Nama Kelas Tanggal

EARTH EXPLAINED · PANDUAN PELAJARAN

Mengapa Hurikan Berputar

Mesin, mata badai, dan efek Coriolis

Video 9:50Jenjang Kelas 6–12 · meteorologi universitas tingkat pengantarStandar MS-ESS2-4, MS-ESS2-5, MS-ESS2-6, MS-ESS3-2, HS-ESS3-1
Bahasa Bahasa Indonesia

English · Español · Português · Français · Deutsch · Italiano · Русский · Türkçe · Bahasa Indonesia · Tiếng Việt · 中文 · 日本語 · 한국어 · हिन्दी · বাংলা · اردو · العربية

Putar dariuntuk jaringan sekolah yang memblokir YouTube

Apa yang menggerakkan hurikan, dan mengapa setiap hurikan di utara khatulistiwa berputar berlawanan arah jarum jam, sedangkan setiap hurikan di selatannya berputar searah jarum jam?

Hurikan adalah mesin panas yang digerakkan oleh air laut yang hangat dan mendapatkan putarannya dari Bumi yang berotasi. Pelajaran ini mengikuti episode tersebut, mulai dari bahan bakarnya (air laut bersuhu setidaknya 26,5 °C) dan siklus penguapan dan kondensasi yang memperkuat dirinya sendiri, melalui efek Coriolis yang menggulung udara yang mengalir masuk menjadi spiral, hingga mata badai yang tenang dan dinding mata yang ganas di sekelilingnya. Kemudian pelajaran ini beralih ke manusia: mengapa badai diberi nama, apa yang diungkapkan oleh hurikan Galveston tahun 1900 dan Hurikan Katrina pada 2005 tentang gelombang badai, dan bagaimana prakiraan lintasan tiga hari membaik, dari meleset lebih dari 350 mil pada 1990 menjadi sekitar 100 mil pada pertengahan 2020-an, sementara penguatan yang tiba-tiba masih sulit diprakirakan.

Subtitel (.vtt)Subtitel (.srt)
Subtitel dalam 16 bahasa lain

Tujuan pembelajaran Setelah pelajaran ini, siswa mampu:

  1. Menjelaskan bagaimana hurikan bekerja sebagai mesin panas: air hangat menguap, udara lembap naik, uap airnya mengembun, dan panas yang dilepaskan mendorong udara naik lebih cepat, sehingga menarik masuk lebih banyak udara lembap.
  2. Menyebutkan kondisi laut yang dibutuhkan hurikan (permukaan laut setidaknya 26,5 °C, sekitar 80 °F, yang hangat hingga kedalaman sekitar 50 m) dan menggunakannya untuk menjelaskan mengapa musim hurikan di Atlantik mencapai puncaknya pada akhir musim panas.
  3. Mendeskripsikan efek Coriolis dan menggunakannya untuk memprediksi arah putaran badai di setiap belahan bumi, serta menjelaskan mengapa hurikan hampir tidak pernah terbentuk dalam jarak sekitar 5° dari khatulistiwa.
  4. Mendeskripsikan struktur hurikan yang matang, termasuk pita spiral, dinding mata, dan mata badai, serta menjelaskan mengapa angin mereda lalu kembali dari arah yang berlawanan ketika mata badai lewat.
  5. Menjelaskan mengapa siklon tropis diberi nama, bagaimana daftar nama Atlantik dipakai secara bergiliran, dan mengapa beberapa nama dipensiunkan.
  6. Membandingkan hurikan Galveston tahun 1900 dan Hurikan Katrina pada 2005, dan menggunakannya untuk menjelaskan mengapa gelombang badai, bukan hanya kategori angin, sering menentukan seberapa mematikan suatu hurikan.
  7. Menafsirkan kerucut prakiraan dengan benar, dan menilai seberapa jauh prakiraan lintasan telah membaik dibandingkan prakiraan kekuatan badai, dengan menggunakan intensifikasi cepat sebagai contoh.

Sebelum menonton

Kosakata kunci ★ istilah pengayaan untuk siswa jenjang lebih tinggi

Siklon tropis
Sistem badai besar yang berputar dengan pusat yang hangat, yang terbentuk di atas laut tropis atau subtropis. Ketika kecepatan angin berkelanjutannya mencapai 74 mil/jam (119 km/jam), sistem ini disebut hurikan di Atlantik serta di Pasifik Utara bagian timur dan tengah, topan di Pasifik Utara bagian barat, dan siklon di Pasifik Selatan dan Samudra Hindia.
Mesin panas
Sistem yang mengubah panas menjadi gerak. Hurikan mengambil panas dari permukaan laut yang hangat dan mengubah sebagian kecilnya menjadi angin.
Kondensasi
Perubahan uap air menjadi tetesan cair, yang membentuk awan. Kondensasi melepaskan panas yang diserap ketika air menguap, dan panas itulah sumber energi utama hurikan.
Efek Coriolis
Pembelokan semu dari apa pun yang bergerak jauh melintasi permukaan Bumi yang berotasi: ke kanan di Belahan Bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan. Efek ini nol di khatulistiwa dan paling kuat di kutub.
Pita spiral
Pita awan dan hujan yang panjang dan melengkung, yang berpilin masuk ke arah pusat hurikan; lengkungannya menunjukkan ke arah mana badai berputar.
Mata badai
Daerah berangin lemah yang kira-kira berbentuk lingkaran di pusat hurikan yang kuat, biasanya berdiameter 30 hingga 60 km. Udara di dalamnya turun, sehingga langit bisa sebagian cerah.
Dinding mata
Cincin awan badai petir yang menjulang di sekeliling mata badai, tempat angin terkuat dan hujan terlebat sebuah hurikan berada.
Milibar
Satuan tekanan udara, setara dengan satu hektopaskal (hPa). Tekanan rata-rata di permukaan laut sekitar 1.013 mb; tekanan permukaan laut terendah yang pernah diukur, 870 mb, tercatat di mata Topan Tip pada 1979.
Gelombang badai
Naiknya permukaan laut di atas pasang normal, yang terdorong ke darat terutama oleh angin badai. Biasanya inilah bagian hurikan yang paling mematikan.
Tanggul
Timbunan tanah atau dinding yang dibangun untuk menahan air dari sungai, danau, atau laut. Di New Orleans pada 2005, tanggul dan dinding penahan banjir jebol, dan air danau serta kanal membanjiri sebagian besar kota.
Kerucut ketidakpastian
Grafik prakiraan yang menunjukkan ke mana pusat badai kemungkinan besar akan bergerak. Pusat badai tetap berada di dalamnya sekitar dua dari tiga kali. Grafik ini tidak menunjukkan ukuran badai atau di mana dampaknya akan terasa.
Intensifikasi cepat
Kenaikan kecepatan angin berkelanjutan maksimum sebuah siklon tropis sebesar setidaknya 30 knot (35 mil/jam, 55 km/jam) dalam 24 jam.
Nama yang dipensiunkan
Nama badai yang dihapus dari daftar bergilir oleh Organisasi Meteorologi Dunia karena badai itu begitu mematikan atau merugikan sehingga memakai nama itu lagi dianggap tidak pantas.
Panas laten★
Panas yang diserap ketika air menguap dan dilepaskan kembali ketika uapnya mengembun, sekitar 2,5 juta joule untuk setiap kilogram air. Panas ini membawa energi dari permukaan laut ke dalam badai.
Gaya gradien tekanan★
Dorongan pada udara dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Gaya ini menggerakkan udara masuk ke arah pusat hurikan; efek Coriolis kemudian membelokkan aliran masuk itu menjadi putaran.
Skala angin hurikan Saffir-Simpson (Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale)★
Peringkat 1 sampai 5 untuk hurikan yang hanya didasarkan pada kecepatan angin berkelanjutan maksimumnya, dari Kategori 1 (74 hingga 95 mil/jam, 119 hingga 153 km/jam) hingga Kategori 5 (157 mil/jam, 252 km/jam, atau lebih). Skala ini tidak memperhitungkan gelombang badai, banjir akibat hujan, atau tornado.

