BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Air merupakan kebutuhan yang mutlak bagi setiap makhluk hidup di permukaan bumi. Seiring dengan pertambahan penduduk kebutuhan air pun meningkat. Namun, sekarang ini sumberdaya air menjadi semakin sedikit diberbagai belahan dunia. Terjadi banyak kasus kekeringan di musim kemarau, tetapi mengalami banjir di musim penghujan. Permasalahan kekeringan dan banjir juga dipengaruhi oleh kondisi iklim suatu wilayah. Permasalahan ini menunjukan lemahnya manajemen sumberdaya air disesuaikan dengan kondisi iklim suatu wilayah. Oleh karena itu, pihak yang berwenang membutuhkan metode baru untuk memonitoring ketersediaan air dan perkiraan kebutuhan air sebagai salah satu bentuk manajemen sumbedaya air. Manajemen sumberdaya air erat kaitannya dengan siklus hidrologi. Siklus hidrologi menurut Federal Council for Science and Technology USA (1964) dalam Hadisusanto (2011) adalah ilmu yang mempelajari air, kejadiannya, peredaran dan distribusinya, sifat alam dan kimianya, serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan. Dalam siklus hidrologi terdapat tida fase penting yaitu hujan, aliran dan penguapan.untuk melakukan manajemen sumberdaya air dapat dibantu menggunakan neraca air menggunakan perhitungan air yang masuk dan keluar pada suatu sistem. Gambar 1.1 Siklus Hidrologi (Kurkura, 2011) 1
Evapotranspirasi merupakan salah satu bentuk kehilangan air dalam neraca air siklus hidrologi. Evapotranspirasi adalah gabungan dari dua proses dalam siklus hidrologi yaitu evaporasi dan transpirasi. Evaporasi yaitu proses penguapan air yang terjadi di tanah, tubuh air ataupun benda mati lainnya, sementara evapotranspirasi yaitu proses penguapan air yang terjadi pada makhluk hidup, khususnya tumbuhan. Evapotranspirasi penting untuk diketahui supaya salah satu bentuk kehilangan air dapat diestimasi sehingga dapat digunakan untuk manajemen sumberdaya air dengan melibatkan data masukan air. Penelitian terkait evapotranspirasi aktual dilakukan untuk melakukan manajemen sumberdaya air misalnya pada estimasi jumlah air yang dibutuhkan pada suatu pertanian (Teixeira, 2008). Perhitungan evapotranspirasi aktual ini relevan digunakan karena evapotranspirasi aktual dihitung pada jenis vegetasi yang homogen. Melalui perhitungan ini diketahui jumlah energi yang dibutuhkan untuk evapotranspirasi yang akan sebanding dengan kehilangan air pada suatu vegetasi. Kehilangan air ini perlu dicukupi agar vegetasi tumbuh optimal, oleh karena itu dibutuhkan air salah satunya dipasok melalui irigasi. Irigasi air ini perlu direncanakan secara matang untuk efisiensi air yang semakin banyak dibutuhkan semua pihak seiring perkembangan zaman (Ahmed, dkk. 2006) Evapotranspirasi merupakan proses yang menghubungkan imbangan air dan imbangan energi. Dalam imbangan air proses evapotranspirasi merupakan proses kehilangan air, sementara itu dalam imbangan energi evapotranspirasi merupakan bagian dari energi laten yang dijadikan bahan bakar untuk penguapan. Teknik penginderaan jauh menggunakan imbangan energi dalam perhitungan evapotranspirasi karena bentuk yang direkam sensor dari permukaan bumi berupa energi pantulan atau pancaran objek yang berkaitan dengan energi laten tersebut. Evapotranspirasi dibedakan secara garis besar menjadi dua jenis yaitu evapotranspirasi aktual dan potensial. Evapotranspirasi aktual merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada waktu dan wilayah tertentu. Evapotranspirasi aktual sangat dipengaruhi oleh keadaan tutupan lahan permukaan. Jika wilayah tersebut diliputi tanah dan vegetasi, maka yang mempengaruhi evapotranspirasi aktual berupa karakteristik tanah dan vegetasinya. Karakteristik tanah akan mempengaruhi banyak sedikitnya serapan panas yang selanjutnya digunakan 2
