Kajian Pertukaran Gas Karbon Dioksida (CO 2 ) Antara Laut dan Udara di Perairan Indonesia dan Sekitarnya

Transkripsi

1 Kajian Pertukaran Gas Karbon Dioksida (CO 2 ) Antara Laut dan Udara di Perairan Indonesia dan Sekitarnya Armi Susandi 1, Ahmad Subki 2, dan Ivonne M. Radjawane 2 1 Kelompok Keahlian Sains Atmosfer, Institut Teknologi Bandung 2 Kelompok Keahlian Oseanografi, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesa No. 10 Bandung Indonesia Phone Fax , armi@geoph.itb.ac.id ABSTRAK Tantangan penting dalam bidang sains iklim adalah bagaimana mengembangkan secara kuantitatif dan prediksi dari penyerapan karbon dioksida (CO 2 ) di atmosfer oleh lautan. Pengukuran penyerapan (uptake) karbon oleh laut dapat dihitung langsung pada transfer lokal gas antara udara-laut. Dalam studi ini akan dikaji perbedaan fluks CO 2 antara udara-laut dengan menghitung perbedaan tekanan parsial CO 2 antara kedua permukaan tersebut (udara dan laut). Penelitian ini dimaksudkan untuk mengkaji kemampuan laut dalam menyerap gas CO 2 khususnya di perairan Indonesia dan sekitarnya. Pengukuran kemampuan laut dalam menyerap CO 2 akan sangat dipengaruhi oleh emisi karbon yang dihasilkan dari aktifitas manusia, dalam penelitan ini emisi karbon berasal dari sektor energi Indonesia. Untuk memprediksi kemampuan laut Indonesia dalam menyerap CO 2 hingga tahun 2100, dalam studi ini diaplikasikan dua skenario, yaitu skenario dasar dan skenario mitigasi. Pada skenario dasar, hasil prediksi menunjukkan pada tahun 2050 perairan Indonesia mampu menyerap secara optimum hingga 15 mol CO 2 m -2 per tahun. Setelah tahun 2050 diperkirakan daya serap laut mulai menurun kembali karena konsentrasi CO 2 di atmosfer diperkirakan menurun hingga tahun Sedangkan pada skenario mitigasi (skenario berdasarkan Protokol Kyoto), kecenderungan laut Indonesia menyerap CO 2 lebih rendah dibandingkan dengan skenario dasar. Kata Kunci: Emisi karbon, Fluks CO 2, Prediksi penyerapan CO 2 oleh laut, Skenario dasar dan mitigasi.