Daftar bab Pilih waktu untuk memutar dari sana

0:00Mesin

Hurikan adalah mesin panas yang digerakkan oleh air laut yang hangat, setidaknya 26,5 °C (sekitar 80 °F) dan hangat hingga kedalaman sekitar 50 meter. Penguapan, udara yang naik, dan kondensasi saling memperkuat, dan dalam satu hari saja hurikan rata-rata melepaskan panas lebih dari seratus kali lipat seluruh listrik yang dihasilkan dunia.

1:46Mengapa berputar

Udara mengalir masuk ke arah tekanan rendah di pusat, dan efek Coriolis membelokkannya ke kanan di Belahan Bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan, sehingga badai berputar berlawanan arah jarum jam di utara dan searah jarum jam di selatan. Dalam jarak sekitar 5° dari khatulistiwa, efek ini terlalu lemah untuk membuat badai mulai berputar.

3:10Mata badai

Hurikan Patricia (2015), yang anginnya berkecepatan 215 mil/jam (345 km/jam), angin terkuat yang pernah diukur dalam sebuah hurikan, dan mata badai Isabel (2003): udara yang turun dan angin lemah di mata badai, angin terkuat di dinding mata. Topan Tip (1979) memegang rekor tekanan permukaan laut terendah, 870 mb, dan ukuran terbesar, dengan diameter sekitar 2.220 km.

4:29Nama-nama

Badai Atlantik telah diberi nama sejak 1950, dengan nama perempuan sejak 1953 dan nama laki-laki ditambahkan pada 1979. Enam daftar berisi 21 nama dipakai bergiliran, sehingga setiap nama kembali setiap enam tahun, kecuali jika sebuah badai begitu mematikan atau merugikan sehingga namanya dipensiunkan.

5:311900 dan 2005

Pada 1900, gelombang badai setinggi lebih dari 15 kaki menyapu Galveston, tempat tidak ada yang bisa melihat seberapa kuat badai itu telah tumbuh, dan menewaskan setidaknya 8.000 orang; kota itu dibangun kembali di balik tembok laut dan meninggikan permukaannya. Pada 2005, ketika gelombang badai Katrina naik, tanggul dan dinding penahan banjir New Orleans jebol dan membanjiri 80 persen kota: secara keseluruhan, hampir 1.400 kematian dan kerugian 125 miliar dolar.

7:18Prakiraan

Kerucut prakiraan menunjukkan ke mana pusat badai kemungkinan besar akan bergerak, bukan ukuran badai. Kesalahan lintasan tiga hari turun dari lebih dari 350 mil pada 1990 menjadi sekitar 100 mil pada pertengahan 2020-an, tetapi intensifikasi cepat, seperti pada Hurikan Milton (2024), masih sulit diprakirakan.

8:28Masih berputar

Siklon Winston (2016), di Pasifik Selatan, berputar searah jarum jam dengan mesin yang sama. Ringkasannya: mesin panas di atas air hangat, putaran dari rotasi Bumi, dan lintasan yang diprakirakan jauh lebih baik daripada kekuatannya.

Miskonsepsi umum Untuk guru

MiskonsepsiKarena efek Coriolis, air di toilet dan wastafel mengalir keluar ke satu arah di Belahan Bumi Utara dan ke arah sebaliknya di Belahan Bumi Selatan.

Yang ditunjukkan buktiEfek Coriolis hanya berpengaruh pada gerakan yang besar dan berlangsung lama, seperti angin yang menempuh ratusan kilometer selama berjam-jam. Di wastafel atau toilet, efek ini ribuan kali terlalu lemah untuk menandingi bentuk wadahnya dan cara air dituangkan atau disiram. Hanya dalam eksperimen yang dikendalikan dengan cermat, dengan air yang dibiarkan tenang selama berjam-jam, rotasi Bumi terbukti menentukan arah pusaran air yang mengalir keluar.

MiskonsepsiMata badai adalah bagian hurikan yang paling ganas, atau, ketika angin tiba-tiba mereda, badai sudah berakhir.

Yang ditunjukkan buktiDi dalam mata badai, udara turun dan anginnya lemah; angin terkuat berada di dinding mata yang mengelilinginya. Ketika mata badai melewati sebuah kota, ketenangan itu hanya sementara: sisi lain dinding mata datang dan angin kembali sama kencangnya dari arah yang berlawanan. Orang yang keluar rumah selama masa tenang itu bisa terjebak di tempat terbuka.

MiskonsepsiKategori sebuah badai memberi tahu seberapa berbahaya badai itu.

Yang ditunjukkan buktiKategori Saffir-Simpson hanya didasarkan pada angin berkelanjutan terkuat. Kategori ini tidak mengatakan apa pun tentang gelombang badai, yang biasanya merupakan bahaya paling mematikan, atau tentang banjir akibat hujan. Katrina berada pada Kategori 3 ketika mendarat, lebih lemah daripada puncaknya pada Kategori 5, tetapi ketika gelombang badainya naik, pertahanan New Orleans jebol dan 80 persen kota terendam banjir.

MiskonsepsiKerucut prakiraan menunjukkan seberapa besar badai itu, dan tempat-tempat di luar kerucut aman.

Yang ditunjukkan buktiKerucut hanya menunjukkan kemungkinan lintasan pusat badai, dan pusat badai keluar dari kerucut sekitar satu dari tiga kali. Angin kencang, gelombang badai, dan hujan lebat sering mencapai tempat yang jauh dari pusat badai, bahkan jauh di luar kerucut.

MiskonsepsiKarena para prakirawan dapat memprakirakan lintasan badai tiga hari sebelumnya dengan selisih sekitar 100 mil, mereka juga dapat memprakirakan kekuatannya sama baiknya.

Yang ditunjukkan buktiPrakiraan lintasan telah membaik lebih dari tiga kali lipat sejak 1990, tetapi prakiraan intensitas membaik jauh lebih lambat. Intensifikasi cepat adalah kasus tersulit: Milton naik dari Kategori 1 ke Kategori 5 dalam waktu sekitar satu hari pada 2024, dan angin Patricia naik 105 knot (sekitar 120 mil/jam) dalam 24 jam pada 2015, jauh lebih cepat daripada prakiraannya.

