STUDI PERUBAHAN SUHU PERMUKAAN LAUT (SPL) MENGGUNAKAN SATELIT AQUA MODIS

STUDI PERUBAHAN SUHU PERMUKAAN LAUT (SPL) MENGGUNAKAN SATELIT AQUA MODIS Oleh : Dwi Ayu Retnaning Anggreyni 3507.100.017 Dosen Pembimbing: Prof.Dr.Ir. Bangun M S, DEA, DESS Lalu Muhammad Jaelani, ST, MSc PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Permasalahan Tujuan Manfaat BACK

Latar Belakang Perubahan suhu permukaan laut (SPL) di Selat Madura dan sekitarnya, dengan teknologi penginderaan jauh, menggunakan citra satelit AQUA MODIS. Perumusan masalah yang dimunculkan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah bagaimana pengolahan data citra satelit AQUA MODIS, sehingga bisa digunakan untuk menentukan besarnya nilai SPL berikut pola perubahannya dalam kurun waktu 6 tahun menggunakan algoritma MODIS.

Batasan Permasalahan a) Citra yang digunakan adalah citra AQUA MODIS level 1B tahun 2005 2010 pada bulan Januari, April, Juli dan Oktober b) Penelitian ini dikhususkan untuk menganalisis perubahan SPL menggunakan data citra AQUA MODIS tahun 2005 2010. c) Metode yang digunakan dalam penelitian ini dengan perhitungan SPL menggunakan algoritma MODIS.

Tujuan Sesuai dengan pokok permasalahan diatas, maka tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini adalah : a. Melakukan pengolahan dan analisa data dari citra AQUA MODIS yaitu untuk mengetahui perubahan SPL dari tahun 2005 hingga 2010 b. Memperoleh validasi algoritma dari pengolahan citra AQUA MODIS dan data lapangan.

Manfaat Hasil analisa selanjutnya dapat dijadikan sebagai bahan referensi penelitian yang terkait di bidang kelautan seperti penentuan daerah tangkapan ikan dan konservasi ekosistem. BACK

METODOLOGI PENELITIAN Data & Peralatan Diagram Alir Tahapan Penelitiann Diagram Alir Tahapan Pengolahan Data BACK

Data dan Peralatan Data yang dibutuhkan dalam penelitian Tugas Akhir ini antara lain : a) Data citra AQUA MODIS level 1B tahun 2005 2010 bulan Januari, April, Juli dan Oktober, dengan resolusi spasial 1 km. b) Data geolokasi citra AQUA MODIS MYD03. c) Data lapangan diambil pada tanggal 18 Oktober 2010 menggunakan alat Water Checker TROLL 9500 Multi Parameter Series S/N 47916. d) Peta vektor skala 1:1.000.000 sebagai acuan dalam koreksi geometrik. Peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian Tugas Akhir ini antara lain : a) Perangkat Keras (Hardware) : notebook, printer, GPS handheld navigasi dengan tipe Garmin Etrex, Water Checker TROLL 9500 Multi Parameter Series S/N 47916, perahu motor, kamera digital, alat tulis, dan jam digital b) Perangkat Lunak (Software) : sistem operasi windows7, ENVI (Environment for Visualizing Images) 4.6.1, Minitab 14, ArcGIS 9.3, Microsoft Excel 2007, Microsoft Word 2007, Microsoft Visio 2003

Diagram Alir Tahapan Penelitian Identifikasi Masalah Kajian Literatur Pengumpulan Data Pengolahan Data Analisa Data Pembuatan peta perubahan dan pola sebaran SPL Penyusunan laporan

Diagram Alir Tahapan Pengolahan Data Citra AQUA/MODIS Level 1B bulan Januari,April,Juli dan Oktober tahun 2005-2010 Mulai Citra Geolokasi AQUA/MODIS tahun 2005-2010 Data Lapangan Georeferensi Citra Georeferensi Citra Geolokasi Citra Sensor Zenith Pemilihan Band (penelitian ini menggunakan band 1,2,3,20,31 dan 32) Pemotongan citra sebesar 800x600 piksel Koreksi Geometrik Tidak RMS 1 piksel Ya Pemotongan citra sebesar 640x480 piksel A B C

Diagram Alir Tahapan Pengolahan Data Pemisahan Awan A Digitasi Citra Pembuatan Acuan Spasial Daratan B C Perhitungan Suhu Kecerahan menggunakan algoritma Tb = C 2 /(Vi*ln(C 1 /Vi 8 *Band)+1)) Perhitungan SPL menggunakan algoritma MODIS SPL = C 1 +(C 2 *B31)+[C 3 *(Tb31- Tb32)*BSPL]+[C 4 *(Tb31-Tb32)*(1/cos(θ)-1) (Brown dan Minnet (1999) SPL Citra AQUA/MODIS Tidak Uji Validasi 70% Ya Analisa Pola SPL Tahunan dan Bulanan Peta Sebaran SPL BACK Selesai

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Peta BACK

Analisa... (1) 1. Data Lapangan Data lapangan tersebut setelah diinputkan pada citra yang terkoreksi geometrik, diperoleh 5 kelompok data yang sesuai dengan piksel citra. Untuk memperoleh SPL kelima piksel tersebut, dilakukan perhitungan statistik menggunakan median.

