CT scan mengungkap struktur internal batu es, membantu pemahaman dan perkiraan pembentukan hujan es yang lebih baik.

Hujan es terbentuk selama badai petir ketika tetesan air hujan didorong ke wilayah awan yang lebih dingin, lalu membeku. Ketika partikel-partikel tersebut cukup berat, gravitasi menariknya kembali ke Bumi. Ketika jatuh, mereka tumbuh menjadi batu es yang dapat melukai orang dan menyebabkan kerusakan parah pada rumah dan mobil.

Sejak tahun 1960-an, para ilmuwan telah mempelajari bagaimana hujan es tumbuh, namun penelitian ini sering kali memerlukan pemecahannya. Saat ini, para peneliti di Catalonia telah menggunakan pemindaian tomografi komputer (CT) untuk memeriksa hujan es raksasa yang melanda timur laut Semenanjung Iberia selama badai petir dahsyat pada musim panas tahun 2022. Penelitian mereka, baru-baru ini dipublikasikan di Perbatasan dalam Ilmu Lingkunganmemberikan wawasan baru tentang anatomi dan pertumbuhan batu es.

“Kami menunjukkan bahwa teknik CT scan memungkinkan pengamatan struktur internal batu es tanpa merusak sampelnya,” kata Carme Farnell Barqué, peneliti di Badan Meteorologi Catalonia dan penulis utama studi tersebut. “Ini adalah pertama kalinya kami melakukan pengamatan langsung terhadap seluruh struktur internal batu es, yang dapat memberikan petunjuk untuk meningkatkan perkiraan pembentukan hujan es.”

Pemburu Badai dan Pengumpulan Data

Setelah badai melanda Catalonia pada 30 Agustus 2022, para peneliti melacak jalur badai dengan bantuan saksi lokal dan mengumpulkan hujan es dari pengamat yang menyimpannya di lemari es. Beberapa batu berukuran diameter hingga 12cm.

Kembali ke laboratorium, tiga batu es yang dipilih secara acak dipindai menggunakan peralatan klinik gigi. Penelitian ini didanai oleh Institut de Recerca de l'Aigua dan hibah dari Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca.

“Kami ingin menggunakan teknik yang dapat memberikan lebih banyak informasi mengenai lapisan internal batu es, namun tanpa merusak sampelnya,” kata penulis senior Prof Xavier Úbeda, peneliti di Universitas Barcelona. “Kami tidak berharap mendapatkan gambaran sejelas yang kami dapatkan.”

Melalui CT scan, sebuah teknologi yang menggunakan mesin sinar-X yang berputar untuk membuat gambar 3D, para peneliti belajar banyak tentang struktur eksternal dan internal hujan es. 512 gambar – dikenal sebagai 'irisan' – dari setiap batu es menunjukkan lokasi inti dan lapisan yang berbeda. “CT scan memberikan informasi terkait kepadatan, yang memungkinkan kami mengidentifikasi berbagai lapisan batu yang terkait dengan tahap pertumbuhan hujan es. Mereka juga membantu kita memahami proses yang berkontribusi terhadap pembentukannya,” jelas rekan penulis Prof Javier Martin-Vide, peneliti di Universitas Barcelona.

Mengungkap Struktur Internal Batu Es

Para peneliti menemukan bahwa sumbu dan bidang bisa jadi tidak beraturan di bagian dalam, bahkan ketika batu tampak seperti bola yang hampir sempurna dari luar. Selain itu, inti batu tidak terletak di tengah, terutama pada batu berbentuk bola. “Kami menunjukkan bahwa lokasi embrio bisa jauh dari pusat. Fakta ini menyiratkan bahwa batu-batu tersebut dapat tumbuh secara heterogen dalam tiga arah,” kata rekan penulis Dr Tomeu Rigo Ribas dari Badan Meteorologi Catalonia.

Mereka juga menemukan bahwa lapisan yang berbeda memiliki tingkat kepadatan yang berbeda, dan dua sampel memiliki bagian yang lebih tebal, yang menunjukkan bahwa sisi batu tersebut menghadap ke bawah saat jatuh.

Pemahaman mengenai isi dari hujan es ini membalikkan asumsi-asumsi sebelumnya. “Sampai saat ini, hujan es yang sangat besar diyakini hanya memiliki bentuk yang tidak beraturan. Namun, kami mengamati bahwa bentuk luar dan dalam bisa berbeda,” kata Farnell Barqué. “Dalam satu kasus, kami telah menunjukkan bahwa sampel menunjukkan pertumbuhan yang heterogen namun memiliki bentuk eksternal yang teratur. Sebaliknya, batu dengan bentuk luar yang tidak beraturan menunjukkan pertumbuhan yang homogen.”

Namun, pembuatan CT scan membutuhkan biaya yang mahal, dan beberapa gambar yang dihasilkan menunjukkan anomali yang belum mereka pahami, kata para peneliti. Karena diperkirakan akan terjadi lebih banyak hujan es raksasa dengan dampak lebih besar terhadap perekonomian dan masyarakat di masa depan, mereka yakin bahwa pekerjaan mereka dapat memberikan informasi baru yang dapat membantu mengurangi kerusakan pada masyarakat.

Referensi: “Struktur internal hujan es raksasa dalam peristiwa bencana di Catalonia (Semenanjung Iberia Timur Laut)” oleh Carme Farnell Barqué, Tomeu Rigo, Javier Martin-Vide dan Xavier Úbeda, 11 Oktober 2024, Perbatasan dalam Ilmu Lingkungan.
DOI: 10.3389/fenvs.2024.1479824