Pertanyaan diskusi

  1. Episode ini mengatakan bahwa hurikan “digerakkan” oleh air hangat. Apa yang terjadi pada hurikan ketika ia bergerak ke atas daratan atau ke atas air yang lebih dingin, dan mengapa?
  2. Dengan melihat citra satelit, kamu bisa tahu di belahan bumi mana sebuah hurikan berada. Jelaskan caranya. Mengapa sangat jarang hurikan menyeberangi khatulistiwa?
  3. Pada 1900, tidak ada seorang pun di Galveston yang bisa melihat seberapa kuat badai itu telah tumbuh di tengah Teluk Meksiko. Buatlah daftar teknologi yang akan memperingatkan Galveston saat ini. Menurutmu, mana yang paling penting, dan mengapa?
  4. Katrina lebih lemah saat mendarat daripada saat puncaknya, tetapi jauh lebih mematikan dan merugikan daripada banyak badai yang lebih kuat. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang cara kita menyampaikan bahaya hurikan? Bagaimana kamu akan merancang pesan peringatan yang lebih baik?
  5. Galveston menjawab bencana 1900 dengan tembok laut dan dengan meninggikan kotanya; New Orleans menjawab bencana 2005 dengan sistem tanggul, pintu air, dan pompa senilai 14,5 miliar dolar. Apa kelebihan dan keterbatasan melindungi kota dengan rekayasa teknik? Apa lagi yang bisa dilakukan sebuah komunitas pesisir?
  6. Prakiraan tentang ke mana badai akan bergerak telah membaik jauh lebih banyak daripada prakiraan tentang seberapa kuat badai itu nantinya. Jika kamu seorang manajer kedaruratan dan sebuah badai bisa melonjak dari Kategori 1 ke Kategori 5 dalam satu hari, bagaimana hal itu akan mengubah keputusanmu tentang evakuasi?

Kuis Pilih jawaban; langsung diperiksa otomatis

1.Menurut episode ini, apa yang dibutuhkan hurikan dari laut?

2.Dalam mesin hurikan, apa yang melepaskan panas yang membuat udara naik semakin cepat?

3.Udara mengalir masuk ke arah pusat bertekanan rendah sebuah hurikan. Di Belahan Bumi Utara, apa yang dilakukan efek Coriolis terhadap udara itu?

4.Mengapa hurikan hampir tidak pernah terbentuk dalam jarak sekitar 5° (sekitar 550 km) dari khatulistiwa?

5.Di mana angin terkuat sebuah hurikan berada?

6.Mengapa Organisasi Meteorologi Dunia memensiunkan nama sebuah badai?

7.Sebagian besar air yang membanjiri New Orleans setelah Hurikan Katrina berasal dari mana?

8.Apa yang ditunjukkan oleh kerucut dalam prakiraan hurikan?

9.Para prakirawan menyebutnya intensifikasi cepat ketika angin maksimum sebuah badai naik setidaknya berapa dalam 24 jam?

10.Siklon Winston (2016) di Pasifik Selatan berputar searah jarum jam. Mengapa?

Jawaban tertulis

1. Gambarlah diagram berlabel tentang mesin panas hurikan. Tunjukkan permukaan laut yang hangat, penguapan, udara lembap yang naik, kondensasi menjadi awan, pelepasan panas, dan aliran masuk udara baru di permukaan. Jelaskan dalam dua atau tiga kalimat mengapa siklus itu memperkuat dirinya sendiri, dan apa yang akan menghentikannya.

Isi jawaban yang baik

Jawaban yang kuat menunjukkan air hangat (setidaknya 26,5 °C) yang menguap; udara lembap yang naik; uap air yang mengembun menjadi awan menjulang dan melepaskan panas; udara yang menghangat naik lebih cepat, sehingga menurunkan tekanan di permukaan; dan lebih banyak udara lembap yang mengalir masuk di atas laut untuk menggantikannya, sehingga siklusnya tertutup. Siklus berhenti ketika pasokan udara hangat dan lembap terputus: di atas daratan, di atas air yang lebih dingin, atau ketika badai mengaduk air dingin dari bawah lapisan hangat yang dangkal.

2. Jelaskan mengapa hurikan berputar berlawanan arah jarum jam di Belahan Bumi Utara dan searah jarum jam di Belahan Bumi Selatan, dan mengapa hurikan hampir tidak pernah terbentuk di khatulistiwa.

Isi jawaban yang baik

Udara mengalir masuk dari segala sisi ke arah tekanan rendah di pusat. Karena Bumi berputar, udara yang bergerak jauh melintasi permukaannya dibelokkan, ke kanan di Belahan Bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan (efek Coriolis). Karena itu, udara yang mengalir masuk melengkung mengitari pusat alih-alih mencapainya, sehingga badai tergulung menjadi spiral yang berlawanan arah jarum jam di utara dan searah jarum jam di selatan. Pembelokan ini nol di khatulistiwa dan terlalu lemah dalam jarak sekitar 5° darinya untuk membuat badai mulai berputar, sehingga hurikan hampir tidak pernah terbentuk di sana atau menyeberang dari satu belahan bumi ke belahan bumi lainnya.

3. Dengan menggunakan Galveston (1900) dan Katrina (2005) sebagai bukti, jelaskan mengapa kategori hurikan saja tidak memberi tahu seberapa berbahaya hurikan itu nantinya, dan deskripsikan bagaimana setiap kota menanggapinya sesudahnya.

Isi jawaban yang baik

Kategori hanya mengukur angin berkelanjutan terkuat. Dalam kedua bencana itu, sebagian besar kematian disebabkan oleh air: di Galveston, gelombang badai setinggi lebih dari 15 kaki menyapu pulau pasir yang rendah dan menewaskan setidaknya 8.000 orang; di New Orleans, Katrina mendarat sebagai badai Kategori 3, lebih lemah daripada puncaknya pada Kategori 5, tetapi ketika gelombang badainya naik, tanggul dan dinding penahan banjir jebol dan membanjiri 80 persen kota yang sebagian besar terletak di bawah permukaan laut, dan secara keseluruhan hampir 1.400 orang meninggal. Gelombang badai bergantung pada ukuran badai, lintasannya, serta bentuk pantai dan dasar laut, bukan hanya pada kecepatan angin. Galveston membangun tembok laut setinggi 17 kaki dan meninggikan sebagian besar kotanya dengan dongkrak; New Orleans membangun sistem tanggul, pintu air, dan pompa senilai 14,5 miliar dolar.

Pendalaman Universitas dan SMA tingkat lanjut

Mengapa badai tidak terbentuk di khatulistiwa

Kekuatan efek Coriolis diukur dengan parameter Coriolis, f = 2Ω sin φ, dengan Ω = 7,29 × 10-5 rad/s adalah laju rotasi Bumi dan φ adalah lintang. Apakah rotasi berpengaruh pada suatu aliran dengan kecepatan U dan ukuran L dinilai dengan bilangan Rossby, Ro = U / (f L): rotasi mendominasi ketika Ro sekitar 1 atau kurang.

SoalHitunglah f di khatulistiwa, pada lintang 5° dan 20°. Untuk badai yang sedang berkembang dengan U = 10 m/s dan L = 500 km, carilah Ro pada 5° dan pada 20°. Lalu carilah Ro untuk air yang mengalir keluar dari wastafel (U = 0,1 m/s, L = 0,3 m) pada lintang 45°, dan jelaskan apa arti jawabanmu bagi klaim-klaim dalam episode dan bagi mitos toilet.

Pembahasan

f = 0 di khatulistiwa; f = 2 × 7,29 × 10-5 × sin 5° ≈ 1,27 × 10-5 s⁻¹ pada 5°; dan f ≈ 4,99 × 10-5 s⁻¹ pada 20°, hampir empat kali lebih besar. Untuk badai, Ro ≈ 10 ÷ (1,27 × 10-5 × 5 × 105) ≈ 1,6 pada 5°, tetapi Ro ≈ 0,4 pada 20°, tempat rotasi mengendalikan aliran. Di khatulistiwa Ro tak terhingga: tidak ada pembelokan sama sekali. Untuk wastafel, f ≈ 1,03 × 10-4 s⁻¹ dan Ro ≈ 0,1 ÷ (1,03 × 10-4 × 0,3) ≈ 3.000: rotasi Bumi tidak berarti dibandingkan dengan bentuk wadah dan cara wadah itu diisi. (Di dekat puncak hurikan, udara yang mengalir keluar dari badai berputar ke arah sebaliknya, searah jarum jam di Belahan Bumi Utara, karena alasan yang sama.)

