ANALISIS PERBANDINGAN ESTIMASI CURAH HUJAN DENGAN DATA SATELIT DAN RADAR INTEGRASI DI BALIKPAPAN

Transkripsi

1 ANALISIS PERBANDINGAN ESTIMASI CURAH HUJAN DENGAN DATA SATELIT DAN RADAR INTEGRASI DI BALIKPAPAN Raa ina Farah Nur Annisa 1,2 Ana Oktavia Setiowati 2 Iddam Hairuly Umam 2 1, Jakarta 2 Badan Meteorologi Klimatologi dan, Jakarta raainafarah@gmail.com Abstrak Saat ini, pengembangan alat penginderaan jauh dapat berfungsi untuk menutupi kekurangan kerapatan alat penakar hujan, seperti satelit dan radar digunakan untuk estimasi curah hujan. Estimasi curah hujan berbasis data satelit dan radar pada umumnya masih belum bisa mewakili secara tepat untuk suatu wilayah. Oleh karena itu, curah hujan yang dihasilkan dari metode estimasi harus diverifikasi dengan data observasi dari penakar hujan di suatu wilayah tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan gambaran akumulasi curah hujan harian pada saat kejadian hujan di kota menggunakan dua metode estimasi, yaitu Convective Stratiform Technique (CST) yang berbasis satelit dan Quantitative Precipitation Estimation (QPE) yang berbasis radar. Hasil estimasi curah hujan dengan metode CST akan dibandingkan dengan data observasi dari penakar hujan untuk mengetahui tingkat akurasi estimasi curah hujan menggunakan data satelit, begitu juga dilakukan dengan hasil estimasi curah hujan dengan metode QPE untuk mengetahui tingkat akurasi estimasi curah hujan dengan metode QPE. Berdasarkan analisis hasil penelitian tersebut, maka didapatkan nilai RMSE untuk masingmasing metode estimasi. RMSE untuk metode CST sebesar mm/hari yang menghasilkan estimasi cenderung overestimate, sementara untuk radar berturut-turut sebesar mm/hari dan yang menghasilkan estimasi cenderung underestimate. Kata Kunci: satelit, radar, estimasi, CST, QPE Abstract Nowadays, the development of remote sensing be able to serve to cover the shortage of rain gauge density, such as the assistance of remote sensing like satellite and radar for rainfall estimation. Rainfall estimation based on satellite data and radar generally still can not represented accurately to a region. Therefore, the precipitation result from the estimation method shall be verified by observation data from a rain gauge in some areas. This research aimed to gives an overview of the rainfall daily accumulation during rain events in used two estimation methods, namely Convective Stratiform Technique (CST) which is a satellite-based and Quantitative Precipitation Estimation (QPE) which is a radar-based. The results of rainfall estimation by CST method will be compared with observational data from a rain gauge to determine the level of accuracy of rainfall estimation using CST method, it s also done with the results of rainfall estimation by QPE methods to determine the accuracy of rainfall estimation using QPE method. Based on analysis of the results, the RMSE values obtained for each estimation method. RMSE for CST method successively equal mm/day that generated an overestimate tend of the rainfall estimation, while for radar successively equal at mm/day that generated an underestimate tend of rainfall estimation. Keywords: satellite, radar, estimation, CST, QPE 1

