Lapisan Inversi, Petir, dan Misteri Suara Dentuman

Foto: Dok. Dr Daryono, S.Si., M.Si./BMKG

Dalam ilmu meteorologi kita mengenal istilah "inversi suhu" yaitu tertindihnya lapisan udara dingin oleh lapisan udara yang lebih hangat di atmosfer.

Lapisan udara ini terbentuk jika ada udara hangat naik ke atas lapisan udara yang lebih dingin, kemudian menyebar dan meluas di atmosfer. Adapun sumber panas tersebut dapat berasal dari aktivitas industri, kebakaran, lalu lintas, pelepasan panas penyinaran Matahari yang diterima, radiasi permukaan bumi, dan lain-lain.

Fenomena ini sebenarnya tidak lazim karena umumnya tidak demikian, karena dalam kondisi normal suhu udara semakin tinggi mestinya makin dingin, sehingga fenomena terbentuknya lapisan inversi hanya dapat terjadi pada waktu tertentu selama syarat terbentuknya terpenuhi. Lapisan inversi juga dapat terbentuk bilamana ada anomali tekanan di atmosfer atau ada udara panas yang bergerak dari tempat lain.

Udara panas dan gas yang sedang bergerak naik ke atmosfir, akan tertahan lapisan udara hangat ini, karena membentuk semacam tudung (inversion cap) yang menutupi kawasan dan menjebak gas dan panas yang naik dari bumi.

Contoh sederhana adalah saat kita sedang berada dekat kawasan industri terkadang mencium bau-bauan yang tidak sedap yang berlangsung lama pada kondisi cuaca tertentu. Ini karena gas atau polutan tidak dapat naik ke atmosfer dan terjebak di bawah lapisan inversi.

Lapisan inversi telah dikenal sebagai salah satu faktor yang menyebabkan bencana kabut asap di sejumlah negara. Peristiwa kabut asap yang parah pada tahun 1948 di Donora, Pennsylvania, Amerika Serikat, dan pada tahun 1952 di London, Inggris, diakibatkan oleh peningkatan lapisan inversi di atmosfer. Bencana kabut asap London berlangsung selama seminggu dan menelan korban jiwa hingga 12.000 orang.

Akan tetapi gas dan partikulat polutan bukanlah satu-satunya yang disekap oleh lapisan inversi. Beberapa orang dilaporkan mendengar suara aneh selama terbentuknya lapisan inversi di atmosfer. Gelombang suara yang bersumber dari kereta api, mobil, petir, dan sumber suara lainnya dapat terpantul dari lapisan inversi sehingga terdengar di tempat lain. Hal ini terjadi karena lapisan inversi berperan sebagai pemantul kurang sempurna bagi gelombang akustik, gelombang radio dan bahkan cahaya.

Lapisan inversi juga dapat membuat suara lebih keras hingga terdengar jauh. Ibarat kita membunyikan klakson mobil di garasi yang tertutup, tentu lebih keras dibanding bunyi klakson di jalan raya. Ini karena suara terjebak pada ruang sempit.

Lapisan inversi membuat suara petir tidak mampu menyebar ke atas atau menjalar semaunya ke segala arah, karena sudah terjebak dan hanya dapat menjalar ke permukaan bumi saja. Dalam hal ini suara petir akan terdengar lebih keras dan dapat didengar hingga jauh di kawasan yang terlingkupi lapisan inversi. Suara petir ibarat merambat melalui sebuah kanal audio mirip tropospheric duct.

Secara teori, suara adalah gelombang akustik yang sudah terbukti dapat dipantulkan lapisan inversi. Dalam kondisi inversi suhu, gelombang suara akan dibiaskan ke bawah, dan oleh karena itu dapat terdengar pada jarak yang lebih jauh.

Inilah konsep dasar mengapa lapisan inversi dapat membuat suara petir terdengar hingga jauh karena proses multi refleksi. Suara petir jika sudah jauh dan dalam kondisi atmosfer tertentu dapat berubah “anatominya” sehingga tidak lagi seperti suara petir asli di sumbernya, tetapi dapat mirip dentuman.

Selain memantulkan gelombang akustik biasa, lapisan inversi juga berkemampuan memantulkan gelombang mekanik dan akustik ekstrem dalam bentuk gelombang kejut. Sehingga dapat menyebarkan suara dan efek getaran di wilayah yang lebih jauh.

Fenomena tersebut dapat berdampak merusak manakala Uni Soviet melakukan uji coba ledakan nuklir di Semipalatinsk pada 22 November 1955. Uji coba tersebut menggunakan peledak RDS-37 yang berkekuatan 1,6 megaton TNT. Normalnya gelombang kejut produk ledakan takkan merusak lagi setelah menempuh jarak lebih dari 25 km. Namun keberadaan lapisan inversi membuat gelombang kejut terpantul-pantul berulang kali sehingga masih bisa merusak bangunan kota Kurchatov yang sejauh 65 kilometer. Dampaknya, jendela-jendela kaca rumah warga pecah, bangunan rumah roboh menyebabkan 3 orang meninggal dan banyak orang mengalami luka-luka di kota tersebut.

Contoh lain kasus ledakan yang terjadi saat terbentuk lapisan inversi yang berdampak fatal pernah terjadi di Esparto, California. Selama pembuatan film "Mythbusters" pada 6 Desember 2011 melibatkan sebuah ledakan. Tak diduga ledakan ini malah menghancurkan jendela-jendela kaca rumah warga di sebuah kota yang jaraknya lebih dari 2 km dari sumber ledakan akibat gelombang kejut yang dipantulkan kembali ke bawah oleh lapisan inversi.

Topografi memainkan peran penting dalam mengembangkan dan menahan lapisan inversi. Udara dingin dapat terakumulasi di cekungan lembah atau dataran rendah di pantai pada kondisi cuaca tertentu. Sehingga daerah dengan morfologi semacam ini rentan terjadinya fenomena inversi di saat musim hujan.

Salah satu dari sekian banyak daerah di Indonesia yang rentan terhadap terbentuknya lapisan inversi adalah daerah Malang. Dengan topografi yang berbentuk cekungan yang dikelilingi pegunungan menjadikan kawasan ini rentan dilingkupi inversi suhu pada kondisi tertentu, yaitu ketika udara dingin terperangkap di lembah dan lapisan udara hangat menutupinya dari atas.

Pada saat Cekungan Malang tertutupi lapisan inversi, seolah terbentuk 'lorong raksasa'. Cukup dengan kejadian petir yang terjadi di dekatnya atau dari tempat lain maka dentuman akan menjalar di sepanjang lembah dan terpantul berulang-ulang mirip terbentuknya gema seperti dilaporkan sebagian warga Malang beberapa hari lalu.

Demikian juga hal yang sama, suara dentuman yang beberapa kali terjadi di berbagai daerah, yang selama ini menjadi misteri, biang penyebabnya adalah keberadaan lapisan inversi di atmosfer kita.***DARYONO BMKG