ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006) OLEH :

Transkripsi

1 ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006) OLEH : DICKY FAJAR ANUGRAH G DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

2 ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006) DICKY FAJAR ANUGRAH G SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Pada Departemen Geofisika dan Meteorologi DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

3 Judul : ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLUTTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006) Nama : Dicky Fajar Anugrah NRP : G Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ana Turyanti, S.Si., MT. NIP Guswanto, M.Si. NIP Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Dr. Drh. Hashim, DEA NIP Tanggal Lulus: i

4 RINGKASAN DICKY FAJAR ANUGRAH. ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006). Dibimbing oleh ANA TURYANTI dan GUSWANTO. Kerusakan hutan yang terjadi selama ini di Indonesia umumnya diakibatkan karena kebakaran. Hutan yang terbakar mengakibatkan pencemaran udara, karena menghasilkan gas pencemar seperti CO 2 (karbon dioksida, CO (karbon monoksida), NO x (nitrogen oksida), SO 2 (sulfur dioksida) serta pencemar berupa partikel seperti PM 10 dan PM 2,5. Produksi asap dan gas yang dihasilkan akibat kebakaran hutan akan terbawa angin dan penyebarannya akan menurunkan jarak pandang sehingga menggangu aktifitas dan kesehatan masyarakat. Proses transportasi maupun transformasi polutan sangat dipengaruhi oleh faktor meteorologi suhu udara, arah dan kecepatan angin, kelembaban udara, dan curah hujan serta mixing height. Seberapa besar suatu sumber emisi polutan mempengaruhi kualitas udara ambien dapat diduga menggunakan model, salah satunya adalah The Air Pollution Model (TAPM) yang dikembangkan oleh CSIRO-Australia. TAPM merupakan salah satu model tiga dimensi pencemaran udara yang dapat digunakan untuk menentukan proses dispersi dan trayektori polutan dengan memperhitungkan faktor meteorologis. TAPM juga dapat digunakan untuk menentukan pencemaran udara yang diakibatkan kebakaran hutan. Data laju emisi kebakaran hutan digunakan berdasarkan estimasi emisi kebakaran hutan yang dikembangkan oleh GFEDv 2. Data laju emisi menunjukkan bahwa pada bulan Mei 2006 rata-rata emisi PM 2,5 2,36 g s -1, NO X 0,06 g s -1, CO 1,58 g s -1. Data rata-rata laju emisi pada bulan Juli 2006 lebih tinggi dibandingkan di bulan Mei dimana laju emisi rata-rata PM 2,5 10,46 g s -1, NO X 5,19 g s -1, dan CO 159,77 g s -1. Bulan September 2006 merupakan salah satu puncak terjadinya kebakaran hutan dimana laju emisi rata-rata PM 2,5 81,18 g s -1, NO X 17,06 g s -1, dan CO 144,65 g s -1. Bulan Desember 2006 nilai rata-rata laju emisi kembali mengalami penurunan, dimana laju emisi rata-rata PM 2,5 4,39 g s -1, NO X 0,82 g s -1, dan CO 13,49 g s -1. Rendahnya nilai rata-rata laju emisi pada bulan Mei dan Desember 2006 diakibatkan masih cukup tingginya curah hujan sehingga proses pembentukan area kebakaran hutan dari titik-titik api dapat teredam. Pengaruh stabilitas atmosfer dan mixing height sangat besar dalam mempengaruhi nilai konsentrasi polutan. Kondisi stabilitas atmosfer dalam TAPM menggunakan rasio Obukhov Length Scale. Siang hari karena adanya pemanasan permukaan menyebabkan perbedaan suhu vertikal yang cukup tinggi sehingga pada siang hari terjadi pergerakan vertikal parsel udara tersebut, sedangkan pada malam hari terjadi kondisi sebaliknya. Kestabilan atmosfer sangat mempengaruhi mixing height yang mencerminkan suatu ketinggian dimana parsel udara yang berisi polutan dari permukaan bumi dapat bergerak maksimum secara vertikal. Kondisi udara tidak stabil akan membuat mixing height cukup tinggi bahkan hingga mencapai 1000 meter, sedangkan pada kondisi stabil di malam hari mixing height hanya berkisar 40 hingga 80 meter. Kedua faktor meteorologi ini mempengaruhi konsentrasi polutan di udara. Konsentrasi rata-rata PM 2,5, NO X, dan CO hasil output TAPM menunjukkan pengaruh kedua faktor meteorologi tersebut. Konsentrasi rata-rata PM 2,5 pada siang hari hanya berkisar antara 0 hingga 50 µg m -3, sedangkan pada malam hari konsentrasinya dapat mencapai titik maksimumnya sebesar 305 µg m -3. Konsentrasi rata-rata NO X pada siang hari hanya berkisar pada rentang sempit 0 hingga 2 µg m -3, sedangkan pada malam hari konsentrasi NO X dapat mencapai 51,30 µg m -3. Konsentrasi rata-rata CO pada siang hari berkisar 0 hingga 50 µg m -3, sedangkan pada malam hari konsentrasi CO mencapai titik maksimumnya hingga 469,64 µg m -3. Arah dan kecepatan angin merupakan faktor utama yang mendorong proses transportasi dan trayektori polutan. Hasil visualisasi output TAPM menunjukkan pada bulan Mei, Juli, dan September arah trayektori asap dan polutan kebakaran hutan bergerak ke arah barat laut kemudian membelok ke arah utara. Trayektori pada bulan-bulan tersebut dipengaruhi oleh angin monsun tenggara yang bertiup dari Australia. Pada musim hujan seperti diwakili oleh running TAPM pada bulan Desember 2006 angin bergerak ke arah barat daya. Pergerakan angin ini juga dipengaruhi oleh pergerakan monsum barat laut yang bergerak dari arah Siberia dan membawa banyak uap air setelah melintasi Laut Cina Selatan. ii

