Ambang Batas Indeks Stabilitas Atmosfer Saat Hujan Sangat Lebat Di Indonesia

Abstract

Penelitian ini mengkaji dinamika atmosfer maritim tropis Indonesia yang memicu curah hujan sangat lebat di atas 100 mm/hari, sebuah kondisi yang menyumbang sekitar 58% kecelakaan penerbangan di Indonesia. Menggunakan data radiosonde dari enam stasiun meteorologi bandara periode 1993–2024, studi ini bertujuan menentukan ambang batas optimal dari indeks K-Index (KI), Lifted Index (LI), dan Precipitable Water (PW). Penetapan ambang batas ini sangat krusial sebagai fondasi sistem peringatan dini yang lebih akurat guna menjamin keselamatan operasional penerbangan di titik-titik strategis tersebut. Hasil analisis menunjukkan bahwa kejadian hujan sangat lebat dipicu oleh interaksi antara ketersediaan uap air atmosfer yang tinggi dan tingkat ketidakstabilan udara yang signifikan. Secara kuantitatif, ambang batas K-Index (KI) yang paling representatif berada pada kisaran 35,55–38,24, dengan nilai Area Under the Curve (AUC) maksimum mencapai 0,76, yang mengindikasikan sensitivitas tinggi indeks ini terhadap kondisi hujan sangat lebat. Sementara itu, Lifted Index (LI) menunjukkan ambang batas optimal pada rentang -0,39 hingga -1,85, dengan puncak AUC sebesar 0,67, mencerminkan peran penting ketidakstabilan konvektif dalam memicu proses pengangkatan udara. Di sisi lain, Precipitable Water (PW) memperlihatkan ambang batas antara 53,24 mm hingga 62,51 mm, dengan nilai AUC tertinggi mencapai 0,84, menegaskan bahwa kandungan uap air dalam atmosfer merupakan faktor dominan dalam pembentukan hujan sangat lebat di wilayah maritim tropis Indonesia. Temuan utama penelitian ini menunjukkan adanya perbedaan nilai ambang batas indeks stabilitas atmosfer antara wilayah barat dan timur Indonesia yang dipengaruhi kuat oleh siklus monsun serta topografi lokal. Wilayah barat, seperti Medan dan Padang, cenderung memiliki ambang batas yang lebih tinggi dan membutuhkan prasyarat atmosfer yang lebih ekstrem untuk memicu hujan. Sebaliknya, di wilayah timur seperti Merauke dan Kupang, variasi kecil pada parameter atmosfer sudah cukup untuk memicu hujan lebat, yang mencerminkan pengaruh massa udara monsun Australia yang cenderung lebih kering dibandingkan monsun Asia yang lembap. Melalui metode Receiver Operating Characteristic (ROC), ditemukan bahwa efektivitas setiap indeks bervariasi secara spasial, di mana PW menjadi prediktor paling andal di Merauke (AUC 0,84) dan KI menunjukkan kinerja terbaik di Surabaya (AUC 0,76). Sebagai kesimpulan, studi ini menekankan bahwa ambang batas prediksi tidak dapat diseragamkan secara nasional dan harus dikalibrasi sesuai karakteristik lokal setiap bandara. Langkah kalibrasi spesifik wilayah ini sangat krusial bagi prakirawan cuaca untuk meminimalkan kesalahan prediksi serta memperkuat sistem mitigasi bencana hidrometeorologi penerbangan di Indonesia.

This study investigates the dynamics of Indonesia’s tropical maritime atmosphere that trigger very heavy rainfall exceeding 100 mm/day, a condition that contributes to approximately 58% of aviation accidents in Indonesia. Using radiosonde data from six airport meteorological stations over the period 1993–2024, this study aims to determine the optimal threshold values of the K-Index (KI), Lifted Index (LI), and Precipitable Water (PW). The determination of these thresholds is crucial as a foundation for developing more accurate early warning systems to ensure the safety of flight operations in Indonesia. The results indicate that very heavy rainfall events were triggered by the interaction between abundant atmospheric moisture availability and a high degree of atmospheric instability. Quantitatively, the most representative KI threshold ranges from 35.55 to 38.24, with a maximum Area Under the Curve (AUC) value of 0.76, indicating the high sensitivity of this index to very heavy rainfall conditions. Meanwhile, the optimal LI threshold lies between -0.39 and -1.85, with a peak AUC of 0.67, reflecting the important role of convective instability in initiating strong upward air motion. In contrast, PW exhibits threshold values ranging from 53.24 mm to 62.51 mm, with the highest AUC reaching 0.84, confirming that atmospheric column water vapor content is a dominant factor in the formation of very heavy rainfall over Indonesia’s tropical maritime region. The main findings of this study reveal differences in the threshold values of atmospheric stability indices between western and eastern Indonesia, which are strongly influenced by the monsoonal cycle and local topographic conditions. Western regions, such as Medan and Padang, tend to exhibit higher threshold values and require more extreme atmospheric preconditions to trigger heavy rainfall. Conversely, in eastern regions such as Merauke and Kupang, relatively small variations in atmospheric parameters are sufficient to induce heavy rainfall, reflecting the influence of the relatively drier Australian monsoon air mass compared to the moist Asian monsoon. Using the Receiver Operating Characteristic (ROC) method, the predictive performance of each index is found to vary spatially, with PW emerging as the most reliable predictor in Merauke (AUC = 0.84) and KI showing the best performance in Surabaya (AUC = 0.76). In conclusion, this study emphasizes that prediction thresholds cannot be uniformly applied at the national scale and must be calibrated according to the local characteristics of each airport. Such region-specific calibration is essential for weather forecasters to minimize prediction errors and to strengthen hydrometeorological disaster mitigation systems for aviation in Indonesia.