PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB TESIS. Oleh YENI MEGALINA /FIS

Transkripsi

1 PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB TESIS Oleh YENI MEGALINA /FIS PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB TESIS Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister (S2) Ilmu Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Oleh YENI MEGALINA /FIS PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : Nama Mahasiswa : Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB YENI MEGALINA FISIKA Menyetujui Komisi Pembimbing (Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) M.Eng.Sc) Ketua (Drs. Nasir Saleh, Anggota Ketua Program Studi, Dekan,

4 (Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) M.Sc) (Prof. Dr. Eddy Marlianto, PERNYATAAN ORISINALITAS PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya di jelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Mei 2010 Yeni Megalina NIM

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertandatangan dibawah ini: Nama : Yeni Megalina NIM : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non Excelusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin saya selama mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Mei 2010 Yeni Megalina NIM

6 Telah diujikan pada Tanggal : 20 Mei 2010 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc 2. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc 3. Prof. Muhammad Syukur, MS 4. DR. Anwar Darma, MS

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut Gelar : Yeni Megalina,SPd Tempat dan Tanggal Lahir : P. Brandan, 21 Agustus 1984 Alamat Rumah : Jln. Eka Surya Gg. Eka Dewi No.41 Medan Instansi Tempat Bekerja : SMA Panca Budi Alamat Kantor : Jl. Gatot Subroto Medan Telepon/Faks : yenimegalina@yahoo.com DATA PENDIDIKAN SD : SD AL-AZHAR MEDAN Tamat : 1996 SMP : SMP AL-AZHAR MEDAN Tamat : 1999 SMA : SMA AL-AZHAR MEDAN Tamat : 2002 Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan Tamat : 2007 Pendidikan Fisika Strata-2 : Program Studi Magister Ilmu Fisika Tamat : 2010 KATA PENGANTAR

8 Puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan karena berkat keyakinan, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan-nya membuat tesis ini dapat diselesaikan. Dengan selesainya tesis ini, kami mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya kepada: Bapak Rektor, yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan sebagai Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M. Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya saya ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc, selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc, selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami serta Kepala dan Staf Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Stasiun Klimatologi Klas I Sampali Medan atas bimbingan dan arahannya sehingga penelitian ini dapat selesai.

9 Kepada Ayahanda Mark Yunan Sirhan, Ibunda Roslina Daulay, Abangku Taufani Yunlinardo, SE, Adikku Reza Prima Kurniawan dan Annisa Yunlinanda, Nenek, Bujing-bujingku dan Tulang-tulangku serta seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat dan dorongan bagi saya dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Ilmu Fisika. Kawan-kawan Program Studi Magister Ilmu Fisika Univesitas Sumatera Utara angkatan 2008 khususnya Mulkan Iskandar Nasution, S.Si, Ika Darsila Warni Situmorang, S.Pd, Fazli Mirwan, S.Pd, Hendri Irwandi, Zainuddin, S.Si yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami. Pegawai Administrasi Program Studi Magister Ilmu Fisika USU Medan khususnya Pak Mulkan, Bang Dodi dan Bang Zul yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangnya, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Mei 2010 Yeni Megalina

10 PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB ABSTRAK Kota Medan merupakan kota metropolitan dengan jumlah kepadatan penduduk yang cukup tinggi. Pada saat memasuki masa pancaroba wilayah Kota Medan memiliki kondisi cuaca yang tidak stabil yang disebut dengan cuaca ekstrim. Cuaca ekstrim sangat sulit untuk di prediksi dengan kemajuan teknologi dan kemajuan ilmu pengetahuan kita dapat melakukan pendekatan-pendekatan empiris. Salah satu model yang lagi di kembangkan adalah Jaringan Syaraf Tiruan. Model ini dapat memprediksi suatu kondisi dimasa yang akan datang dengan mempelajari historis data yang sudah terjadi. Dari hasil analisis dua daerah yang mewakili Kota Medan yaitu Stasiun Polonia yang mewakili daerah perkotaan dan Stasiun Belawan yang mewakili daerah pinggiran kota dan daerah kawasan industri serta pemukiman dimana dari hasil analisis prediksi Jaringan Syaraf Tiruan dalam kurun waktu 5 tahun kedepan potensi terjadi kondisi ekstrim cenderung meningkat, sehingga dampak dari aktifitas tersebut perlu kita antisipasi dan waspadai. Diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan suatu gambaran mengenai potensi terjadinya cuaca ekstrim di wilayah Kota Medan. Kata Kunci : Cuaca Ekstrim, Jaringan Syaraf Tiruan, Prediksi

11 EXTREME WEATHER PREDICTION MODEL WITH NEURAL NETWORK USING MATLAB PROGRAMS ABSTRACT Medan City is a metropolitan city with a total population density is quite high. On entering the transition area of the city of Medan has a weather condition called unstable extreme weather. Extreme weather is very difficult to predict with technological advances and scientific progress we can make empirical approaches. One of the more developed model is neural networks. This model can predict a future condition by studying historical data is already happening. From the analysis of two regions which represent the Stations of Medan Polonia, representing urban and Belawan stations that represent the suburbs and industrial areas and residential areas where the results of predictive analysis of neural networks within the next 5 years the potential occurs under extreme conditions tend to increase, so that the impact of those activities we need to anticipate and be aware. Hope this research will provide an overview of the potential occurrence of extreme weather in the area of Medan. Key words : Extreme Weather, Neural Network, Predict DAFTAR ISI