5 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Analisis Trayektori Asap Kebakaran Hutan Menggunakan The Air Pollution Model (Studi Kasus Kebakaran Hutan Kalimantan 2006). Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan meraih gelar Sarjana Sains di Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Dalam penulisan skripsi ini penulis mendapatkan banyak masukan, saran, kritik serta bimbingan dari berbagai pihak. Maka dari itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Ana Turyanti, S.Si., MT., dan Bapak Guswanto M.Si., selaku pembimbing, untuk setiap tetes ilmu pengetahuan dan deraian bimbingan serta motivasi yang telah dicurahkan kepada penulis. 2. Bapak Prof. Ahmad Bey selaku kepala Laboratorium Meteorologi dan Kualitas Udara atas bimbingan dan sarannya, dan terima kasih pula atas kesediaannya selaku dosen penguji. 3. Prof. Dr. Metag A Razak selaku kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan (PUSLITBANG) BMG Jakarta, atas izinnya sehingga penulis dapat melakukan penelitian di PUSLITBANG BMG Jakarta. 4. Eko Heriyanto, ST., serta rekan-rekan staf PUSLITBANG BMG Jakarta, terima kasih untuk kesediaannya memberikan jalan keluar ketika penelitian ini berjalan stagnan. 5. Papa, Bunda, Riri, dan Dede yang memberikan makna akan kata rumah dalam kehidupan penulis, dimana penulis mendapatkan rasa nyaman dan hidup. 6. Keluarga Alm. H. Isnan Ismail dan Alm. Hasan Acil untuk setiap butir doa dan dukungan bagi penulis. 7. Civitas dan para Dosen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, yang telah memberikan cahaya penerang bagi penulis ketika berada dalam kegelapan tanpa ilmu. 8. Rizky Andika Septiyanzar, rekan seperjuangan untuk menaklukan yang tak mungkin ditaklukan. 9. Akhyar, Kulu, Bonang, Manto, Latief serta para sahabatku di AIDA Community, untuk setiap detik yang terasa indah dan semoga semua yang terjadi disini akan tetap tertulis di langit. 10. Hakiki, Budi, Ponco, Yetti, Nunun, Congky, teman-temanku di Lab. Meteorologi dan Kualitas Udara untuk kerja samanya dan atas dukungan semangatnya. 11. Shandy, ayo tetap semangat jangan menyerah dari Pak Bre. Yeti, Ria, dan Ida terima kasih sudah menjadi panutan bagi penulis dalam hal akademik. Nanik terima kasih akan info tentang NDVI, Jurick sang jurick, Iqo yang sedang berjuang bersama Bu Ana, Mia, Yuni, Yusuf dan Tria, Tri, Mamat, Kolay, Rifky, Wiranto, Dwi, Bismi, Mega, Dhadha dan Harry, terima kasih telah memberikan 4 tahun yang penuh kepingan-kepingan kenangan yang telah terbingkai rapi di sudut hati penulis. 12. Juliana Anggraini, untuk setiap adrenalin dan dopamin yang disumbangkan kepada penulis. Juga untuk setiap guliran doa dan dukungan yang tiada henti bagi penulis untuk meyakinkan penulis bahwa ia bisa. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam skripsi ini, untuk itu kritik serta saran dari berbagai pihak sangat diharapkan penulis. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan dalam 3000 tahun sejarah ilmu pengetahuan manusia. Bogor, Mei 2008 Penulis iii

6 RIWAYAT HIDUP DICKY FAJAR ANUGRAH. Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 1 Juli Penulis merupakan putra sulung dari pasangan Nanang Syarifudin dan Ina Kristina. Pendidikan formal penulis dimulai pada tahun 1991 di SDN Pengadilan 2 Bogor, dan lulus pada tahun Pendidikan formal penulis kemudian dilanjutkan di SLTPN 12 Bogor dan menyelesaikan pendidikan SLTP pada tahun Penulis kemudian melanjutkan pendidikan di SMUN 2 Bogor hingga lulus pada tahun Tahun 2003 penulis diterima di Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti pekuliahan di Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, penulis juga aktif di berbagai kegiatan organisasi mahasiswa, antara lain pada tahun , sebagai staf pengurus Himpunan Profesi Mahasiswa Geofisika dan Meteorologi (HIMAGRETO) Departemen Ketatalaksanaan Kegiatan Khusus (K3) dan aktif mengadakan kegiatan-kegiatan baik di lingkungan kampus IPB maupun di luar kampus IPB. iv

