Hujan esBongkahan hujan es berdiameter sekitar 6cm (2.4in)Hujan es di Louisiana, Amerika Serikat (Maret 2014)
Hujan es atau rambun merupakan peristiwa atau fenomena perubahan cuaca yang signifikan di mana hujan yang jatuh bukan berupa air atau fluid melainkan berupa bongkahan kecil es.[1] Hujan es umumnya jatuh pada cuaca dingin atau awal dan akhir dari musim hujan, sementara pertumbuhan hujan es sangat terhambat selama suhu permukaan rendah.
Hujan es biasanya berdiameter antara 5 mm (0,2 inci) dan 15 cm (6 inci). Hujan es mungkin terjadi selama sebagian besar badai petir (karena dihasilkan oleh cumulonimbus), serta dalam jarak 2 mil laut (3,7 km) dari badai induk.[2] Pembentukan hujan es membutuhkan lingkungan dengan gerakan udara yang kuat dan naik di dalam badai petir induk (mirip tornado) dan ketinggian titik beku yang lebih rendah. Di lintang tengah, hujan es terbentuk di dekat bagian dalam benua, sementara di daerah tropis, hujan es cenderung terbatas pada elevasi tinggi.
Terdapat beberapa metode yang tersedia untuk mendeteksi badai petir penghasil hujan es menggunakan satelit cuaca dan citra radar cuaca. Hujan es umumnya jatuh dengan kecepatan lebih tinggi seiring bertambahnya ukuran, meskipun faktor-faktor yang mempersulit seperti pencairan, gesekan dengan udara, angin, dan interaksi dengan hujan dan hujan es lainnya dapat memperlambat penurunannya melalui atmosfer Bumi. Peringatan cuaca buruk dikeluarkan untuk hujan es ketika batu-batu tersebut mencapai ukuran yang merusak, karena dapat menyebabkan kerusakan serius pada struktur buatan manusia, dan, yang paling umum, tanaman petani.
Definisi
Sekumpulan bongkahan hujan es
Badai petir apa pun yang menghasilkan hujan es hingga mencapai tanah dikenal sebagai badai es.[3] Kristal es dengan diameter >5 mm (0,20 inci) dianggap sebagai hujan batu es.[4] Hujan es dapat tumbuh hingga 15 cm (6 inci) dan beratnya lebih dari 0,5 kg (1,1 pon).[5]
Tidak seperti butiran es, hujan es seringkali berlapis-lapis dan dapat berbentuk tidak beraturan serta menggumpal. Hujan es terdiri dari es transparan atau lapisan-lapisan es transparan dan tembus cahaya yang berselang-seling dengan ketebalan minimal 1 mm (0,039 inci), yang mengendap di atas hujan es saat bergerak melalui awan, melayang tinggi oleh udara dengan gerakan ke atas yang kuat hingga beratnya melebihi arus udara ke atas dan jatuh ke tanah. Meskipun diameter hujan es bervariasi, di Amerika Serikat, rata-rata pengamatan hujan es yang merusak adalah antara 2,5 cm (1 inci) dan seukuran bola golf 4,4 cm (1,75 inci). Hujan es yang lebih besar dari 2 cm (0,79 inci) biasanya dianggap cukup besar untuk menyebabkan kerusakan.[6]
Pembentukan
Hujan es terbentuk di awan badai yang kuat, terutama yang memiliki arus udara ke atas yang kuat, kandungan air cair yang tinggi, luas vertikal yang besar, tetesan air yang besar, dan di mana sebagian besar lapisan awan berada di bawah titik beku (0 °C; 32 °F). Jenis arus udara ke atas yang kuat ini juga dapat menunjukkan keberadaan tornado.[7] Tingkat pertumbuhan hujan es dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti ketinggian yang lebih tinggi, zona beku yang lebih rendah, dan geseran angin.
Sifat lapisan hujan es
Sebuah hujan es di sisi belakang badai
Seperti presipitasi lainnya di awan kumulonimbus, hujan es bermula dari tetesan air. Saat tetesan naik dan suhu turun di bawah titik beku, tetesan tersebut menjadi air superdingin dan akan membeku saat bersentuhan dengan inti kondensasi. Penampang melintang batu es besar menunjukkan struktur seperti bawang. Ini berarti batu es terbuat dari lapisan-lapisan tebal dan tembus cahaya, bergantian dengan lapisan-lapisan tipis, putih, dan buram. Teori sebelumnya menyatakan bahwa batu es mengalami beberapa kali penurunan dan kenaikan, jatuh ke zona lembap dan membeku kembali saat terangkat. Gerakan naik turun ini diduga bertanggung jawab atas lapisan-lapisan batu es berikutnya. Penelitian baru, berdasarkan teori maupun studi lapangan, menunjukkan bahwa hal ini tidak selalu benar.