Neraca energi satu hari hujan

Setiap kilogram uap air yang mengembun melepaskan panas latennya, sekitar L = 2,5 × 106 J/kg. Sebuah perkiraan standar mengasumsikan bahwa hurikan rata-rata menurunkan hujan 1,5 cm per hari di atas lingkaran berjari-jari 665 km. Permintaan listrik dunia melampaui 30.000 TWh pada 2024 (Ember, 2025).

SoalHitunglah massa hujan yang turun dalam satu hari, panas yang dilepaskan oleh kondensasinya dalam joule per hari dan dalam watt, serta daya listrik rata-rata dunia dalam watt. Periksalah klaim episode bahwa dalam satu hari hurikan rata-rata melepaskan panas lebih dari seratus kali lipat seluruh listrik yang dihasilkan dunia.

Pembahasan

Luas = π × (6,65 × 105 m)² ≈ 1,39 × 1012 m²; volume hujan = 0,015 m × 1,39 × 1012 m² ≈ 2,1 × 1010 m³, dengan massa sekitar 2,1 × 1013 kg. Panas yang dilepaskan ≈ 2,1 × 1013 kg × 2,5 × 106 J/kg ≈ 5,2 × 1019 J per hari, atau 5,2 × 1019 ÷ 86.400 s ≈ 6,0 × 1014 W. Listrik dunia: 30.000 TWh = 1,08 × 1020 J per tahun, atau rata-rata sekitar 3,4 × 1012 W. Rasionya sekitar 6,0 × 1014 ÷ 3,4 × 1012 ≈ 175, sesuai dengan “lebih dari seratus kali lipat”. Hanya sebagian kecil panas ini yang akhirnya menjadi angin; soal berikutnya memperkirakan berapa banyak.

Mengapa setiap kenaikan kecepatan angin begitu penting

Gaya angin pada sebuah dinding bertambah sebanding dengan kuadrat kecepatan angin, V², dan laju angin membawa dan mendisipasikan energi bertambah sebanding dengan pangkat tiganya, V³. Daya yang didisipasikan angin hurikan melalui gesekan di permukaan laut dapat diperkirakan sebagai P ≈ ρ CD V³ A, dengan massa jenis udara ρ ≈ 1,2 kg/m³, koefisien hambat CD ≈ 2 × 10-3, dan A luas wilayah berangin kencang.

SoalBandingkan gaya dan fluks energi angin pada batas bawah Kategori 5 (157 mil/jam) dengan gaya dan fluks energi pada batas bawah Kategori 1 (74 mil/jam). Lakukan hal yang sama untuk Katrina pada puncaknya (175 mil/jam) dan saat mendarat di Louisiana (125 mil/jam). Lalu perkirakan P untuk inti badai berjari-jari 50 km dengan kecepatan angin rata-rata 40 m/s, dan bandingkan dengan panas yang dilepaskan oleh hujan pada soal sebelumnya.

Pembahasan

157 ÷ 74 ≈ 2,1, jadi gayanya sekitar 2,1² ≈ 4,5 kali lebih besar dan fluks energinya sekitar 2,1³ ≈ 9,5 kali lebih besar. Untuk Katrina, 175 ÷ 125 = 1,4: sekitar 2,0 kali gayanya dan 2,7 kali fluks energinya pada puncaknya; itulah sebabnya pelemahan sebelum mendarat berpengaruh terhadap kerusakan akibat angin, meskipun gelombang badainya tetap dahsyat. P ≈ 1,2 × 2 × 10-3 × (40)³ × π × (5 × 104)² ≈ 154 W/m² × 7,9 × 109 m² ≈ 1,2 × 1012 W, sebanding dengan sepertiga daya listrik rata-rata dunia, tetapi hanya sekitar 0,2 persen dari 6,0 × 1014 W panas yang dilepaskan oleh kondensasi. Sebagian besar panas itu dibawa naik dan keluar dari badai lalu akhirnya dipancarkan ke luar angkasa; hurikan adalah mesin yang kuat, tetapi bukan mesin yang efisien.

Seberapa jauh prakiraan telah membaik?

National Hurricane Center menerbitkan kesalahan rata-rata prakiraan resminya setiap tahun, dalam mil laut (1 n mi = 1,151 mil darat = 1,852 km). Untuk semua siklon tropis Atlantik, kesalahan lintasan rata-rata untuk 72 jam adalah 312,3 n mi pada 1990 dan 78,1 n mi pada 2022; rata-rata untuk 2020 hingga 2025 adalah 89,4 n mi.

SoalKonversikan kesalahan tahun 1990 dan rata-rata 2020–2025 ke mil darat dan kilometer. Berapa persen kesalahan itu turun, dan dengan faktor berapa? Berapa laju perbaikan tahunan rata-rata yang tersirat dari angka itu? Jika luas daerah ketidakpastian di sekitar posisi prakiraan sebanding dengan kuadrat kesalahannya, berapa kali lebih kecil luas itu sekarang?

Pembahasan

1990: 312,3 × 1,151 ≈ 359 mil (578 km); 2020–2025: 89,4 × 1,151 ≈ 103 mil (166 km), sesuai dengan “lebih dari 350” dan “sekitar seratus” dalam episode. Kesalahan turun sebesar (312,3 − 89,4) ÷ 312,3 ≈ 71 persen, dengan faktor 3,5: “lebih dari tiga kali lipat”. Faktor 3,5 selama sekitar 32 tahun berarti (1/3,5)^(1/32) ≈ 0,962, mendekati perbaikan 4 persen per tahun. Luasnya sebanding dengan kuadrat: 3,5² ≈ 12 kali lebih kecil. Tahun terbaik, 2024, mencapai 66,9 n mi (sekitar 77 mil), faktor sekitar 4,7. Nilai dari tahun ke tahun bervariasi sesuai badai di setiap musim: rata-rata pada 2023 adalah 111 n mi.

Seberapa besar bagian gelombang badai yang disebabkan oleh tekanan rendah?

Tekanan udara yang lebih rendah membuat permukaan laut di bawahnya naik, sebesar Δh = Δp / (ρ g), dengan massa jenis air laut ρ = 1.025 kg/m³ dan g = 9,81 m/s². Inilah efek “barometer terbalik”. Sisa gelombang badai adalah air yang ditumpuk oleh angin, yang paling besar di atas paparan benua yang lebar dan dangkal.

SoalTunjukkan bahwa barometer terbalik menaikkan permukaan laut sekitar 1 cm untuk setiap hektopaskal (milibar) penurunan tekanan. Tekanan pusat Katrina saat mendarat di Louisiana adalah 920 mb; anggaplah tekanan di sekitarnya 1.010 mb. Perkirakan bagian gelombang badai yang disebabkan oleh tekanan, dan bandingkan dengan gelombang badai tertinggi yang terukur, 27,8 kaki (8,5 m) di Pass Christian, Mississippi. Berapa hasilnya untuk 870 mb milik Topan Tip?