7 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i RINGKASAN... ii PRAKATA... iii RIWAYAT HIDUP... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR LAMPIRAN... viii 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kebakaran Hutan Pencemar Udara. Dari Kebakaran Hutan CO (Carbon Monoxide) NO x (Nitrogen Oxide) PM 2,5 (Particulate Matter) Faktor Alam yang Mempengaruhi Polutan Faktor Meteorologis Faktor Topografi Kalimantan Kebakaran Hutan dan Sejarahnya di Indonesia dan Kalimantan Kebakaran Hutan dan Kebakaran Hutan 1991 dan Kebakaran Hutan The Air Pollution Model (TAPM) Global Fire Emissions Database version METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Alat Bahan Metodologi Perhitungan dan Konversi Data Running Model TAPM Asumsi HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Area Kebakaran Hutan Laju Emisi Laju Emisi PM 2, Laju Emisi NO X Laju Emisi CO Kondisi Meteorologi Hasil Output TAPM Suhu Udara Kelembaban Udara Intensitas Hujan Radiasi Matahari Total Kecepatan Angin Stabilitas Atmosfer Mixing Height v

8 4.4 Analisa Output TAPM untuk Konsentrasi Polutan Konsentrasi PM 2, Konsentrasi NO x Konsentrasi CO Pola Dispersi dan Trayektori Polutan Hasil Output TAPM Musim Transisi Musim Kemarau Musim Transisi Musim Hujan KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vi

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Konversi Hutan menjadi Perkebunan... 2 Gambar 2. Sumber Emisi CO... 3 Gambar 3. Kalimantan... 7 Gambar 4. Curah Hujan Kalimantan Gambar 5. Sebaran Hutan Hujan Tropis... 8 Gambar 6. Domain 1 ( km) Gambar 7. Domain 2 (1.087, ,5 km) Gambar 8. Area Kebakaran Hutan Musim Transisi 1 (Mei 2006) Gambar 9. Area Kebakaran Hutan Musim Kemarau (Juli 2006) Gambar 10. Area Kebakaran Hutan Musim Transisi 2 (September 2006) Gambar 11. Area Kebakaran Hutan Musim Basah (Desember 2006) Gambar 12. Laju Emisi PM 2, Gambar 13. Laju Emisi NO X Gambar 14. Laju Emisi CO Gambar 15. Suhu Udara; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 16. Kelembaban Udara; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 17. Intensitas Hujan; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 18. Pola Curah Hujan di Indonesia Gambar 19. Radiasi Total Matahari; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 20. Kecepatan Angin; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 21. Obukhov Length Scale; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 22. Mixing Height; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim Gambar 23. Konsentrasi Rata-rata PM 2,5 dari Kebakaran Hutan Kalimantan Gambar 24. Konsentrasi Rata-rata NO x Kebakaran Hutan Kalimantan Gambar 25. Konsentrasi Rata-rata CO Kebakaran Hutan Kalimantan Gambar 26. Konsentrasi Polutan Mei Gambar 27. Trayektori Asap Mei Gambar 28. Konsentrasi Polutan Juli Gambar 29. Trayektori Asap Juli Gambar 30. Konsentrasi polutan September Gambar 31. Trayektori Asap September Gambar 32. Konsentrasi Polutan Desember Gambar 33. Trayektori Asap Desember vii

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Luas Hutan Kalimantan... 1 Tabel 2. Kestabilan atmosfer skala panjang Obukhov... 6 Tabel 3. Luas Kebakaran Hutan Tahun (dalam Hektar)... 7 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Tabel Curah Hujan Kalimantan Lampiran 2. Bagan Penelitian Lampiran 3. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Mei Lampiran 4. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Juli Lampiran 5. Nilai Emisi Kebakaran Hutan September Lampiran 6. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Desember Lampiran 7. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s -1 ) Mei Lampiran 8. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s -1 ) Juli Lampiran 9. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s -1 ) September Lampiran 10. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s -1 ) 6-12 Desember Lampiran 11. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM Mei Lampiran 12. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM Juli Lampiran 13. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM September Lampiran 14. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM 6-12 Desember Lampiran 15. Konsentrasi PM 2,5 Hasil Running TAPM Lampiran 16. Konsentrasi NO x Hasil Running TAPM Lampiran 17. Konsentrasi CO Hasil Running TAPM Lampiran 18. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM Mei Lampiran 19. Pola Windrose hasil Output TAPM Mei Lampiran 20. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM Juli Lampiran 21. Pola Windrose hasil Output TAPM Juli Lampiran 22. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM September Lampiran 23. Pola Windrose hasil Output TAPM September Lampiran 24. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM 6-12 Desember Lampiran 25. Pola Windrose hasil Output TAPM 6-12 Desember viii