2 1. PENDAHULUAN Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca dan iklim yang memiliki peranan sangat penting terhadap kehidupan di bumi (Bayong, 2004), dalam hal ini disamping merupakan sumber daya alam yang dibutuhkan namun juga dapat menjadi sumber bencana (Basuki dkk., 2009). Peringatan dini akan intensitas hujan sangatlah diperlukan dalam suatu wilayah, khususnya wilayah yang sering terjadi banjir, wilayah bandara, pelabuhan, perkotaan, pemukiman penduduk, dan lain-lain. Pengamatan hujan umumnya dilakukan secara konvensional dengan menakar jumlah curah hujan yang jatuh kepermukaan menggunakan alat penakar hujan. Namun jumlah dan distribusi dari penakar hujan belumlah mencukupi untuk meliput seluruh permukaan. Apalagi jika gunanya untuk peringatan dini atau prediksi jangka pendek (nowcasting), data penakar hujan sangatlah tidak representatif karena data dari penakar hujan tersebut lebih berguna untuk reanalisis kejadian hujan. Estimasi curah hujan dengan memanfaatkan data remote sensing merupakan salah satu solusi yang dapat dimanfaatkan untuk mengatasi masalah tingkat kerapatan pengamatan curah hujan tersebut. Pada waktu sekarang ini, remote sensing menjadi idola untuk membantu prakirawan membuat prediksi dari parameterparameter meteorologi. Penelitian terdahulu berkaitan dengan estimasi curah hujan berbasis data satelit menggunakan metode CST dilakukan oleh Adler dan Negri (1988) dengan judul A Satellite Infrared Technique to Estimates Tropical Convective and Stratiform Rainfall yang menggunakan metode melalui penggunaan suhu kecerahan awan untuk membedakan awan konvektif dan stratiform. Kemudian mendapatkan nilai rain rate dan rain area dengan menghitung suhu kecerahan awan (Tmin). Metode ini diujicobakan pada Florida Area Cumulus Experiment (FACE) di Florida Selatan meliputi luas wilayah 104 km 2 dengan menghasilkan estimasi curah hujan tiap setengah jam dan di verifikasi dengan menggunakan data curah hujan rain gauge. Penelitian yang dilakukan oleh Islam, dkk. (2002) dengan judul Application of a Method to Estimates Rainfall in Bangladesh Using GMS-5 Data menjelaskan penelitian pengaplikasian metode CST (Convective Stratiform Technique) dalam mengestimasi curah hujan menggunakan satelit. Hasil estimasi yang dihasilkan dibandingkan dengan data curah hujan rain gauge di 33 stasiun cuaca di Bangladesh selama 61 hari dari 1 juni Hasil estimasi curah hujan dengan CST 1,1 kali lebih besar dibandingkan data rain gauge stasiun. Ratarata estimasi curah hujan yang dihasilkan sebesar 15 mm dan 14.3 mm dari data stasiun. Korelasi diantara hasil estimasi dengan data stasiun signifikan untuk stasiun di daerah pesisir dibandingkan dengan daerah daratan. Umam (2015) melakukan analisis tentang perbandingan antara interpolasi isohyet dengan metode estimasi QPE untuk kejadian hujan di Jabodetabek pada tanggal 10 Februari Kejadian hujan pada tanggal 10 Februari 2015 yang terjadi di daerah Jakarta, Bogor, Depok, Tangerang, dan Bekasi (Jabodetabek) merupakan kejadian hujan yang termasuk dalam kriteria hujan sangat lebat. Hujan dengan intensitas tinggi terpantau pada Sunter yaitu sebesar 367 mm/hari. Hal tersebut menyebabkan beberapa daerah di Jakarta terkena banjir yang menyebabkan beberapa aktifitas warga Jakarta terganggu. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan gambaran mengenai sebaran spasial akumulasi curah hujan harian pada saat kejadian hujan 10 Februari 2015 dengan menggunakan dua metode interpolasi, selain itu juga membandingkan data curah hujan hasil interpolasi dengan data observasi untuk mengetahui metode interpolasi yang tepat untuk diterapkan di Jabodetabek dan membandingkan metode interpolasi yang tepat dengan Quantitative Precipitation Estimation (QPE) yang diperoleh dari hasil pemrosesan citra radar cuaca guna mengetahui tingkat keakuratan produk QPE (Umam, 2015). Menurut Umam (2015), hasil perbandingan data curah hujan hasil interpolasi dengan data observasi menunjukkan bahwa kedua metode interpolasi, baik itu metode IDW maupun Kriging mempunyai hubungan korelasi yang sangat kuat. Sehingga kedua metode tersebut 2

3 curah hujan curah hujan curah hujan Jurnal Meteorologi Klimatologi dan Vol... No dapat diterapkan di wilayah Jabodetabek. Akan tetapi metode IDW mempunyai nilai hubungan korelasi (r) yang lebih tinggi dari metode Kriging. Sehingga metode IDW digunakan sebagai model yang dianggap paling tepat untuk menggambarkan sebaran spasial curah hujan di Jabodetabek. Hasil perbandingan metode interpolasi IDW dengan Quantitative Precipitation Estimation (QPE) yang diperoleh dari hasil pemrosesan citra radar cuaca mempunyai nilai korelasi (r) sebesar sehingga dapat disimpulkan kedua data tersebut mempunyai hubungan korelasi yang kuat. Dengan demikian, produk QPE mempunyai tingkat keakuratan yang cukup tinggi (77%) dalam menggambarkan sebaran spasial curah hujan di Jabodetabek. 2. DATA DAN METODE Metode yang digunakan oleh penulis dalam penelitian ini adalah studi kasus. Studi kasus adalah suatu kajian yang detil tentang suatu setting atau suatu subjek tunggal suatu kejadian tertentu. Analisis yang dilakukan adalah analisis dari perbandingan perhitungan curah hujan harian dengan menggunakan CST dan QPE, serta dilakukan verifikasi dengan menggunakan data observasi permukaan. Lokasi penelitian yaitu kota. Waktu penelitian dilakukan saat terjadinya hujan dengan intensitas 10mm/hari pada bulan November Dalam penelitian ini, data yang digunakan adalah sebagai berikut: 1) Data citra satelit Himawari-8 kanal IR-1 dalam format.nc 2) Data radar integrasi produk QPE dalam format.nc 3) Data curah hujan harian Adapun penelitian dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1) Menentukan hari hujan dengan takaran diatas 10 mm/hari pada bulan November ) Menyiapkan data satelit Himawari -8 kanal IR-1 dan produk radar QPE. 3) Mengolah data satelit dengan metode Convective Stratiform Tecnique (CST) 4) Mengolah produk radar QPE 5) Verifikasi dengan menggunakan data grounding observation dengan metode analisis statistic MAE dan RMSE. 6) Membuat kesimpulan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan oleh tim penulis di wilayah penelitian, didapatkan hasil sebagai berikut: Tanggal 24 November Tanggal 26 November Tanggal 28 November Gambar 3.1. Grafik perbandingan curah hujan tanggal 24, 26, 28 November 2015 Pada tanggal 24 November 2015 masing di wilayah seperti 3