Pembahasan

1 hPa = 100 Pa, jadi Δh = 100 ÷ (1.025 × 9,81) ≈ 0,0099 m ≈ 1 cm per hPa. Untuk Katrina, Δp ≈ 90 hPa menghasilkan sekitar 0,9 m (3 kaki), kira-kira sepersepuluh dari gelombang badai setinggi 8,5 m; sisanya didorong ke darat oleh angin di atas paparan Teluk Meksiko yang dangkal dan landai. Penurunan 140 hPa pada Tip hanya menghasilkan sekitar 1,4 m. Angin, ukuran badai, dan bentuk pantailah, bukan tekanan pusat, yang menciptakan gelombang badai yang besar.

Keselarasan dengan standar

Next Generation Science Standards (NGSS, Amerika Serikat)

MS-ESS2-4

Mengembangkan model untuk mendeskripsikan siklus air melalui sistem-sistem Bumi yang digerakkan oleh energi dari matahari dan gaya gravitasi.

Dalam episode ini: Mesin hurikan: penguapan dari laut yang hangat, kondensasi di dinding mata, dan hujan.

MS-ESS2-5

Mengumpulkan data untuk memberikan bukti tentang bagaimana gerakan dan interaksi kompleks massa udara menghasilkan perubahan kondisi cuaca.

Dalam episode ini: Udara yang mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah masuk ke dalam badai; ketenangan dan pembalikan arah angin ketika mata badai lewat; prakiraan dalam rentang probabilistik (kerucut).

MS-ESS2-6

Mengembangkan dan menggunakan model untuk mendeskripsikan bagaimana pemanasan yang tidak merata dan rotasi Bumi menyebabkan pola sirkulasi atmosfer dan samudra yang menentukan iklim regional.

Dalam episode ini: Efek Coriolis, arah putaran yang berlawanan di kedua belahan bumi, dan mengapa hurikan membutuhkan laut tropis yang hangat.

MS-ESS3-2

Menganalisis dan menafsirkan data tentang bahaya alam untuk memprakirakan peristiwa bencana di masa depan dan menjadi dasar pengembangan teknologi untuk mengurangi dampaknya.

Dalam episode ini: Satelit, pesawat pemburu hurikan, dan model; data kesalahan lintasan sejak 1990; tembok laut, tanggul, dan pompa.

HS-ESS3-1

Menyusun penjelasan berdasarkan bukti tentang bagaimana ketersediaan sumber daya alam, terjadinya bahaya alam, dan perubahan iklim telah memengaruhi aktivitas manusia.

Dalam episode ini: Tembok laut Galveston dan peninggian permukaan kotanya, New Orleans setelah Katrina, dan pemensiunan nama-nama badai.

Advanced Placement (AP, Amerika Serikat)

Mata kuliah universitas

Meteorologi pengantar

Gaya gradien tekanan dan efek Coriolis; parameter Coriolis dan bilangan Rossby; struktur siklon tropis (mata badai, dinding mata, pita spiral); panas laten dan konveksi lembap

Meteorologi tropis dan iklim

Kondisi pembentukan siklon tropis; hurikan sebagai mesin panas; intensifikasi cepat; verifikasi prakiraan dan keandalan prakiraan lintasan dibandingkan intensitas

Bahaya pesisir dan oseanografi

Gelombang badai, penumpukan air oleh angin, dan efek barometer terbalik; keterbatasan skala Saffir-Simpson; pertahanan pesisir dan komunikasi risiko

Transkrip Narasi dalam bahasa Indonesia, seperti pada subtitel

0:00Mesin

Inilah Hurikan Isabel, di Atlantik, pada September 2003: badai Kategori 5, sebuah mesin seukuran sebuah negara, yang sedang berputar. Jika Anda mengikuti pita-pita spiralnya, Anda akan melihat bahwa angin di dekat permukaan semuanya berputar ke arah yang sama, berlawanan arah jarum jam. Setiap hurikan di utara khatulistiwa berputar seperti ini, dan setiap hurikan di selatannya berputar ke arah sebaliknya. Pola itu bukan kebetulan. Planet ini sendirilah yang menciptakannya.

0:27Dalam kuliah ini, kita akan mencari tahu apa yang menjadi bahan bakar hurikan, mengapa ia berputar seperti itu, dan apa yang terjadi di dalam matanya. Kita akan kembali ke dua badai yang mengubah Amerika, dan melihat bagaimana prakiraan yang dulu meleset lebih dari 350 mil kini hanya meleset sekitar 100 mil.

0:44Kita mulai dari bahan bakarnya. Hurikan adalah mesin panas, dan bahan bakarnya adalah air hangat. Suhu permukaan laut harus setidaknya 26,5 °C, sekitar 80 °F. Dan air harus tetap sehangat itu hingga kedalaman sekitar 50 meter. Peta ini menunjukkan laut pada akhir Agustus 2005, dengan air terhangat berwarna merah. Peta ini juga menjelaskan mengapa musimnya mencapai puncak pada akhir musim panas, ketika lautan sudah berbulan-bulan menyerap panas Matahari.

1:13Mesin ini bekerja seperti ini. Air hangat menguap, dan udara lembap di atasnya naik. Saat udara naik, uap airnya mengembun menjadi awan, dan pengembunan melepaskan panas. Panas itu membuat udara naik lebih cepat lagi, yang menarik lebih banyak udara lembap dari laut, sehingga siklus itu terus memberi makan dirinya sendiri. Dalam satu hari saja, hurikan rata-rata melepaskan panas lebih dari 100 kali lipat seluruh listrik yang dihasilkan dunia.

1:46Mengapa berputar

Berikutnya, putarannya. Udara mengalir deras dari segala sisi menuju tekanan rendah di pusat badai, dan di planet yang diam, udara itu akan mengalir lurus ke dalam. Tetapi Bumi berputar, dan apa pun yang bergerak jauh melintasi permukaannya akan dibelokkan, ke kanan di Belahan Bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan. Inilah sebabnya. Tanah di khatulistiwa terbawa ke timur dengan kecepatan sekitar 1.670 kilometer per jam, sementara tanah di dekat kutub hampir tidak bergerak. Udara yang mengalir menuju kutub membawa serta putarannya ke arah timur, dan semakin dekat ke sumbu, putaran itu membawanya bergerak lebih cepat lagi, sehingga udara itu bergerak mendahului tanah di bawahnya, dan lintasannya membelok. Pembelokan itu disebut efek Coriolis.

2:30Akibatnya, udara tidak pernah mencapai pusat secara langsung. Udara itu melengkung mengelilinginya, dan seluruh badai menggulung dirinya menjadi spiral, berlawanan arah jarum jam di utara dan searah jarum jam di selatan. Setelah Anda mengetahuinya, setiap citra satelit sebuah hurikan akan memberi tahu Anda di belahan bumi mana hurikan itu berada.

2:47Namun, tepat di khatulistiwa, sama sekali tidak ada pembelokan ke samping. Dalam jarak sekitar 5 derajat darinya, sekitar 550 kilometer di kedua sisi, efek Coriolis terlalu lemah untuk membuat badai mulai berputar. Itulah sebabnya hurikan hampir tidak pernah terbentuk di sana, dan hampir tidak pernah menyeberang dari satu belahan bumi ke belahan bumi lainnya.

3:10Mata badai

Sekarang mari kita melihat ke pusat sebuah badai. Inilah Hurikan Patricia, di lepas pantai Meksiko, pada Oktober 2015. Anginnya mencapai 345 kilometer per jam, atau 215 mil per jam, yang terkuat yang pernah tercatat untuk hurikan mana pun. Di pusatnya, ada lubang di antara awan: mata badai.