sebagai faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi. Karakteristik vegetasi yang paling berpengaruh berupa jenis daun yang berkaitan dengan stomata daun. Semakin banyak stomata dalam suatu daun membantu menyerap energi untuk melakukan evapotranspirasi. Evapotranspirasi potensial merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi optimal dimana kondisi vegetasi, tanah atau tubuh air sebagai tutupan lahan dalam kondisi sempurna. Evapotranspirasi ini dipengaruhi oleh kondisi iklim setempat, seperti suhu udara dan kecepatan angin. Penelitian ini diarahkan pada estimasi evapotranspirasi aktual dimana parameterparameter yang dibutuhkan dapat diturunkan dari citra penginderaan jauh secara aktual. Namun, akan sulit dilakukan pada estimasi evapotranspirasi potensial karena membutuhkan data tambahan berupa kondisi iklim yang sebagian besar belum bisa diektraksi dari citra penginderaan jauh. Perhitungan evapotranspirasi dapat dilakukan melalui pengukuran langsung, pemodelan hidrologi atau menggunakan teknik penginderaan jauh. Teknik penginderaan jauh digunakan dalam peneltian ini karena perhitungan evapotranspirasi dapat dilakukan pada skala yang luas karena sifat penginderaan jauh yaitu synoptic overview dimana data penginderaan jauh mencakup suatu wilayah pada suatu waktu perekaman, sehingga perhitungan diperoleh lebih efisien. Penginderaan jauh merupakan salah satu metode pengumpulan data yang menggunakan sensor yang mengindera objek tanpa kontak langsung dengan objek yang diindera (Jensen, 1996). Data yang dimaksud disini erat kaitannya dengan data kewilayahan di permukaan bumi. Proses pengumpulan data wilayah dilakukan dengan cepat, murah dan mudah karena digunakan citra sebagai objek pengambilan data sehingga objek permukaan bumi dengan wilayah yang luas ataupun lokasi yang sulit dijangkau dapat dapat diambil informasinya. Pemanfaatan teknologi penginderaan jauh berkembang sesuai dengan perkembangan kemampuan spektral, temporal, spasial dan radiometrik dari satelit penginderaan jauh tersebut. Data penginderaan jauh yang digunakan adalah dari satelit Landsat generasi terbaru yaitu Landsat 8. Selain itu digunakan pula MODIS dan SRTM sebagai data tambahan dalam penelitian ini. Data ini dipilih karena belum pernah digunakan pada penelitian sebelumnya. Dan bertujuan untuk memanfaatkan data 3
penginderaan jauh yang terbaru dalam estimasi evapotranspirasi ini. Ada beberapa keunggulan Landsat 8 dibandingkan generasi sebelumnya yaitu dibaginya inframerah termal menjadi dua band, memungkinkan mendaptkan data suhu permukaan yang lebih akurat. Penggabungan data penginderaan jauh dari beberapa satelit ini diharapkan dapat menghasilkan penelitian yang murni dari data citra, tanpa penggabungan dari data sekunder sehingga sumber pengambilan data sama prosesnya yaitu perekaman dari sensor elektromagnetik yang terpasang pada satelit. Citra Landsat 8 yang digunakan merupakan perekaman tahun 2013 hingga 2014 seperti yang tertulis pada tabel 1.1. Tanggal-tanggal tersebut dipilih karena citra dalam kondisi baik (tidak tertutup awan dan tidak stripping), merupakan bulan kering atau musim kemarau sehingga curah hujan rendah dan proses evapotranspirasi berupa evapotranspirasi aktual karena pasokan air terbatas. Tabel 1.1 Citra Landsat 8 yang Digunakan Tanggal Perekaman Tahun 24 Juni 2013 27 Agustus 2013 12 September 2013 28 September 2013 14 Oktober 2013 10 Mei 2014 14 Agustus 2014 30 Agustus 2014 01 Oktober 2014 02 November 2014 Evapotranspirasi merupakan salah satu faktor penting dalam siklus hidrologi dan imbangan air. Oleh karena itu lokasi penelitian dipilih pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) (Kurkura, 