Planetary Boundary Layer (PBL)

Planetary Boundary Layer (PBL) atau disebut Atmospheric Boundary layer (ABL) merupakan bagian terendah dari atmosfer dan karakteristikya secara langsung dipengaruhi oleh kontak dengan permukaan bumi. Sehingga tingkat kekasaran dan aktivitas yang berlangsung dipermukaan bumi sangat mempengaruhi tinggi PBL. Ketinggian yang rendah terjadi saat pagi dan malam hari sedangkan menjelang siang ketinggian PBL mengalami kenaikan  . Ketinggian PBL yang rendah saat pagi dan malam hari dikarena tingkat turbulensi yang  terjadi dan berpengaruh terhadap ketinggian PBL sangat rendah jika dibanding dengan turbulensi yang terjadi saat siang hari, kondisi siang hari dengan tingkat penyinaran yang kuat.  Perubahan yang terjadi pada lapisan ini terjadi dalam rentang waktu kurang dari satu jam. Dalam lapisan ini parameter-parameter meteorologi seperti kecepatan aliran, temperatur, kelembaban, turbulensi dan pencampuran vertikal yang kuat. Di atas PBL adalah atmosfer bebas dengan kondisi angin merupakan angin geostropik (angin yang sejajar dengan isobars) sementara dalam PBL angin yang terjadi dipengaruhi kekasaran permukaan dan melintasi isobars. Lapisan atmosfer bebas ini biasanya bebas turbulensi dan hanya terjadi golakan yang bersifat insidental.

 

Gambar 1.1 Skema Skema representasi atmosfer perkotaan yang menggambarkan klasifikasi modifikasi termal dua lapisan (Oke 1976)

Untuk mengetahui dan mengambarkan kondisi iklim lokal dan mikro di suatu kota maka salah satu langkah yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan observasi di lokasi tersebut. Observasi dilakukan dengan cara mempatkan sensor klimatologi atau meteorologi. Penempatan yang tepat dari sensor meteorologi di lingkungan perkotaan adalah sangat sulit tetapi sangat penting untuk mengingat dan mempertimbangkan morfologi permukaan yang rumit dalam penempatan alat tersebut.  Penelitian yang sangat penting dalam studi urban klimatologi dilakukan oleh Oke. Oke telah  menghasilkan kerangka kerja bagi penyebaran instrumen dan interpretasi hasil pengamatan alat. Struktur vertikal atmosfer perkotaan (Gambar 1.2)

 

Urban Klimatologi

Urban klimatologi merupakan cabang klimatologi yang berkaitan dengan areal perkotaan. Lokasi perkotaan ini menghasilkan perubahan yang signifikan di permukaan bumi dan kualitas udara. Pada skala dunia perubahan tersebut merupakan kajian yang  sangat menarik dan merupakan kajian dalam perubahan iklim yang terjadi dalam perkotaan. Proses urbanisasi menyebabkan perubahan lingkungan fisik dan juga mengakibatkan perubahan dalam kelembaban, energi, dan parameter klimatologi didekat permukaan. Sebagian besar dari perubahan ini dapat ditelusuri dengan menggunakan faktor-faktor penyebab seperti polusi udara; panas antropogenik,air permukaan, sifat termal bahan permukaan, morfologi permukaan dan spesifik jarak dari geometri-bangunan tiga-dimensi, ketinggian, orientasi, layering vegetatif , dan unsur-unsur geografi lainnya. Faktor-faktor lain yang harus dipertimbangkan adalah relief kota, sumber air, ukuran kota, kepadatan penduduk, dan distribusi penggunaan tanah.

Iklim perkotaan merupakan hubungan timbal balik dari permukaan perkotaan dan dampak atmosfer yang terjadi diatasnya. T.R. Oke menekankan definisi konseptual dari permukaan perkotaan dan bagaimana pengaruhnya terhadap berbagai proses untuk membentuk iklim perkotaan. Akibat rumit dan kompleknya pengaruh timbal balik yang terjadi dalam studi iklim perkotaan maka dibuatlah respresentasi suatu perkotaan dalam skema tiga dimensi yang disebut dengan skema volume urban (Gambar 1.3). Skema volume urban di perkotaan  menunjukkan sifat rumit dari hubungan antara berbagai  eleman sehingga dikalasifikasi menjadi beberapa jenis seperti yang ditunjukkan Gambar 1.4.  Skema konseptual tersebut sangat penting dalam kajian urban klimatologi khususnya studi tentang Boundary Layer (Oke 1978, 1987) .

Gambar. 1.3: Skema volume urban (Oke, 1987)

 

Skema volume urban yang ditunjukkan Gambar 2.2 menunjukkan  bagaimana metode yang berbeda dari pengukuran atau model dapat mewakili permukaan perkotaan dan merupakan elemen konseptual penting untuk dapat digunakan, terutama ketika menggabungkan data model dan observasi. Keenam representasi permukaan perkotaan muncul di Voogt dan Oke (1997). Sehingga dalam studi klimatologi suatu kota, bisa ditentukan skema mana yang sesuai dengan reperentasi awal yang kita miliki.

                                                                                                        Gambar. 1.4: Pengembangan skema volume urban (Oke, 1987)

 

Referensi:

1. Fernando et al., 2010. Flow, turbulence, and pollutant dispersion in urban atmospheres. Physics of Fluids, 22 (doi:10.1063/1.3407662).
2. Landsberg H, 1981. The urban climate. London: Academic Press, Inc.
3. Oke TR, 1997. Urban Environments in Surface Climates of Canada (Bailey et al, eds.), 303-327.(Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites, IOM Report 81, WMO) and Ellefsen 1990/1 (Mapping and Measuring Buildings in the Canopy Boundary Layer in Ten U.S. Cities, Energy and Buildings)
4. Oke, T.R. 1976: The distinction between canopy and boundary-layer urban heat islands. Atmosphere, 14, 268-277.
5. Oke, T.R. 1984: Methods in urban climatology. In Applied Climatology (A. Ohmura et al., eds), Zürcher Geographische Schriften, 14, pp 19-29.
6. Oke, T.R. 2006: Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites. World Meteorological Organization, Instruments and Observing Methods, IOM Report No. 81, WMO/TD-No. 1250
7. Oke, T.R. 1987: Boundary Layer Climates. 2^nd ed. Methuen, London, 435 pp..
8. Oke, T.R. 2006: Initial Guidance to Obtain Representative Meteorological Observations at Urban Sites. World Meteorological Organization, Instruments and Observing Methods, IOM Report No. 81, WMO/TD-No. 1250
9. Voogt J.A. & T.R. Oke. 1997: Complete urban surface temperatures. Journal of Applied Meteorology, 36, 1117-1132.