3:30Inilah mata badai Isabel, dari dekat. Di dalamnya, udara turun, sehingga angin bertiup lemah dan langit bahkan bisa cerah. Pusaran yang dapat Anda lihat itu adalah mesovorteks, pusaran udara yang lebih kecil yang berputar di dalam mata badai itu sendiri. Mata hurikan biasanya berdiameter 30 hingga 60 kilometer, dan di sekelilingnya berdiri dinding mata, cincin awan menjulang tempat angin bertiup paling kencang. Saat mata badai melintas di atas sebuah kota, angin tiba-tiba mereda, lalu kembali sama kencangnya dari arah yang berlawanan.

4:02Tekanan udara terendah yang pernah diukur di permukaan laut tercatat di dalam mata badai. Topan Tip, di Pasifik barat pada 1979, mencapai titik terendah 870 milibar. Tip juga merupakan siklon tropis terbesar yang pernah tercatat, dengan diameter sekitar 2.200 kilometer. Jika diletakkan di atas Amerika Utara, badai itu akan menutupi separuh lebar Amerika Serikat.

4:29Nama-nama

Mengapa badai diberi nama? Para prakirawan sering melacak beberapa badai sekaligus, dan deskripsi yang panjang mudah tertukar lewat radio. Badai Atlantik pertama kali diberi nama pada 1950, menggunakan alfabet radio pada masa itu: Able, Baker, Charlie. Nama perempuan diperkenalkan pada 1953, dan nama laki-laki masuk ke dalam daftar pada 1979.

4:54Nama sangat membantu ketika beberapa badai aktif pada saat yang sama. Pada 14 September 2020, lima siklon tropis berputar di Atlantik pada saat bersamaan, sesuatu yang hanya pernah terjadi sekali sebelumnya, pada 1971. Organisasi Meteorologi Dunia menyimpan enam daftar nama untuk Atlantik, yang dipakai secara bergiliran, sehingga setiap nama muncul kembali setiap enam tahun. Pengecualiannya adalah badai yang begitu mematikan atau begitu merugikan sehingga namanya dipensiunkan untuk selamanya, seperti yang terjadi pada Katrina, Maria, Ian, dan Helene.

5:311900 dan 2005

Badai pertama dari dua badai itu menerjang pada 8 September 1900. Galveston, Texas, saat itu adalah salah satu kota terkaya di negara bagian tersebut, dibangun di atas pulau pasir yang titik tertingginya kurang dari 9 kaki di atas permukaan laut. Tidak ada satelit dan tidak ada radar, dan kapal-kapal di laut tidak punya radio, sehingga tidak ada yang bisa melihat seberapa kuat badai itu telah tumbuh di tengah Teluk Meksiko.

5:54Air laut naik lebih dari 15 kaki dan menyapu hampir seluruh pulau. Menjelang pagi, setidaknya 8.000 orang tewas, dan bencana itu hingga kini tetap menjadi bencana alam paling mematikan dalam sejarah Amerika. Galveston dibangun kembali di balik tembok laut setinggi 17 kaki, lalu meninggikan sebagian besar kotanya, rumah demi rumah, dengan dongkrak.

6:15Seratus lima tahun kemudian datanglah Katrina. Pada 28 Agustus 2005, Katrina adalah badai Kategori 5 di tengah Teluk Meksiko, dengan kecepatan angin 175 mil per jam. Seluruh pantai dari Louisiana hingga Florida berada di jalurnya.

6:30Katrina mendarat di Louisiana keesokan paginya, sudah melemah, sebagai badai Kategori 3. Namun, sebagian besar New Orleans terletak di bawah permukaan laut di balik tanggul, dan ketika gelombang badai naik, tanggul dan dinding penahan banjir jebol di sekitar 50 tempat. Delapan puluh persen kota itu terendam banjir. Secara keseluruhan, hampir 1.400 orang tewas, dan kerugiannya mencapai 125 miliar dolar.

6:56Sebagian besar air itu tidak jatuh dari langit. Air itu mengalir masuk dari danau dan kanal-kanal ketika dinding penahan banjir jebol. Sejak itu, kota tersebut dikelilingi sistem tanggul, pintu air, dan pompa senilai 14,5 miliar dolar, salah satu proyek pekerjaan sipil terbesar yang pernah dibangun oleh Army Corps of Engineers.

7:18Prakiraan

Para prakirawan modern dapat melihat kedatangan badai-badai ini jauh lebih baik daripada siapa pun di Galveston dulu. Setiap prakiraan kini dilengkapi kerucut, seperti yang ini. Kerucut itu tidak menunjukkan ukuran badai. Kerucut itu menunjukkan ke mana pusat badai kemungkinan akan bergerak, dan dua dari tiga kali, pusatnya tetap berada di dalam kerucut.

7:37Pada 1990, prakiraan tiga hari dari National Hurricane Center meleset dari posisi badai lebih dari 350 mil, rata-rata. Pada pertengahan tahun 2020-an, rata-rata melesetnya sekitar 100 mil. Kemajuan itu berasal dari satelit, dari pesawat pemburu hurikan yang terbang menembus dinding mata, dan dari model komputer yang dijalankan di superkomputer yang canggih.

8:01Yang masih sulit diprediksi adalah kekuatannya. Di atas air yang sangat hangat, sebagian badai menguat dengan sangat cepat, sebuah proses yang oleh para prakirawan disebut intensifikasi cepat, yang didefinisikan sebagai kenaikan kecepatan angin setidaknya 35 mil per jam dalam satu hari. Pada Oktober 2024, Hurikan Milton naik dari Kategori 1 ke Kategori 5 dalam waktu sekitar satu hari, dalam perjalanannya menuju Florida.

8:28Masih berputar

Sekarang lihatlah sisi lain dunia. Inilah Siklon Winston di Pasifik Selatan, pada Februari 2016, dua hari sebelum menerjang Fiji sebagai salah satu badai terkuat yang pernah tercatat di Belahan Bumi Selatan. Siklon ini digerakkan oleh air hangat yang sama dan mesin yang sama, tetapi lihatlah spiralnya. Yang ini berputar searah jarum jam.

8:48Jadi, ada tiga hal yang perlu diingat. Pertama, hurikan adalah mesin panas yang digerakkan oleh air laut yang hangat, setidaknya 26,5 °C. Kedua, rotasi Bumi memberinya putaran, berlawanan arah jarum jam di utara khatulistiwa dan searah jarum jam di selatannya, itulah sebabnya hurikan hampir tidak pernah terbentuk tepat di khatulistiwa. Dan ketiga, prakiraan ke mana badai akan bergerak telah membaik lebih dari tiga kali lipat sejak 1990, tetapi seberapa kuat badai itu nantinya masih menjadi bagian yang sulit.

9:19Lain kali Anda melihat hurikan dari luar angkasa, perhatikan arah putarannya. Jika berputar berlawanan arah jarum jam, hurikan itu berada di utara khatulistiwa, dan jika berputar searah jarum jam, hurikan itu berada di selatannya. Dan ingatlah apa yang menjadi bahan bakarnya: laut hangat di bawahnya, yang diputar oleh planet yang tak pernah berhenti berotasi. Terima kasih telah menonton Earth Explained. Berlangganan untuk kisah berikutnya, dan saksikan planet ini secara langsung, kapan saja, di EarthWatch 24-7.