2 I. PENDAHULUAN PROCEEDINGS CONVENTION SEMARANG HAGI Aktifitas manusia telah menimbulkan dampak terhadap perubahan iklim bumi. Perubahan iklim global di akibatkan efek emisi gas-gas seperti CO 2, CH 4, N 2 O, CF4, C2F6. Gas ini yang menyebabkan terjadinya suhu udara seperti di rumah kaca di atmosfer yang kemudian dikenal sebagai Gas Rumah Kaca (GRK). GRK ini telah menyebabkan bumi kian menjadi panas karena tersekap oleh kondisi yang dimunculkan oleh emisi gas yang diproduksi oleh kegiatan industri, transportasi dan aktivitas manusia yang lainnya yang mempergunakan sumber energi fosil (batubara, minyak bumi, gas) serta berkurangnya kemampuan hutan dalam menyerap CO 2 akibat deforestasi. Dampak perubahan iklim global tersebut akan terus meningkat sampai mencapai puncaknya pada tahun 2060 apabila ada usaha-usaha untuk mengurangi emisi gas rumah kaca seperti yang disepakati dalam Protokol Kyoto (Susandi, 2004). Sebagai negara kepulauan, Indonesia sangat rentan terhadap dampak perubahan iklim. Pada kurun waktu , Indonesia mengalami kebakaran hutan dan kerusakan terumbu karang yang cukup parah karena berubahnya karakteristik El Nino akibat pemanasan global. Oleh karena itu Indonesia sangat konsen terhadap perubahan iklim yang terjadi sebagai akibat peningkatan gas rumah kaca yang akan berimplikasi pada perubahan cuaca ekstrim dan peristiwa meteorologis lainnya di Indonesia. Indonesia mempunyai hutan tropis yang terbesar ketiga di dunia, tetapi Indonesia pun masih menghadapi masalah yang serius tentang penggundulan hutan. Selama sekitar 2 juta ha hutan telah hilang (Panjiwibowo, 2003). Padahal hutan itu sendiri adalah salah satu media penyerap CO 2 terbesar. Disamping hutan, lautan adalah salah satu penyerap utama CO 2 di dunia, dalam penelitian ini, akan dikuatifikasi daya serap lautan terhadap gas CO 2 yang diemisikan ke atmosfer bumi, khususnya daya serap di perairan Indonesia dan sekitarnya. Luas laut Indonesia adalah km 2 atau sekitar 63% dari total wilayah Indonesia. Pengkajian potensi laut dalam menyerap dan menyimpan CO 2 akan sangat penting bagi Indonesia dan dalam upaya meningkatkan negosiasi Indonesia dalam perundingan internasional tentang kebijakan iklim global. 2. PERANAN LAUT SEBAGAI PENYERAP CO 2 Meskipun dalam skala global, pertukaran CO 2 antara lautan dan atmosfer mendekati keseimbangan, ketidakseimbangan yang besar dapat muncul secara lokal. Aliran pertukaran bersih (net exchange flux) di suatu lokasi tergantung kepada tingkat kejenuhan CO 2 di permukaan air, dan dapat dirumuskan dalam persamaan (1): F net = k s (p CO2 sea - p CO2 atm ) (1) atm sea Dimana pco 2 menunjukkan tekanan parsial CO2 di udara dan pco 2 menunjukkan tekanan parsial CO2 di permukaan laut, k adalah koefisien pertukaran meningkat sebanding dengan pertambahan kecepatan angin di pertemuan antarmuka udara-laut, dan s adalah kelarutan (solubility) CO 2 dalam air laut. (Berdasarkan persamaan di atas, aliran bersih (net flux) sea diasumsikan positif ketika aliran tersebut bergerak dari laut ke atmosfer.) pco 2 akan berbedabeda tergantung kepada beberapa faktor seperti suhu dan akitvitas biologi lautan.