12 Halaman KATA PENGANTAR.....i ABSTRAK... iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Cuaca Ekstrim Angin FaktorTerjadinyaAngin Jenis-jenis Angin Alat Ukur Angin Curah Hujan Pengertian Hujan Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Terjadinya Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Ukuran Butirnya Jenis Hujan Berdasarkan Besaran Curahnya Suhu Udara Definisi Suhu Dasar Pengukuran Suhu Udara Skala Suhu Variasi Harian Suhu Permukaan Kelembaban Udara Jaringan Syaraf Tiruan Komponen JST Arsitektur JST Fungsi Aktivasi Proses Pembelajaran Matlab Pengertian Matlab Perbedaan Matlab dengan Sofware Lain Aplikasi Matlab... 35

13 Perkembangan Matlab Normalisasi Data BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat Penelitian Alat dan Bahan Rancangan Umum Penelitian Variabel yang diamati Data Data Input Stasiun Polonia Data Target Stasiun Polonia Data Uji Stasiun Polonia Data Input Stasiun Belawan Data Target Stasiun Belawan Data Uji Stasiun Belawan BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Analisis Data Pengamatan Analisis Data Input Stasiun Polonia Analisis Data Target Stasiun Polonia Analisis Data Input Stasiun Belawan Analisis Data Target Stasiun Belawan Analisis Jaringan Syaraf Tiruan Prediksi Suhu Udara Maksimum Polonia Prediksi Curah Hujan Maksimum Polonia Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Polonia Prediksi Suhu Udara Maksimum Belawan Prediksi Curah Hujan Maksimum Belawan Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Belawan Analisis Prediksi Cuaca Ekstrim BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA DAFTAR TABEL

14 Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Perbedaan Pemograman JST dan Pemograman Tradisional DAFTAR GAMBAR

15 Nomor Halaman Judul Gambar 2.1 Alat pengukuran arah dan kecepatan angin Gambar 2.2 Alat pengukuran curah hujan Gambar 2.3 Termometer pengukur suhu udara Gambar 2.4 Higrometer pengukur kelembaban udara Gambar 2.5 Sistematik Tipikal Neuron Gambar 2.6 Neuron Buatan Mc Culloch-Pit Sebagai Operator Matematis Gambar 2.7a Struktur JST Gambar 2.7b Arsitektur sistem berbasis JST Gambar 4.1 Rata-rata Suhu Udara Jam wib Polonia Gambar 4.2 Rata-rata Kelembaban Udara Jam wib Polonia Gambar 4.3 Rata-rata Suhu Udara Maksimum Polonia Gambar 4.4 Rata-rata Curah Hujan Maksimum Polonia Gambar 4.5 Rata-rata Kecepatan Angin Maksimum Polonia Gambar 4.6 Rata-rata Suhu Udara Jam wib Belawan Gambar 4.7 Rata-rata Kelembaban Udara Jam wib Belawan Gambar 4.8 Rata-rata Suhu Udara Maksimum Belawan Gambar 4.9 Rata-rata Curah Hujan Maksimum Belawan Gambar 4.10 Rata-rata Kecepatan Angin Maksimum Belawan Gambar 4.11 Prediksi JST untuk Suhu Udara Maksimum di Polonia Gambar 4.12 Prediksi JST untuk Curah Hujan Maksimum di Polonia Gambar 4.13 Prediksi JST untuk Kecepatan Angin Maksimum di Polonia Gambar 4.14 Prediksi JST untuk Suhu Udara Maksimum di Belawan Gambar 4.15 Prediksi JST untuk Curah Hujan Maksimum di Belawan Gambar 4.16 Prediksi JST untuk Kecepatan Angin Maksimum di Belawan DAFTAR LAMPIRAN

16 Nomor Halaman Judul Lampiran A Tabel Normalisasi Data Input Stasiun Polonia Lampiran B Tabel Normalisasi Data Target 1 Stasiun Polonia Lampiran C Tabel Normalisasi Data Target 2 Stasiun Polonia Lampiran D Tabel Normalisasi Data Target 3 Stasiun Polonia Lampiran E Tabel Normalisasi Data Uji Stasiun Polonia Lampiran F Tabel Normalisasi Data Input Stasiun Belawan Lampiran G Tabel Normalisasi Data Target 1 Stasiun Belawan Lampiran H Tabel Normalisasi Data Target 2 Stasiun Belawan Lampiran I Tabel Normalisasi Data Target 3 Stasiun Belawan Lampiran J Tabel Normalisasi Data Uji Stasiun Belawan Lampiran K Analisis Prediksi Suhu Udara Maksimum Polonia Lampiran L Analisis Prediksi Curah Hujan Maksimum Polonia Lampiran M Analisis Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Polonia Lampiran O Analisis Prediksi Suhu Udara Maksimum Belawan Lampiran P Analisis Prediksi Curah Hujan Maksimum Belawan Lampiran Q Analisis Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Belawan Lampiran R.a Trend Prediksi JST Suhu Udara Maksimum Polonia Lampiran R.b Trend Prediksi JST Curah Hujan Maksimum Polonia Lampiran R.c Trend Prediksi JST Kecepatan Angin Maksimum Polonia Lampiran R.d Trend Prediksi JST Suhu Udara Maksimum Belawan Lampiran R.e Trend Prediksi JST Curah Hujan Maksimum Belawan Lampiran R.f Trend Prediksi JST Kecepatan Angin Maksimum Belawan Lampiran S Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan Lampiran T Proses Pembelajaran Jaringan Syaraf Tiruan Lampiran U Peta Lokasi Pengamatan di Kota Medan... 83