Sumber

  1. Gray, W. M. (1968). Global view of the origin of tropical disturbances and storms. Monthly Weather Review, 96(10), 669–700. doi.org/10.1175/1520-0493(1968)096<0669:GVOTOO>2.0.CO;2Digunakan untuk: Kondisi pembentukan siklon tropis: air hangat, dan jarak dari khatulistiwa
  2. Ember (2025). Global Electricity Review 2025: 2024 in review. ember-energy.org/latest-insights/global-electricity-review-2025/2024-in-reviewDigunakan untuk: Permintaan listrik dunia, di atas 30.000 TWh pada 2024
  3. Shapiro, A. H. (1962). Bath-tub vortex. Nature, 196, 1080–1081. doi.org/10.1038/1961080b0Digunakan untuk: Efek Coriolis dan air yang mengalir keluar (mitos toilet)
  4. National Hurricane Center. Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale. NOAA. www.nhc.noaa.gov/aboutsshws.phpDigunakan untuk: Rentang kecepatan angin setiap kategori, dan bahaya-bahaya yang tidak dicakup skala ini
  5. Kimberlain, T. B., Blake, E. S., & Cangialosi, J. P. (2016). Tropical Cyclone Report: Hurricane Patricia (EP202015), 20–24 October 2015. National Hurricane Center. www.nhc.noaa.gov/data/tcr/EP202015_Patricia.pdfDigunakan untuk: Angin puncak Patricia dan intensifikasi cepatnya yang memecahkan rekor
  6. Dunnavan, G. M., & Diercks, J. W. (1980). An analysis of Super Typhoon Tip (October 1979). Monthly Weather Review, 108(11), 1915–1923. doi.org/10.1175/1520-0493(1980)108<1915:AAOSTT>2.0.CO;2Digunakan untuk: Tekanan 870 mb dan ukuran Tip yang memecahkan rekor
  7. National Hurricane Center. Tropical Cyclone Naming History and Retired Names. NOAA. www.nhc.noaa.gov/aboutnames_history.shtmlDigunakan untuk: Pemberian nama sejak 1950, nama perempuan sejak 1953, nama laki-laki sejak 1979; enam daftar yang dipakai bergiliran; nama-nama yang dipensiunkan
  8. Cline, I. M. (1900). Special report on the Galveston hurricane of September 8, 1900. Reproduced by the NOAA National Weather Service Heritage project: Galveston Storm of 1900. vlab.noaa.gov/web/nws-heritage/-/galveston-storm-of-1900Digunakan untuk: Pasang badai tahun 1900 di Galveston, berdasarkan pengamatan prakirawan setempat sendiri
  9. American Society of Civil Engineers. Galveston Seawall and Grade Raising. Historic Civil Engineering Landmark. www.asce.org/about-civil-engineering/history-and-heritage/historic-landmarks/galveston-seawall-and-grade-raisingDigunakan untuk: Tembok laut setinggi 17 kaki dan peninggian kota dengan dongkrak ulir
  10. Knabb, R. D., Rhome, J. R., & Brown, D. P. (2005; updated 2023). Tropical Cyclone Report: Hurricane Katrina, 23–30 August 2005. National Hurricane Center. www.nhc.noaa.gov/data/tcr/AL122005_Katrina.pdfDigunakan untuk: Intensitas puncak Katrina dan intensitasnya saat mendarat, gelombang badai, jebolnya tanggul, banjir, kematian (1.392), dan kerugian (125 miliar dolar)
  11. National Hurricane Center. Storm Surge Overview. NOAA. www.nhc.noaa.gov/surgeDigunakan untuk: Apa itu gelombang badai, dan mengapa gelombang badai menjadi penyebab utama kematian akibat hurikan
  12. National Hurricane Center. Definition of the NHC Track Forecast Cone. NOAA. www.nhc.noaa.gov/aboutcone.shtmlDigunakan untuk: Apa yang ditunjukkan kerucut; aturan dua pertiga
  13. National Hurricane Center. National Hurricane Center Forecast Verification: Official Error Trends. NOAA. www.nhc.noaa.gov/verification/verify5.shtmlDigunakan untuk: Rata-rata kesalahan lintasan di Atlantik, dari 1990 hingga pertengahan 2020-an
  14. Beven, J. L., II, Alaka, L., & Fritz, C. (2025). Tropical Cyclone Report: Hurricane Milton (AL142024), 5–10 October 2024. National Hurricane Center. www.nhc.noaa.gov/data/tcr/AL142024_Milton.pdfDigunakan untuk: Intensifikasi cepat Milton dari Kategori 1 ke Kategori 5

Gambar dalam episode: USGS, NOAA, dan NASA (domain publik), dengan peta NASA/USGS Landsat melalui NASA GIBS; animasi oleh EarthWatch 24-7. Kredit lengkap: earthwatch247.com/credits.html.

Kutip pelajaran ini

EarthWatch 24-7. (2026). Mengapa Hurikan Berputar: Mesin, mata badai, dan efek Coriolis [Pelajaran video]. Earth Explained: Hurikan. https://earthwatch247.com/learn/hurricanes/id/

Kunci jawaban

  1. C. Hurikan adalah mesin panas yang berbahan bakar air hangat; permukaan laut harus setidaknya 26,5 °C, dan kehangatannya harus mencapai kedalaman sekitar 50 m agar pengadukan oleh badai itu sendiri tidak mengangkat air dingin ke atas.
  2. A. Panas yang diserap ketika air laut menguap dilepaskan ketika uapnya mengembun menjadi awan. Panas itu menghangatkan udara yang naik, sehingga udara naik lebih cepat dan menarik lebih banyak udara lembap dari laut.
  3. D. Di utara khatulistiwa, udara yang bergerak dibelokkan ke kanan, sehingga udara melengkung mengitari pusat alih-alih mencapainya, dan badai tergulung berlawanan arah jarum jam.
  4. B. Efek Coriolis bernilai nol di khatulistiwa dan makin besar seiring bertambahnya lintang. Di dekat khatulistiwa, efek ini terlalu lemah untuk mengubah udara yang mengalir masuk menjadi badai yang berputar, meskipun airnya hangat.
  5. A. Di mata badai, udara turun dan anginnya lemah. Angin terkuat bertiup di dinding mata yang mengelilinginya.
  6. C. Enam daftar dipakai bergiliran, sehingga setiap nama biasanya kembali setiap enam tahun. Nama-nama seperti Katrina, Maria, Ian, dan Helene dipensiunkan setelah badai-badai yang luar biasa mematikan atau merugikan.
  7. B. Sebagian besar New Orleans terletak di bawah permukaan laut di balik tanggul. Ketika gelombang badai Katrina naik, tanggul-tanggul itu jebol di sekitar lima puluh tempat, dan air danau serta kanal membanjiri sekitar 80 persen kota.
  8. D. Kerucut digambar berdasarkan kesalahan prakiraan di masa lalu. Kerucut menunjukkan ke mana pusat badai kemungkinan besar akan bergerak, bukan ukuran badai atau sejauh mana dampaknya akan menjangkau.
  9. C. Definisinya adalah kenaikan setidaknya 30 knot (35 mil/jam) dalam satu hari. Milton pada 2024 jauh melampauinya: anginnya naik dari 70 knot menjadi 150 knot dalam 24 jam, dari Kategori 1 ke Kategori 5.
  10. A. Winston digerakkan oleh mesin air hangat yang sama; hanya arah pembelokan Coriolis yang berbeda, sehingga badai di belahan bumi selatan berputar ke arah sebaliknya.