2011; Rwasoka, dkk., 2011). Terdapat tiga DAS yang dijadikan sebagai wilayah kajian dalam penelitian ini yaitu: DAS Mangkang Timur, DAS Garang dan DAS Kanal Timur. Dipilih tiga DAS ini karena wilayahnya yang melewati empat stasiun meteorologi dan klimatologi yang datanya akan digunakan sebagai penguji model evapotranspirasi aktual SEBS. Tiga DAS ini mempunyai cakupan wilayah yang luas sehingga akan sesuai dalam penggunaan citra penginderaan jauh skala menengah yaitu citra Landsat 8 yang menghasilkan citra evapotranspirasi dengan resolusi spasial 100 m. Ketiga 4
DAS ini mempunyai tutupan lahan yang bervariasi sehingga diharapkan dengan dapat dianalisis nilai evapotranspirasi sesuai dengan tutupan lahannya. Dalam penelitian ini DAS akan dijadikan sebagai batas kajian saja, belum dilakukan analisis lebih jauh mengenai manajemen sumberdaya air karena perlu kajian dan informasi yang lebih jauh. Gambar 1.2 Peta Penggunaan Lahan DAS Mangkang Timur, DAS Garang dan DAS Kanal Timur Sebagai Wilayah Kajian (Pemrosesan, 2014) 1.2. Perumusan Masalah 1. Evapotranspirasi sebagai salah satu faktor penting dalam neraca air untuk manajemen sumberdaya air menjadi data yang sulit didapatkan karena tidak di setiap stasiun meteorologi di Indonesia tersedia, sementara stasiun tersebut belum menyebar rata di seluruh Indonesia. Data evapotranspirasi bersifat lokal (hanya pada lokasi stasiun) padahal untuk melakukan manajemen sumberdaya air diperlukan data spasial, sehingga data yang diperoleh dari penginderaan jauh yang bersifat spasial dan temporal sangat memudahkan. Metode untuk mengukur evapotranspirasi aktual terdapat berbagai jenis antara lain: neraca air, neraca energi, siklus hidrologi, dan 5
lain-lain. Metode yang paling tepat digunakan dalam penelitian berbasis penginderaan jauh adalah neraca energi, karena setiap parameternya dapat diekstraksi dari citra penginderaan jauh yaitu: energi netto, panas tanah, panas terasa dan energi laten. Akan tetapi hal ini belum pernah dilakukan sebelumnya khususnya menggunakan citra Landsat 8. 2. DAS Mangkang Timur, Garang dan Kanal timur memiliki variasi tutupan lahan yang beragam. Nilai evapotranspirasi dari setiap tutupan lahan akan berbeda-beda karena setiap objek mempunyai kemampuan evaporasi yang berbeda. Variasi nilai evapotranspirasi ini menjadi penting untuk diketahui agar fenomena spasial yang berkaitan dapat dijabarkan. Oleh karena itu, penelitian ini penting, mengingat belum pernah dilakukannya penelitian ini didaerah tersebut. 1.3. Pertanyaan Penelitian Pemaparan masalah-masalah diatas dapat ditarik pertanyaan penelitian sebagai berikut: 1. Bagaimana kemampuan penginderaan jauh untuk menurunkan parameterparameter pada estimasi evapotranspirasi? 2. Seberapa akurat kemampuan penginderaan jauh untuk estimasi evapotranspirasi aktual jika dibandingkan dengan data stasiun meteorologi dan klimatologi? 3. Bagaimana pola persebaran evapotranspirasi di suatu wilayah hasil estimasi dari penginderaan jauh? 1.4. Tujuan 1. Mengetahui kemampuan citra Landsat 8 untuk menurunkan parameterparameter estimasi evapotrasnpirasi aktual 2. Mengetahui akurasi citra Landsat 8 untuk mengestimasi evapotranspirasi aktual dibandingkan data stasiun meteorologi dan klimatologi. 3. Mengetahui pola distribusi spasial evapotrasnpirasi aktual hasil estimasi data penginderaan jauh berdasarkan penutup lahan 6
1.5. Manfaat 1. Sebagai metode pengukuran evapotranspirasi aktual yang dapat diterapkan di instansi terkait, misalnya: stasiun BMKG, Dinas Pertanian, BPDAS, dll. 2. Evapotrasnpirasi sebagai salah satu unsur iklim dan/atau cuaca yang berpengaruh pada imbangan air suatu DAS dapat digunakan untuk pertimbangan pemeliharaan DAS. 7