Arus udara badai ke atas, dengan kecepatan angin yang mengarah ke atas hingga mencapai 110 mph (180 km/jam),[8] meniup batu es yang terbentuk ke atas awan. Saat hujan es naik, ia melewati area awan dengan konsentrasi kelembapan dan tetesan air superdingin yang bervariasi. Laju pertumbuhan hujan es berubah bergantung pada variasi kelembapan dan tetesan air superdingin yang ditemuinya. Laju akresi tetesan air ini merupakan faktor lain dalam pertumbuhan hujan es. Ketika hujan es bergerak ke area dengan konsentrasi tetesan air yang tinggi, ia menangkap tetesan air tersebut dan membentuk lapisan transparan. Jika hujan es bergerak ke area dengan sebagian besar uap air, ia akan membentuk lapisan es putih buram.
Awan cumolonimbus, di atas Selat Lombok, Kepulauan Gili
Lebih lanjut, kecepatan hujan es bergantung pada posisinya dalam arus naik awan dan massanya. Hal ini menentukan ketebalan lapisan-lapisan hujan es yang bervariasi. Laju akresi tetesan air superdingin ke hujan es bergantung pada kecepatan relatif antara tetesan air ini dan hujan es itu sendiri. Ini berarti bahwa umumnya hujan es yang lebih besar akan terbentuk agak jauh dari arus naik yang lebih kuat, di mana mereka dapat menghabiskan lebih banyak waktu untuk tumbuh. Saat hujan es tumbuh, ia melepaskan panas laten, yang menjaga bagian luarnya tetap dalam fase cair. Karena mengalami "pertumbuhan basah", lapisan luarnya lengket (yaitu lebih lengket), sehingga satu hujan es dapat tumbuh melalui tumbukan dengan hujan es lain yang lebih kecil, membentuk entitas yang lebih besar dengan bentuk yang tidak beraturan.[9]
Hujan es juga dapat mengalami "pertumbuhan kering", di mana pelepasan panas laten melalui pembekuan tidak cukup untuk menjaga lapisan luar tetap cair. Hujan es yang terbentuk dengan cara ini tampak buram karena gelembung-gelembung udara kecil yang terperangkap di dalam batu selama pembekuan cepat. Gelembung-gelembung ini menyatu dan terlepas selama mode "pertumbuhan basah", dan hujan es menjadi lebih jernih. Mode pertumbuhan hujan es dapat berubah selama perkembangannya, dan hal ini dapat menghasilkan lapisan-lapisan yang berbeda pada penampang hujan es.
Hujan es akan terus naik dalam badai petir hingga massanya tidak dapat lagi ditopang oleh arus udara ke atas. Proses ini mungkin memakan waktu setidaknya 30 menit, berdasarkan kekuatan arus udara ke atas dalam badai petir penghasil hujan es, yang puncaknya biasanya lebih dari 10 km. Hujan es kemudian jatuh ke tanah sambil terus tumbuh, berdasarkan proses yang sama, hingga meninggalkan awan. Hujan es kemudian akan mulai mencair saat melewati udara di atas suhu beku
Hujan es lebat di Thakurgaon, Bangladesh Utara (April 2022)
Dengan demikian, lintasan unik dalam badai petir cukup untuk menjelaskan struktur lapisan batu es. Satu-satunya kasus di mana beberapa lintasan dapat dibahas adalah dalam badai petir multiseluler, di mana batu es dapat terlempar dari puncak sel "induk" dan terperangkap dalam arus naik sel "anak" yang lebih kuat. Namun, ini merupakan kasus yang luar biasa.