Jawaban tertulis

  1. Jawaban yang kuat menunjukkan air hangat (setidaknya 26,5 °C) yang menguap; udara lembap yang naik; uap air yang mengembun menjadi awan menjulang dan melepaskan panas; udara yang menghangat naik lebih cepat, sehingga menurunkan tekanan di permukaan; dan lebih banyak udara lembap yang mengalir masuk di atas laut untuk menggantikannya, sehingga siklusnya tertutup. Siklus berhenti ketika pasokan udara hangat dan lembap terputus: di atas daratan, di atas air yang lebih dingin, atau ketika badai mengaduk air dingin dari bawah lapisan hangat yang dangkal.
  2. Udara mengalir masuk dari segala sisi ke arah tekanan rendah di pusat. Karena Bumi berputar, udara yang bergerak jauh melintasi permukaannya dibelokkan, ke kanan di Belahan Bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan (efek Coriolis). Karena itu, udara yang mengalir masuk melengkung mengitari pusat alih-alih mencapainya, sehingga badai tergulung menjadi spiral yang berlawanan arah jarum jam di utara dan searah jarum jam di selatan. Pembelokan ini nol di khatulistiwa dan terlalu lemah dalam jarak sekitar 5° darinya untuk membuat badai mulai berputar, sehingga hurikan hampir tidak pernah terbentuk di sana atau menyeberang dari satu belahan bumi ke belahan bumi lainnya.
  3. Kategori hanya mengukur angin berkelanjutan terkuat. Dalam kedua bencana itu, sebagian besar kematian disebabkan oleh air: di Galveston, gelombang badai setinggi lebih dari 15 kaki menyapu pulau pasir yang rendah dan menewaskan setidaknya 8.000 orang; di New Orleans, Katrina mendarat sebagai badai Kategori 3, lebih lemah daripada puncaknya pada Kategori 5, tetapi ketika gelombang badainya naik, tanggul dan dinding penahan banjir jebol dan membanjiri 80 persen kota yang sebagian besar terletak di bawah permukaan laut, dan secara keseluruhan hampir 1.400 orang meninggal. Gelombang badai bergantung pada ukuran badai, lintasannya, serta bentuk pantai dan dasar laut, bukan hanya pada kecepatan angin. Galveston membangun tembok laut setinggi 17 kaki dan meninggikan sebagian besar kotanya dengan dongkrak; New Orleans membangun sistem tanggul, pintu air, dan pompa senilai 14,5 miliar dolar.

Pendalaman

  1. Mengapa badai tidak terbentuk di khatulistiwa: f = 0 di khatulistiwa; f = 2 × 7,29 × 10-5 × sin 5° ≈ 1,27 × 10-5 s⁻¹ pada 5°; dan f ≈ 4,99 × 10-5 s⁻¹ pada 20°, hampir empat kali lebih besar. Untuk badai, Ro ≈ 10 ÷ (1,27 × 10-5 × 5 × 105) ≈ 1,6 pada 5°, tetapi Ro ≈ 0,4 pada 20°, tempat rotasi mengendalikan aliran. Di khatulistiwa Ro tak terhingga: tidak ada pembelokan sama sekali. Untuk wastafel, f ≈ 1,03 × 10-4 s⁻¹ dan Ro ≈ 0,1 ÷ (1,03 × 10-4 × 0,3) ≈ 3.000: rotasi Bumi tidak berarti dibandingkan dengan bentuk wadah dan cara wadah itu diisi. (Di dekat puncak hurikan, udara yang mengalir keluar dari badai berputar ke arah sebaliknya, searah jarum jam di Belahan Bumi Utara, karena alasan yang sama.)
  2. Neraca energi satu hari hujan: Luas = π × (6,65 × 105 m)² ≈ 1,39 × 1012 m²; volume hujan = 0,015 m × 1,39 × 1012 m² ≈ 2,1 × 1010 m³, dengan massa sekitar 2,1 × 1013 kg. Panas yang dilepaskan ≈ 2,1 × 1013 kg × 2,5 × 106 J/kg ≈ 5,2 × 1019 J per hari, atau 5,2 × 1019 ÷ 86.400 s ≈ 6,0 × 1014 W. Listrik dunia: 30.000 TWh = 1,08 × 1020 J per tahun, atau rata-rata sekitar 3,4 × 1012 W. Rasionya sekitar 6,0 × 1014 ÷ 3,4 × 1012 ≈ 175, sesuai dengan “lebih dari seratus kali lipat”. Hanya sebagian kecil panas ini yang akhirnya menjadi angin; soal berikutnya memperkirakan berapa banyak.
  3. Mengapa setiap kenaikan kecepatan angin begitu penting: 157 ÷ 74 ≈ 2,1, jadi gayanya sekitar 2,1² ≈ 4,5 kali lebih besar dan fluks energinya sekitar 2,1³ ≈ 9,5 kali lebih besar. Untuk Katrina, 175 ÷ 125 = 1,4: sekitar 2,0 kali gayanya dan 2,7 kali fluks energinya pada puncaknya; itulah sebabnya pelemahan sebelum mendarat berpengaruh terhadap kerusakan akibat angin, meskipun gelombang badainya tetap dahsyat. P ≈ 1,2 × 2 × 10-3 × (40)³ × π × (5 × 104)² ≈ 154 W/m² × 7,9 × 109 m² ≈ 1,2 × 1012 W, sebanding dengan sepertiga daya listrik rata-rata dunia, tetapi hanya sekitar 0,2 persen dari 6,0 × 1014 W panas yang dilepaskan oleh kondensasi. Sebagian besar panas itu dibawa naik dan keluar dari badai lalu akhirnya dipancarkan ke luar angkasa; hurikan adalah mesin yang kuat, tetapi bukan mesin yang efisien.
  4. Seberapa jauh prakiraan telah membaik?: 1990: 312,3 × 1,151 ≈ 359 mil (578 km); 2020–2025: 89,4 × 1,151 ≈ 103 mil (166 km), sesuai dengan “lebih dari 350” dan “sekitar seratus” dalam episode. Kesalahan turun sebesar (312,3 − 89,4) ÷ 312,3 ≈ 71 persen, dengan faktor 3,5: “lebih dari tiga kali lipat”. Faktor 3,5 selama sekitar 32 tahun berarti (1/3,5)^(1/32) ≈ 0,962, mendekati perbaikan 4 persen per tahun. Luasnya sebanding dengan kuadrat: 3,5² ≈ 12 kali lebih kecil. Tahun terbaik, 2024, mencapai 66,9 n mi (sekitar 77 mil), faktor sekitar 4,7. Nilai dari tahun ke tahun bervariasi sesuai badai di setiap musim: rata-rata pada 2023 adalah 111 n mi.
  5. Seberapa besar bagian gelombang badai yang disebabkan oleh tekanan rendah?: 1 hPa = 100 Pa, jadi Δh = 100 ÷ (1.025 × 9,81) ≈ 0,0099 m ≈ 1 cm per hPa. Untuk Katrina, Δp ≈ 90 hPa menghasilkan sekitar 0,9 m (3 kaki), kira-kira sepersepuluh dari gelombang badai setinggi 8,5 m; sisanya didorong ke darat oleh angin di atas paparan Teluk Meksiko yang dangkal dan landai. Penurunan 140 hPa pada Tip hanya menghasilkan sekitar 1,4 m. Angin, ukuran badai, dan bentuk pantailah, bukan tekanan pusat, yang menciptakan gelombang badai yang besar.