4 sebesar 9.84 mm/hari, terdapat curah hujan sebesar 4.85 mm/hari, 7.35 mm/hari, dan untuk sebesar 9.90 untuk masing masing di wilayah tercatat pada sebesar 3.0 mm/hari, terdapat curah hujan sebesar 0.0 mm/hari, 3.0 mm/hari, dan untuk sebesar 12.0 di masing-masing tersebut tercatat 29.0 mm/hari untuk, tidak ada hujan untuk, 5.0 mm/hari untuk, sementara untuk tercatat 25.0 mm/hari. Berdasarkan hasil underestimate untuk dan, sementara overestimate dan. Sedangkan estimasi curah hujan menggunakan radar cenderung overestimate, kecuali yang cenderung underestimate. Pada tanggal 26 November 2015 masing di wilayah seperti sebesar mm/hari, terdapat curah hujan sebesar mm/hari, mm/hari, dan untuk sebesar untuk masing masing di wilayah tercatat pada sebesar 0.0 mm/hari, terdapat curah hujan sebesar 1.4 mm/hari, 1.5 mm/hari, dan untuk sebesar 2.0 di masing-masing tersebut tercatat 3.0 mm/hari untuk, tidak ada hujan untuk, 3.0 mm/hari untuk, sementara untuk tercatat 12.0 mm/hari. Berdasarkan hasil overestimate untuk seluruh di kota. Sedangkan estimasi curah hujan menggunakan radar menunjukkan hasil yang sama untuk, overestimate untuk, dan underestimate untuk dan. Pada tanggal 28 November 2015 masing di wilayah seperti sebesar mm/hari, terdapat curah hujan sebesar mm/hari, mm/hari, dan untuk sebesar untuk masing masing di wilayah tercatat pada sebesar 0.0 mm/hari, terdapat curah hujan sebesar 5.0 mm/hari, 2.7 mm/hari, dan untuk sebesar 3.6 di masing-masing tersebut tercatat 15.0 mm/hari untuk, 8.0 mm/hari untuk, 11.0 mm/hari untuk, sementara untuk tercatat 14.0 mm/hari. Berdasarkan hasil sangat overestimate untuk seluruh di kota. Sedangkan estimasi curah hujan menggunakan radar menunjukkan hasil yang cenderung underestimate untuk seluruh di kota. Dari segi nilai RMSE, didapatkan bahwa nilai RMSE antara estimasi curah hujan dengan satelit terhadap data observasi adalah mm/hari dan nilai RMSE antara estimasi curah hujan dengan radar terhadap data observasi adalah mm/hari. Nilai RMSE radar yang lebih kecil mengindikasikan nilai error yang lebih kecil pada data estimasi curah hujan menggunakan radar terhadap data observasi. Hal ini dikarenakan pada data estimasi curah hujan dengan radar, nilai curah hujan 0 pada data observasi, terbaca 0 pada radar. Sedangkan pada satelit, selalu memiliki nilai lebih dari 0 (cenderung overestimate). 4

5 4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang dilakukan tim penulis pada wilayah penelitian, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: - Berdasarkan nilai RMSE antara estimasi curah hujan dengan satelit, radar terhadap data observasi, nilai RMSE terendah mm/hari terletak pada estimasi curah hujan menggunakan radar. - Jika dilihat dan dibandingkan berdasarkan nilai RMSE, estimasi curah hujan menggunakan radar dengan metode QPE lebih baik daripada estimasi curah hujan menggunakan satelit dengan metode CST di pada bulan November Estimasi yang dihasilkan oleh satelit dengan metode CST cenderung overestimate (lebih tingi daripada observasinya). - Estimasi yang dihasilkan oleh radar dengan metode QPE cenderung underestimate (lebih rendah daripada observasinya). Zakir, A., Sulistya, W., dan Khotimah, M., 2009, Perspektif Operasional Cuaca Tropis, BMKG, Jakarta. DAFTAR PUSTAKA Basuki, Winarsih, I., dan Adhyani, N. L., 2009, Analisis Periode Ulang Hujan Maksimum dengan Berbagai Metode, BMKG, Jakarta Islam, N., Islam, S., Hayashi, T., dan Uyeda, H., 2002, Application of a Method to Estimate Rainfall in Bangladesh Using GMS-5 Data, Journal of Natural Disaster Science, Volume 24, Number 2, 2002, pp83-89, Bangladesh University of Engineering & Technology, Dhaka. Tjasyono, B., 2004, Klimatologi, ITB, Bandung. Umam, H., 2015, Analisis Perbandingan Metode Isohyet dengan Quantitative Precipitation Estimation (QPE) Kejadian Hujan Jabodetabek 10 Februari 2015, Sub-Bidang Pengelolaan Citra Radar BMKG, Jakarta. 5