Analisa... (2) 2. Analisa Tahunan - Suhu tertinggi terjadi pada bulan April yaitu 32,18⁰C. Adanya pengaruh perubahan musim menyebabkan suhu pada bulan ini cukup tinggi. - Berdasarkan data BMKG SPL rata rata tahun 2006 berkisar 28,605⁰C, namun hasil pengolahan SPL dari citra, SPL rata rata tahun 2006 berkisar 26,25 ⁰C. - Pada tahun 2006 suhu tertinggi mecapai 42,76⁰C, tersebut dipengaruhi oleh kondisi perairan Selat Madura yang tecemar lumpur panas Lapindo sejak bulan Sepetember 2006. - Pada bulan Oktober 2007 SPL di Selat Madura lebih hangat dari bulan sebelumnya, yaitu berkisar 29⁰C - 32⁰C akibat pengaruh angin muson barat yang membawa banyak uap air. Hal tersebut mengakibatkan kelembaban udara pada bulan Oktober yang sedikit lebih rendah dibandingkan bulan bulan sebelumnya. Mengacu pada data BMKG kelembaban rata rata pada bulan Januari 71%, bulan April 79 %, bulan Juli 71 % dan bulan Oktober 66 %.

Analisa... (3) 2. Analisa Tahunan - Nilai SPL pada tahun 2008 cenderung normal yaitu berkisar antara 27,40 ⁰C 33,20 ⁰C. Hal ini dipengaruhi oleh rendahnya curah hujan pada tahun 2008, dalam pengamatan BMKG tercacat, selama kurun 1 tahun hujan hanya terjadi 116 hari. Pola SPL yang tergambar pada tahun 2008 memiliki kecenderungan naik di dekat Surabaya. - Berdasarkan data BMKG curah hujan rata rata tahun 2009 lebih tinggi dari tahun 2008, sekitar 1469.8 mm/tahun. Peningkatan tersebut menyebabkan citra yang terpotret tertutup awan, hal ini menjadi masalah dalam pengukuran SPL karena membuat permukaan laut menjadi tidak jelas. - Pada tahun 2010 Indonesia mengalami musim hujan yang lebih panjang dibandingkan 5 tahun sebelumnya dengan rata rata curah hujan tahunan sebesar 2190,2 mm dan SP sebesar 28 ⁰C - 31⁰C. Hal ini mengakibatkan sebagian besar citra yang terekam oleh sensor AQUA/MODIS tertutup awan, sehingga mempengaruhi perhitungan algoritma SPL.

Analisa... (4) 3. Analisa Bulanan - Berdasarkan perhitungan algoritma didapatkan SPL rata rata bulan Januari dalam kurun waktu 6 tahun yaitu berkisar 29⁰C - 30⁰C. Dengan SPL terendah terjadi pada bulan Januari tahun 2010. - Umumnya SPL rata rata bulan April yang didapatkan dari pengolahan citra sebesar 29,07 ⁰C. Anomali SPL terjadi di tahun 2010, hal tersebut dikarenakan tutupan awan yang tebal sehingga SPL yang dihasilkan kurang akurat. Menurut Handani (2008) nilai SPL dari pengolahan citra AQUA/MODIS memberikan hasil yang beragam. SPL MODIS menunjukkan adanya pengaruh musim pancaroba awal tahun sekitar bulan April hingga Juli. SPL rata rata pada bulan April Juli berkisar 29,46⁰C.

Analisa... (5) 3. Analisa Bulanan - Wilayah studi sebagian besar berada pada daerah tropik sehingga mempunyai nilai kelembaban udara (humidity) yang tinggi yang mengakibatkan daerah ini mempunyai lapisan awan yang lebih tebal. SPL rata rata pada bulan Juli dalam kurun waktu 6 tahun antara 28⁰C 29⁰C. -Pada beberapa titik sampel nilai SPL berkisar 25 C - 27 C yang menunjukkan nilai yang lebih rendah dari nilai SPL pada bulan yang sama. Hal ini dapat terjadi karena kemungkinan adanya awan yang menutupi daerah studi sehingga suhu permukaan laut menjadi lebih dingin. Menurut Hutabarat dan Evans (2006) dalam Handani (2008) awan yang menutupi mengakibatkan insolation (pemanasan sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi) menjadi berkurang karena awan menyerap dan menyebarkan sinarsinar yang datang. Wilayah studi sebagian besar berada pada daerah tropik sehingga mempunyai nilai kelembaban udara yang tinggi yang mengakibatkan daerah ini mempunyai lapisan awan yang lebih tebal daripada daerah subtropik.

