Mencari Mixing Ratio di Lapisan Penting pada wrfout dengan Interpolasi

Wew, masih kurangnya pemahaman saya soal output WRF membuat saya harus menulis-menghapus artikel ini sampai 2x. Dari sinilah saya bertambah yakin, kalau ingin mendapat insight dalam pemodelan yang sudah sophisticated seperti ini memang butuh praktek-praktek membuat keluaran-keluaran sederhana seperti ini. Yah, walaupun sederhana saya cukup struggle untuk membuatnya karena seperti yang saya katakan tadi, kurangnya pemahaman.

Jadi, Percobaan 'agak besar' yang akan saya lakukan nanti memerlukan beberapa parameter cuaca pada lapisan-lapisan penting. Salah satu parameter itu adalah mixing ratio. Apa itu mixing ratio? Mixing ratio adalah perbandingan massa variabel atmosfer dengan massa udara kering. Jika tidak dikatakan variabel atmosfernya apa, maka mixing ratio ini mengacu ke perbandingan massa uap air dengan udara kering.

Lapisan penting di sini ialah mengacu ke lapisan-lapisan pressure level seperti: 1000 mb, 850 mb, 700 mb, 500 mb dll. FYI, lapisan-lapisan ini disebut penting karena memang penting dan terkadang pada kebanyakan kasus dengan hanya melihat lapisan ini kita bisa tahu keadaan fisis dari atmosfer secara garis besarnya. Contohnya saja lapisan 700 mb itu biasa di sebut steering level yang mana lapisan ini menentukan keadaan atmosfer pada lapisan di bawahnya. Kita juga bisa memprediksi bagaimana perkembangan badai selanjutnya berdasarkan lapisan ini.

Ok, jadi pada wrfout kita punya variabel 'P' (perturbation pressure), 'PB' (base state pressure), 'QVAPOR' (mixing ratio). Ini cukup untuk mendapatkan yang ingin kita cari.

Pertama kita cari terlebih dahulu pressure. Pressure bisa kita dapatkan dengan menjumlahkan 'P' dan 'PB' sesuai dengan persamaan reynold.

dimana:
P_real = pressure sesungguhnya
P = perturbation pressure
PB = base state pressure

Setelah kita dapatkan pressure sesungguhnya untuk semua titik grid wrfout, ini belum selesai. Ternyata pressure yang kita dapatkan kelihatan sangat acak. Seandainya pada pressure yang sudah didapat ini terdapat pressure lapisan-lapisan penting untuk tiap koordinat x dan y (koordinat horizontal) yang kita cari maka dengan mixing ratio pada lapisan-lapisan sudah bisa kita dapatkan dengan merefer koordinat matrix pressure yang sudah kita dapatkan itu (bagian ini sulit saya jelaskan, semoga bisa dimengerti). ini bisa dimaklumi karena WRF sepemahaman saya memakai koordinat eta saat running. Tidak ada pressure lapisan penting yang kita cari pada matrix 3 dimensi P_real ini.

Jadi langkah selanjutnya adalah menginterpolasi mixing ratio berdasarkan nilai-nilai pressure dan mixing ratio yang di ketahui. Interpolasi yang digunakan ini sangat sederhana. Hanya berdasarkan 2 nilai pressure dan 2 nilai mixing ratio yang mengapit nilai yang kita cari pada masing-masing koordinat x dan y (koordinat horizontal). Sehingga rumusnya adalah

dimana:
QV = mixing ratio pada lapisan yang dicari
QV_bawah = mixing ratio pada lapisan bawah yang mengapit lapisan yang dicari
QV_atas = mixing ratio pada lapisan atas yang mengapit lapisan yang dicari
_Pbawah = pressure pada lapisan bawah yang mengapit lapisan yang dicari
_Patas = pressure pada lapisan atas yang mengapit lapisan yang dicari
P = lapisan mixing ratio yang dicari

Ide ini kita implementasikan ke sebuah script yang bisa di dowload di sini. Berikut hasil-hasil plotingan dari script kita

Yup, resolusi pada output wrf saya sangat kasar untuk wilayah yang sempit seperti ini.

Hanya dengan 1 peta plotingan, apalagi hanya mixing ratio tidak memberikan kita informasi yang berarti. Akan tetapi, pointnya bukan disitu. Di sini saya hanya menggambarkan proses meretrieve data parameter cuaca untuk lapisan-lapisan yang di inginkan dengan metode interpolasi. Rencananya pada praktek sebenarnya nanti untuk percobaan saya, saya hanya membutuhkan 1 pixel saja. Sekian.

referensi:
ARWV3 user guide halaman 5-120
http://glossary.ametsoc.org/wiki/Mixing_ratio, di akses pada 17 Juni 2017