (year). Sehingga dari c bisa dilihat bahwa periodenya 12 bulan dan sekaligus variansinya.
      Mohon di lihat kembali dan dikoreksi jika saya salah.

      trims,

  2. harry said

    haloooo saya mahasiswa teknik sipil konsentrasi Hidro, saya memiliki masalh mengenai data curah hujan di dps ( sulit nyari ) kalo di BMG disuruh bayar…..ada yang mau ngasi gratisan gak hahahahaha tolong ya

  3. ana oktavia said

    asslamualaikum mas mau tanya sy pernah review journal disitu metodenya pake wavelet morlet power spektrum tp outputnya ada 4 gambar yang satu yaitu yg terakhir output dr hsl filter misalnya untuk melihat periode ulang 2 tahunan dan periode ulang 5 tahunan mk akan muncul di output terakhir.mohon bantuannya

    • kadarsah said

      Bisa lebih sistematis pertanyaanya?Maksudnya empat gambar yang dihasilkan itu apa saja?
      1….
      2….
      3…
      4…

      Terimakasih

    • ana oktavia said

      maaf mas nggak jelas ya pertanyaannya maksud saya 4 gambar itu:
      1.time series
      2.wavelet power spektrum
      3.global variance
      4.scale average time scale
      nah untuk output no.4 saya kepingin liat pola 1.5-3 tahun dan 3-8 tahun.metode yang digunakan wavelet morlet power spektrum.tks

      • kadarsah said

        Dilihat keterangan di sumbu y yang menunjukkan periodiitas dari fenomena yang kita amati. Tingkat kekuatannya terlihat dari warna gambar yang ditunjukkan ( dalam gambar ini , warna merah menunjukkan tingkat power yang lebih kuat).

  4. febrian said

    asslmkum,pak saya febrian,sya mau nanya untuk pemodelan curah hujan dengan metode wavelet,itu minimal data ny brp tahun?dlm bntuk dasarian,harian atau tahunan?

  5. febrian said

    kl bleh,sexan sya mau mnta m-file nya pak,kl yg d atas itu kn wavelet interactif,kl bpk pny m-file ny jg,sya mau minta pak kl bleh..

    • kadarsah said

      Untuk yang M-file silakan di modifikasi hasil kreasi dari
      Torrence, C. and G. P. Compo, 1998: A Practical Guide to Wavelet Analysis. Bull. Amer. Meteor. Soc., 79, 61-78.

      Silakan di searching saja di internet kata kunci Torrence atau compo.

  6. fiah said

    selain data curah hujan, wavelet bisa digunakan untuk meramal apa ya??? (selain saham, beban listrik, dan nilai tukar uang). apa ada syarat2 tertentu yang harus dipenuhi untuk menggunakan wavelet?

  7. Andik said

    Assalamu’alaikum…
    Salam kenal Pak Kadarsah. Saya mhs S2 bidang peminatan atmospheric science. bidang ini termasuk baru bagi saya krn berbeda dari S1 saya. saat ini sy sedang mencari topik utk thesis sy, rencananya yg terkait dg analisis data TRMM menggunakan transformasi wavelet, dengan kajian wilayah Indonesia.
    Apa Bpk ada saran mengenai topik yg menarik & uptodate? mengingat sy msh baru & tdk mengikuti prkembangan riset di Indonesia dlm bidang ini.
    Dan apa boleh kontak via japri Pak?
    Terima kasih banyak sebelumnya.

  8. dimas said

    mas mau nnya klo arah anak panah pd xcor wavelet analoginya sperti apa ?
    klo arah panah ke kanan =sefase,
    klo ke kiri=antifase,
    nah klo ke atas bawah, trus serong kanan/kiri??
    trims
    hhe

    • Kadarsah said

      Bisa ditunjukkan gambar yang mana?

      • dimas said

        gambarnya ada pada link itu mas,,
        tujuannya ingin mengetahui kekuatan hubungan antara anomali SPL terkait daya IOD kuat dekade 1990an (saji&yamagata,2003) dengan frekuensi siklon tropis di selatan Indonesia
        penelitian sya mas”

        trimakasih

  9. yosi said

    Pak, gimana cara modifikasi legend dari power skala?
    waktu saya analisis curah hujan, saya mendapatkan power skala -4 sampai 4 yang seharusnya hasilnya positif.. thanks pak

  10. uchi said

    salam kenal Pak,,
    saya sngt tertarik dgn blog bpk,,,kebetulan sy sdng mngambil TA yg berkaitan dgn ‘prediksi hujan yang mnggunakan wavelet’,,
    dan saya sangat bingung menggunakan metode ini,,,bs nda Pak sy d ajarkn ttg metode wavelet?
    klo bisa m-file nya jg Pak…

    maaf sblumnya Pak,,,smoga bpk berkenan untuk membantu,,,

  11. bunga said

    selamat sore pak,,
    bisa tidak kita munculkan source code curah hujan dempasar di atas??
    soalnya tugas akhirku sama dengan yang di atas.

    trimakasih

  12. bunga said

    mlm pak…
    bisa tidak saya minta script data curah hujan denpasar??
    soalnya tugas akhirku skarang analisis curah hujan harian berbasis transformasi wavelet,,,
    dataku sudah saya kerja di interaktive weveletnya bpk,,,masalahnya sekarang dosen pembimbingku minta sciptnya jd klu boleh saya mau minta contoh yang dr dempasar ato pontianak.

    trimkasih

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: