MODEL PRAKIRAAN CURAH HUJAN BULANAN DI WILAYAH JAWA BAGIAN UTARA DENGAN PREDIKTOR SML DAN OLR DEDI SUCAHYONO

Transkripsi

1 MODEL PRAKIRAAN CURAH HUJAN BULANAN DI WILAYAH JAWA BAGIAN UTARA DENGAN PREDIKTOR SML DAN OLR DEDI SUCAHYONO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini menyatakan bahwa tesis Model Prakiraan Curah Hujan Bulanan di Wilayah Jawa Bagian Utara dengan Prediktor SML dan OLR adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, September 2009 Dedi Sucahyono NRP G

3 ABSTRACT DEDI SUCAHYONO. Monthly Rainfall Forecast Model in The North Region of Java using SST and OLR as predictor. Under supervision of HIDAYAT PAWITAN and AJI HAMIM WIGENA. This research aims to analyze the influence of sea surface temperature (SST) of Indian Ocean region and Outgoing Long wave Radiation (OLR) of study area to monthly rainfall in northern Java island. The study area is the northern region of Java covering Rainfall Type 30 (ZOM30), ZOM 43, ZOM 88, and ZOM 90 as defined by Meteorology, Climatology and Geophysics Agency (MCGA). The monthly rainfalls of each region were correlated using Pearson coefficient with SST at 1º χ1º resolution and OLR at 2.5º χ 2.5º resolution on the domain area of 5º N - 20º S and 90º - 150º E and during period The result indicated significant correlation between the monthly rainfall and SST over Indian Ocean and OLR around Java. Artificial Neural Network (ANN) was applied to predict monthly rainfall at the 4 ZOM with input SST and OLR selected that was obtained from correlation result. The validation of ANN model was evaluated by comparing the output of monthly rainfall prediction with observation data during period , and found that the model is consistent enough in those 4 ZM with the pattern for model output follow observation pattern. The value of RMSE was smallest in The evaluation result using absolute relative error indicated that biggest error occured during dry season period. Key words: Monthly rainfall prediction, predictor, ANN, SST, OLR, ZOM

4 RINGKASAN DEDI SUCAHYONO. Model Prakiraan Curah Hujan Bulanan di Wilayah Jawa Bagian Utara Dengan Prediktor SML dan OLR. Dibimbing oleh HIDAYAT PAWITAN dan AJI HAMIM WIGENA. Distribusi curah hujan bulanan di pulau Jawa yang merupakan bagian dari kepulauan Indonesia, selama periode bulan Desember Maret dipengaruhi oleh muson barat dengan banyak uap air yang berasal dari lautan yang dilintasinya dan konvergen dengan angin pasat timur di wilayah Laut Jawa. Sebaliknya pada periode Mei September, muson timur yang berasal Australia bersifat kering karena hanya melewati laut yang relatif pendek. Sementara itu informasi curah hujan sangat diperlukan oleh berbagai sektor dalam menyusun program dan melaksanakan kegiatan. Informasi tersebut dapat berupa suatu hasil observasi maupun hasil prakiraan. Dengan demikian prakiraan adalah suatu bagian yang amat penting bagi pengguna. Tujuan penelitian ini adalah untuk; (1) menganalisis korelasi curah hujan bulanan di wilayah Jawa bagian utara dengan Suhu Muka Laut (SML) dan Outgoinglongwave Radiation (OLR) di sekitar wilayah Indonesia; (2) menyusun model prakiraan curah hujan di wilayah tersebut dengan prediktor SML dan OLR di sekitar wilayah Indonesia menggunakan metode Jaringan Syaraf Tiruan (JST); dan (3) melakukan verifikasi periode hasil model JST dengan data observasi dalam periode tahun Hasil analisis curah hujan di wilayah Jawa bagian utara yang diwakili oleh Zonasi Musim (ZOM) 30 (Serang bagian utara, Tangerang bagian utara, DKI Jakarta bagian utara, dan Bekasi bagian utara, ZOM 43 (sebagian Indramayu bagian utara), ZOM 88 Blora bagian tengah, Tuban bagian selatan, Bojonegoro bagian selatan), dan ZOM 90 (Gresik bagian utara, Surabaya kota, Tuban bagian timur, dan Lamongan bagian utara) selama periode berhubungan dengan kondisi SML dan OLR di wilayah Indonesia. Hubungan itu diwujudkan dengan adanya korelasi 0.53 r 0.63 antara curah hujan di empat ZOM tersebut dengan SML pada wilayah 10º 12,5º LS, 120º 127,5º BT atau Samudera Hindia selatan Nusatenggara hingga Timor.

5 Untuk korelasi curah hujan dengan OLR nilainya r dengan wilayah 5º 10º LS, 107.5º 115º BT atau Laut Jawa bagian Tengah, Jawa Tengah, dan Samudera Hindia selatan Jawa Tengah. Hasil korelasi diatas dilakukan dengan lead +1, artinya curah hujan bulan ke t, berkorelasi dengan SML dan OLR pada ( t 1). Sebelum pemodelan JST, dilakukan analisis korelasi terhadap prediktor data SML dan OLR. Kemudian dilakukan analisis komponen utama (AKU) untuk menghilangkan multikolinier, dan diperoleh 2 nilai komponen yang dijadikan prediktor untuk memprakirakan curah hujan bulanan di empat ZOM tersebut dengan JST. Dengan model JST back propagation, terlebih dahulu dilakukan pelatihan data selama periode atau 288 deret data. Sebagai masukan adalah 2 nilai AKU, dan data curah hujan lead +1 sebagai target. Pada ke empat ZOM tersebut iterasi dihentikan ketika jumlah lapisan tersembunyi diperoleh 12 hingga 20 unit. Bobot yang digunakan berada pada kisaran bobot dengan nilai -4 sampai dengan 3.6. Hasil akhir pelatihan saat membandingkan nilai prakiraan dengan observasi diperoleh MSE berkisar , sedangkan koefisien determinasi (R² ) berkisar Untuk mendapatkan konsistensi model, dilakukan verifikasi hasil prakiraan di empat ZOM tersebut selama periode Tingkat akurasi model JST, analisis pola observasi dan prakiraan menunjukkan pola yang sama, meski masih dijumpai prakiraan yang terlalu tinggi maupun terlalu rendah. Jika dianalisis nilai RMSEnya, yang terendah di 4 ZOM selama periode , terjadi pada tahun Nilai galat prakiraan terhadap hasil observasi, ketika dianalisis dengan kesalahan relatif, kesalahan yang besar ditunjukkan oleh model JST, ketika periode bulan kering. Keadaan tersebut terjadi pada bulan Juni, Juli, atau Agustus, di mana kesalahan relatif selama periode cukup besar. Untuk meningkatkan presisi akurasi model JST, penelitian mendatang disarankan perlu memasukan prediktor unsur meteorologi lainnnya seperti komponen angin, kelembaban, dan lain-lainya. Atau dapat juga untuk musim yang berbeda, prediktornya yang digunakan berlainan, serta dengan menganalisis lead yang berbeda-beda untuk setiap korelasi curah hujan dengan prediktor lainnya.

6 Model dengan menggunakan JST ini perlu dikembangkan lebih lanjut pada wilayah tipe hujan lainnya.

7 Hak Cipta IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis bentuk apapun tanpa izin IPB.

8 MODEL PRAKIRAAN CURAH HUJAN BULANAN DI WILAYAH JAWA BAGIAN UTARA DENGAN PREDIKTOR SML DAN OLR DEDI SUCAHYONO Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Klimatologi Terapan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

9 Judul : Model Prakiraan Curah Hujan Bulanan di Wilayah Jawa Bagian Utara dengan Prediktor SML Dan OLR Nama : Dedi Sucahyono NRP : G Disetujui Komisi Pembimbing Prof.Dr.Ir Hidayat Pawitan,M.Sc.E. Ketua Dr.Ir. Aji Hamim Wigena, M.Sc Anggota Diketahui Ketua Program Studi Klimatologi Terapan Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Handoko, M.Sc Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S Tanggal Ujian: Tanggal Lulus:

10 PRAKATA Segala puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyusun dan merampungkan penelitian dalam rangka penulisan tesis yang berjudul Model Prakiraan Curah Hujan Bulanan di Wilayah Jawa Bagian Utara Dengan Prediktor SML Dan OLR. Penelitian ini merupakan aplikasi salah satu Jaringan Saraf Tiruan (JST) untuk pendugaan model prakiraan curah hujan bulanan berdasarkan data Suhu Muka Laut (SML) dan Outgoing Longwave Radiation (OLR). Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan model prakiraan curah hujan bulanan dan mengevaluasi hasil prakiraan tersebut sehingga presisi model dapat diketahui. Penelitian ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karenanya dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr.Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc.E. dan Dr.Ir Aji Hamim Wigena, M.Sc selaku ketua dan anggota pembimbing yang telah mencurahkan waktu, tenaga dan pikirannya selama ini. 2. Prof. Dr. Ir. Handoko, M.Sc, selaku ketua Program Studi Klimatologi Terapan Pascasarjana IPB. 3. Para Staf Dosen Pengajar Program Studi Klimatologi Terapan Pascasarjana IPB yang telah memberikan bekal ilmu Klimatologi. 4. Kepala BMKG dan jajarannya yang telah memberikan dorongan moril dan materil. 5. Drs Prijanto dan Erwin Ekasyahputra Makmur, M.Si yang telah memberikan sumbangsih pikiran, dan juga Staf di Subid Manajemen Data Meteorologi Udara Atas. 6. Teman-teman yang telah menemani dalam suka maupun duka selama pendidikan S2 dan S3 Klimatologi Terapan di Pascasarjana IPB. Penelitian ini telah dilakukan dengan maksimal, namun peneliti sangat menyadari masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu saran dan kritik selalu penulis harapkan dan diterima dengan lapang hati. Bogor, September 2009 Dedi Sucahyono