3 Terdapat banyak hubungan empiris untuk menentukan nilai k, diantaranya ada tiga formula k yang paling sering digunakan sebagai fungsi dari angin yaitu hubungan linier (Liss dan Merlivat, 1986), hubungan kuadratik (Wanninkhof, 1992), dan hubungan kubik (Wanninkhof dan McGills, 1999). Pada studi ini, formulasi angin yang digunakan adalah fungsi kuadratik oleh Wanninkhof (1992) (W92) karena data yang digunakan pada penelitian ini adalah data long-term averaged winds. 2 k = 0.39u (2) W dimana k dalam satuan cm hr -1 u 10 adalah kecepatan angin pada ketinggian 10 m (m s -1 ) dari permukaan laut. Solubilitas atau kelarutan CO 2 di dalam air laut bergantung kepada dua variable utama yaitu suhu permukaan laut (SST) dan salinitas permukaan laut (SSS). Dalam studi ini, diasumsikan perairan Indonesia memiliki salinitas permukaan rata-rata sebesar , sehingga nilai solubilitas hanya bergantung kepada suhu permukaan laut, dimana semakin tinggi suhu permukaan laut maka solubilitasnya akan semakin rendah. Solubilitas gas CO 2 dalam air laut didasarkan pada Murray dan Rilley (1971). Dalam studi ini, distribusi konsentrasi CO 2 di permukaan air laut ditentukan oleh distribusi suhu permukaannya berdasarkan studi yang dilakukan oleh Weidong et al. (2003) mengenai Distribution of pco2 and CO 2 Air-sea Fluxes on the South China Sea, maka untuk perairan sea tropis distribusi pco dinyatakan dalam persamaan berikut: 2 pco sea ( SST 28) = µ atm e (3) Sedangkan data konsentrasi CO 2 berdasarkan studi yang dilakukan oleh Susandi (2004). 3. PENYERAPAN KARBON OLEH LAUTAN INDONESIA Secara umum, pola flux CO 2 di Indonesia akan mengikuti pola musim monsun yang terjadi di Indonesia. Menurut Khromov dalam Prawirowardoyo (1996), Januari adalah maksimum musim dingin di belahan bumi utara (BBU) atau maksimum panas di belahan bumi selatan (BBS). Juli adalah maksimum musim panas di BBU atau maksimum musim dingin di BBS, serta musim transisinya pada bulan April dan Juli. Penyerapan maksimum di sekitar Laut Cina Selatan terjadi pada tahun 2002 (Gambar 1.c), dengan suhu permukaan laut yang berkisar antara 25,5-27,5 o C (Gambar 1.a) membuat tekanan parsial CO 2 dipermukaan berkisar antara µatm, dibandingkan dengan pco 2 atm diatasnya yang besarnya 372 µatm, sehingga menggerakkan CO 2 dari udara menuju laut cukup besar, kemudian dengan besarnya rata-rata kecepatan angin di daerah ini yang berkisar antara 7-9 ms-1 menyebabkan intensitas transfer gas CO 2 ini meningkat (19-32 cm hr-1), lihat Gambar 1.b.

4 Gambar 1.a Suhu rata-rata permukaan laut ( o C) pada bulan Januari 2002 Gambar 1.b Kecepatan angin rata-rata di atas permukaan laut (ms -1 ) pada bulan Januari 2002

5 Gambar 1.c Aliran (flux) rata-rata CO 2 (mol CO 2 m -2 tahun -1 ) pada bulan Januari 2002 Kemudian pada bagian belahan bumi selatan, pengaruh musim panas sangat terlihat di bagian tenggara perairan Indonesia (sekitar Laut Arafura) yang suhu permukaan lautnya berkisar antara o C, sehingga perairan ini memiliki pco 2 sea berkisar antara µatm, sedangkan pco 2 atm diatasnya berkisar antara µatm yang meyebabkan daerah ini sebagai tempat pelepasan CO 2 sepanjang Januari setiap tahunnya. Meskipun rata-rata kecepatan transfer gasnya lebih kecil daripada di kecepatan transfer gas di BBU, namun perbedaan tekanan parsial CO 2 antara permukaan laut dan atmosfernya yang cukup besar membuat aliran CO 2 juga menjadi besar dari laut menuju atmosfer. Kecepatan angin pada daerah ini berkisar antara 3-7 ms-1 sehingga kecepatan transfer gasnya adalah 3-19 cm hr-1. Pada bulan April tahun 1998 (Gambar 2), rata-rata aliran di belahan bumi utara sebesar 2,641 moles CO 2 m -2 yr -1 sedangkan di selatan besarnya 3,780 moles CO 2 m -2 yr -1, karena di sekitar Laut Arafura (9-11 o LS dan o BT) aliran CO2 mencapai moles CO 2 m -2 yr -1 hal ini disebabkan pada daerah itu angin yang berhembus cukup kencang berkisar antara 6-8 ms -1.