Faktor yang mendukung hujan es
Hujan es paling umum terjadi di pedalaman benua di garis lintang tengah, karena pembentukan hujan es jauh lebih mungkin terjadi ketika titik beku berada di bawah ketinggian 11.000 kaki (3.400 m).[10] Pergerakan udara kering menjadi badai petir yang kuat di atas benua dapat meningkatkan frekuensi hujan es dengan mendorong pendinginan evaporasi, yang menurunkan titik beku awan badai petir, sehingga hujan es memiliki volume yang lebih besar untuk tumbuh. Oleh karena itu, hujan es lebih jarang terjadi di daerah tropis meskipun frekuensi badai petir jauh lebih tinggi daripada di garis lintang tengah karena atmosfer di atas daerah tropis cenderung lebih hangat di ketinggian yang jauh lebih tinggi. Hujan es di daerah tropis terutama terjadi di dataran tinggi.[11]
Pertumbuhan hujan es menjadi sangat kecil ketika suhu udara turun di bawah −30 °C (−22 °F), karena tetesan air yang sangat dingin menjadi jarang pada suhu tersebut.[19] Di sekitar badai petir, hujan es kemungkinan besar berada di dalam awan pada ketinggian di atas 20.000 kaki (6.100 m). Antara ketinggian 10.000 kaki (3.000 m) dan 20.000 kaki (6.100 m), 60% hujan es masih berada di dalam badai petir, meskipun 40% kini berada di udara bersih di bawah landasan. Di bawah ketinggian 10.000 kaki (3.000 m), hujan es terdistribusi secara merata di dalam dan di sekitar badai petir hingga jarak 2 mil laut (3,7 km).[12]
Studi ilmiah
Dimulai pada musim semi 2025, para ilmuwan di Amerika Serikat terlibat dalam studi lapangan yang dikenal sebagai "Eksperimen Kolaboratif In-situ untuk Pengumpulan Hujan Es di Dataran" (ICECHIP).[13] Proyek ini, yang mempelajari proses hujan es dalam badai petir di dua wilayah yang dikenal sebagai "gang hujan es"—Dataran Besar dan di sepanjang Pegunungan Rocky di Colorado dan Wyoming—merupakan kampanye lapangan terbesar di dunia yang pernah didedikasikan untuk mempelajari hujan es, yang melibatkan 100 ilmuwan dari empat negara dan 11 negara bagian.[14] Proyek ini diharapkan dapat mengungkap banyak pertanyaan yang belum terjawab tentang pembentukan dan pertumbuhan hujan es.[15]
Klimatologi
Hujan es paling sering terjadi di pedalaman benua di garis lintang tengah dan lebih jarang terjadi di daerah tropis, meskipun frekuensi badai petir jauh lebih tinggi daripada di garis lintang tengah.[16] Hujan es juga jauh lebih umum terjadi di sepanjang pegunungan karena pegunungan memaksa angin horizontal ke atas (dikenal sebagai pengangkatan orografis), sehingga mengintensifkan arus naik dalam badai petir dan membuat hujan es lebih mungkin terjadi. Ketinggian yang lebih tinggi juga mengakibatkan lebih sedikit waktu yang tersedia bagi hujan es untuk mencair sebelum mencapai tanah. Salah satu wilayah yang lebih umum mengalami hujan es besar adalah di pegunungan India utara, yang melaporkan salah satu angka kematian terkait hujan es tertinggi yang pernah tercatat pada tahun 1888.[17]Tiongkok juga mengalami hujan es yang signifikan.[18]Eropa Tengah dan Australia selatan juga mengalami banyak hujan es. Wilayah di mana hujan es sering terjadi adalah Jerman selatan dan barat, Prancis utara dan timur, Benelux selatan dan timur, dan Italia Utara. Di Eropa Tenggara, Kroasia dan Serbia sering mengalami hujan es. Beberapa negara Mediterania mencatat frekuensi hujan es tertinggi selama musim gugur.
Di Amerika Utara, hujan es paling umum terjadi di daerah pertemuan Colorado, Nebraska, dan Wyoming, yang dikenal sebagai "Hail Alley" ("lembah hujan es").[19] Hujan es di wilayah ini terjadi antara bulan Maret dan Oktober pada sore dan malam hari, dengan sebagian besar kejadian terjadi dari bulan Mei hingga September. Cheyenne, Wyoming adalah kota paling rawan hujan es di Amerika Utara dengan rata-rata sembilan hingga sepuluh hujan es per musim. Di sebelah utara daerah ini dan juga tepat di bawah arah angin Pegunungan Rocky terdapat wilayah Hailstorm Alley di Alberta, yang juga mengalami peningkatan insiden hujan es yang signifikan.
Dampak hujan es di Finlandia (Juli 2006)
Hujan es juga umum terjadi di beberapa wilayah Amerika Selatan, terutama di daerah lintang sedang. Wilayah tengah Argentina, yang membentang dari wilayah Mendoza ke arah timur menuju Córdoba, mengalami beberapa badai es paling sering di dunia, dengan rata-rata 10–30 badai per tahun. Wilayah Patagonia di Argentina selatan juga sering mengalami badai es, meskipun hal ini mungkin sebagian disebabkan oleh graupel (hujan es kecil) yang dihitung sebagai hujan es di wilayah yang lebih dingin ini. Wilayah perbatasan rangkap tiga antara negara bagian Brasil Paraná, Santa Catarina, dan Argentina, di Brasil selatan adalah wilayah lain yang dikenal karena badai es yang merusak. Badai es juga umum terjadi di beberapa bagian Paraguay, Uruguay, dan Bolivia yang berbatasan dengan wilayah hujan es frekuensi tinggi di Argentina utara.[20] Frekuensi badai es yang tinggi di wilayah Amerika Selatan ini disebabkan oleh pemaksaan konveksi orografis di wilayah tersebut, dikombinasikan dengan transportasi kelembapan dari Amazon dan ketidakstabilan yang diciptakan oleh kontras suhu antara permukaan dan atmosfer atas. Di Kolombia, kota Bogotá dan Medellín juga sering dilanda hujan es karena letaknya yang tinggi. Chili bagian selatan juga mengalami hujan es terus-menerus dari pertengahan April hingga Oktober.