6 Gambar 2. Aliran (flux) rata-rata CO 2 (mol CO 2 m -2 tahun -1 ) pada bulan April 1998 Gambar 3. Aliran (flux) rata-rata CO 2 (mol CO 2 m -2 tahun -1 ) pada bulan Juli 1999

7 Seperti pada bulan Juli tahun 1999 (Gambar 3) di sekitar Laut Cina Selatan suhu permukaan lautnya mencapai sekitar 30 o C sehingga tekanan parsial dipermukaan lautnya pun besar dengan kecepatan angin yang mencapai 5-7 ms -1 menjadikan tempat ini sumber pelepasan CO 2. Berdasarkan Gambar 4, di belahan utara Indonesia berperan sebagai tempat pelepasan CO 2 dimana rata-rata aliran sebesar 2,635 moles CO 2 m -2 yr -1. Pada bagian selatan Jawa, terdapat daerah penyerapan CO 2 hingga mencapai 8 moles CO 2 m -2 yr -1 karena pada daerah tersebut suhu permukaan lautnya rendah membuat tekanan parsial CO 2 diatmosfernya lebih tinggi kemudian ditambah dengan kecepatan angin permukaan yang besar pada daerah tersebut yang berkisar antara 7-9 ms -1 membuat kecepatan transfer gasnya menjadi lebih besar pula. Gambar 4. Aliran (flux) rata-rata CO 2 (mol CO 2 m -2 tahun -1 ) pada bulan Oktober PREDIKSI FLUX CO2 Hasil prediksi menunjukkan (Gambar 5) pada dua skenario terjadi peningkatan penyerapan CO 2 hingga tahun Penyerapan CO 2 dalam skenario dasar mencapai -18 moles CO 2 m -2 yr -1, sedangkan dalam skenario mitigasi mencapai -13 moles CO 2 m -2 yr -1. Kemudian kedua skenario mengalami penurunan kemampuan penyerapannya dari tahun 2060 hingga tahun Hal ini terjadi karena ketika konsentrasi CO 2 di atmosfer mulai menurun pada tahun 2060 yang berarti tekanan parsialnya pun ikut menurun, namun tekanan parsial CO 2 dipermukaan laut tetap bertambah karena tekanan parsial CO 2 di permukaan laut adalah fungsi dari suhu permukaan lautnya yang terus bertambah hingga 2100.

8 Flux Dasar Protokol Kyoto Gambar 5. Prediksi aliran CO 2 (mol CO 2 m -2 tahun -1 ) di perairan Indonesia dan sekitarnya. Sehingga kemampuan menyerap laut CO 2 semakin lama semakin menurun hingga pada tahun 2100 untuk skenario dasar laut Indonesia hanya mampu menyerap sebesar -3,73 moles CO 2 m - 2 yr -, menurut IPCC dalam Gruber et al. (2001) kemampuan menyerap laut global hingga 2100 adalah sebesar -8 moles CO 2 m -2 yr -1, hal ini berarti laut Indonesia dan sekitarnya berperan sebesar 46,6% dalam penyerapan CO 2 di laut. Sedangkan dalam skenario mitigasi (Protokol Kyoto), pada tahun 2100 perairan Indonesia dan sekitarnya memiliki flux sebesar 6,894 moles CO 2 m -2 yr -1 yang berarti laut ini mengalami pelepasan sejumlah CO 2 ke atmosfernya. TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Agus Supangat atas kerjasamanya dalam inisialisasi pengembangan penelitian ini. Penelitian ini dibiayai oleh Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, melalui Hibah Bersaing dengan nomor Perjanjian: 322/SP3/PP/DP2M/II/2006. DAFTAR PUSTAKA [1] Panjiwibowo, C., Soejachmoen, M.H., Tanujaya, O., Rusmantoro, W., 2003: Mencari Pohon Uang: CDM Kehutanan di Indonesia, Pelangi, Jakarta. [2] Prawirowardoyo, S., 1996: Meteorologi, Penerbit ITB. [3] Susandi, A., 2004: The Impact of International Greenhouse Gas Emissions Reductions on Indonesia, Max Planck Institute for Meteorologi, Hamburg. [4] Wanninkhof, R., 1992: Relationship between wind-speed and gas exchange over the ocean, Journal of Geophysical Research-Oceans, 97, [5] Wanninkhof R., and M.R. McGillis, 1999: A cubic relationship between air-sea CO2 exchange and wind-speed, Geophysical Research Letters, 26, [6]