Bahaya
Hujan es dapat menyebabkan kerusakan serius, terutama pada mobil, pesawat, jendela atap, bangunan beratap kaca, ternak, dan yang paling umum, tanaman.[21] Kerusakan akibat hujan es pada atap seringkali tidak disadari hingga kerusakan struktural lebih lanjut terlihat, seperti kebocoran atau retakan. Kerusakan akibat hujan es paling sulit dikenali pada atap sirap dan atap datar, tetapi semua atap memiliki masalah deteksi kerusakan hujan esnya sendiri. Atap logam cukup tahan terhadap kerusakan hujan es, tetapi dapat mengalami kerusakan kosmetik berupa penyok dan lapisan yang rusak. Pada tahun 2023, badai hujan es merugikan Amerika Serikat sebesar $46 miliar akibat kerusakan pada mobil, atap, dan tanaman, menurut Lembaga Asuransi untuk Keselamatan Bisnis & Rumah (IBHS).[22]
Kerusakan pada mobil akibat badai hujan es yang melanda wilayah Dallas, Texas pada tanggal 8 Mei 1926, dengan hujan es sebesar diameter 42 inci (110cm)[23]
Hujan es merupakan salah satu bahaya badai petir paling signifikan bagi pesawat. Ketika hujan es berdiameter lebih dari 0,5 inci (13 mm), pesawat dapat rusak parah dalam hitungan detik.[24] Hujan es yang menumpuk di darat juga dapat membahayakan pendaratan pesawat. Hujan es merupakan gangguan umum bagi pengemudi mobil, yang dapat membuat kendaraan penyok parah dan memecahkan atau bahkan menghancurkan kaca depan dan jendela kecuali jika diparkir di garasi atau ditutupi dengan bahan pelindung. Gandum, jagung, kedelai, dan tembakau adalah tanaman yang paling sensitif terhadap kerusakan akibat hujan es. Hujan es merupakan salah satu bahaya paling merugikan di Kanada.[25]
Hujan es yang sangat besar diketahui dapat menyebabkan gegar otak atau trauma kepala fatal bagi orang-orang yang terjebak di luar tanpa tempat berlindung. Badai hujan es telah menjadi penyebab berbagai peristiwa yang mahal dan mematikan sepanjang sejarah. Beberapa peneliti berpendapat bahwa badai hujan es adalah penyebab kematian beberapa ratus pengembara sekitar abad ke-9 di Roopkund, Uttarakhand, India, meskipun hal ini masih diperdebatkan.[26][27] Pada tanggal 30 April 1888, badai hujan es yang parah menewaskan lebih dari 200 orang di distrik Moradabad, India. Cedera fatal semakin jarang terjadi di era modern; di AS misalnya, meskipun hujan es menyebabkan kerugian miliaran dolar setiap tahun dan hujan es besar (diameter >2 inci (5,1 cm)) cukup umum terjadi, hanya tiga orang yang diketahui tertimpa dan meninggal dunia akibat hujan es sejak catatan modern dibuat.
Rekor ukuran hujan es
Hujan es yang turun umumnya memiliki ukuran kecil (diameter sekitar 5 hingga 50 milimeter). Namun, bongkahan es akibat cuaca ekstrem dapat mencapai ukuran yang jauh lebih besar. Rekor bongkahan hujan es terberat yang pernah tercatat di dunia terjani di Gopalganj, Bangladesh, pada 14 April 1986, dengan berat mencapai 1,02 kilogram. Sementara itu, bongkahan hujan es terbesar berdasarkan diameter ditemukan di Vivian, Dakota Selatan, Amerika Serikat, pada 23 Juli 2010, yang mencapai 20,3 sentimeter.[28]
↑"hail". nationalgeographic.org (dalam bahasa Inggris). National Geographic Society. 21 January 2011. Diarsipkan dari asli tanggal 22 February 2021. Diakses tanggal 14 January 2021.
↑"Hail". ncar.ucar.edu. National Center for Atmospheric Research, University Corporation for Atmospheric Research. 2008. Diarsipkan dari asli tanggal 2010-05-27. Diakses tanggal 2009-07-18.
↑Liu, Dongxia; Feng, Guili; Wu, Shujun (February 2009). "The characteristics of cloud-to-ground lightning activity in hailstorms over northern China". Atmospheric Research. 91 (2–4): 459–465. Bibcode:2009AtmRe..91..459L. doi:10.1016/j.atmosres.2008.06.016.
↑Munoz, Rene (2000-06-02). "Fact Sheet on Hail". University Corporation for Atmospheric Research. Diarsipkan dari asli tanggal 2009-10-15. Diakses tanggal 2009-07-18.