Analisa... (6) 3. Analisa 6 Tahun a. SPL Pada Lokasi Penelitian Ke -1 - SPL pada bulan Januari 2006 dan April 2010 tidak diketahui karena piksel tersebut tertutup oleh awan. - SPL ekstrim terjadi pada bulan Oktober 2006 dan Januari 2010. Pada bulan Oktober 2006 SPL mencapai 42,76⁰C, kenaikan SPL pada bulan ini diduga akibat pengaruh kandungan material yang dibawa oleh lumpur lapindo. - Sedangkan pola tahunan lainnya relatif normal, seperti pola pada tahun 2005, 2007, 2008 dan 2009. Dimana SPL mengalami kenaikan pada bulan Oktober. - Dalam bukunya, Abidin,H.Z (2001) menjelaskan, faktor yang menyebabkan kenaikan SPL pada bulan Oktober ialah pergerakan semu matahari. Pada bulan tersebut matahari mendekati daerah selatan, dimana intensitas penyinaran matahari mengalami peningkatan.

Analisa... (7) 3. Analisa 6 Tahun b. SPL Pada Lokasi Penelitian Ke -2 - Nilai SPL ekstrim yang terjadi pada bulan Oktober 2006 hanya berkisar 35,83⁰C, jika ditinjau dari banyaknya intensitas matahari, pada bulan Oktober matahari bergerak menuju daerah selatan, sehingga walaupun curah hujan cukup tinggi SPL pada bulan Oktober berada pada kisaran normal 32,33⁰C. - Pada bulan Januari 2010, musim hujan pada awal tahun 2010 cukup panjang, sehingga sebagian besar wilayah Indonesia tertutup awan termasuk Selat Madura. - Umumnya, pada bulan April Indonesia memasuki musim pancaroba/peralihan, dimana intensitas curah hujan sedikit berkurang. Hal tersebut tidak terjadi pada bula April 2010, pada bulan ini intensitas curah hujan cukup tinggi 320,5 mm. Akibatnya, sebagian besar citra bulan April 2010 yang terekam sensor tertutup awan, yang mengakibatkan pengolahan SPL menjadi tidak akurat.

Analisa... (8) 3. Analisa 6 Tahun c. SPL Pada Lokasi Penelitian Ke-3 - SPL dengan nilai ekstrim terjadi pada bulan Januari 2010, dengan nilai SPL berkisar 17,13⁰C. Berdasarkan data pengamatan angin dari BMKG, pada bulan Januari angin yang berhembus cukup tenang bernilai 3 dalam skala Beaufort atau sekitar 19 km/jam. - SPL pada Juli menunjukkan nilai yang relatif normal, kemudian pola Oktober yang menunjukkan pola naik yang teratur. - Suhu rata-rata pada lokasi penelitian ke-3 berkisar 27,21⁰C-29,42⁰C, sedikit lebih rendah dibandingkan pola sebelumnya yaitu 28,68⁰C-31,34⁰C pada lokasi penelitian ke-1 dan SPL sebesar 27,61⁰C-29,68⁰C pada lokasi penelitian ke-2.

Analisa... (9) 3. Analisa 6 Tahun d. SPL Pada Lokasi Penelitian Ke-4 - Pada tahun 2005 terjadi penurunan suhu pada bulan Juli, peningkatan suhu terjadi pada bulan April dan Oktober dan pada bulan Januari nilai SPL tidak diketahui akibat tutupan awan. - Berbeda pada pola tahun 2006 yang justru mengalami penurunan suhu pada bulan Oktober, kelembaban udara yang rendah tidak terlalu mempengaruhi nilai SPL. Tercatat berdasarkan pengamatan BMKG kelembaban udara rata-rata bulan Oktober sebesar 61,5%, kondisi yang sama juga terjadi pada bulan Januari 2010. - Pada pola SPL lokasi penelitian ke-4, pola tahunan yang paling bervariatif terjadi pada tahun 2009 dan 2010. Cuaca yang tidak menentu, seperti lebih lamanya musim penguhujan diduga sebagai salah satu penyebabnya.

Analisa... (10) 3. Analisa 6 Tahun e. SPL Pada Lokasi Penelitian Ke-5 - Pola tahun 2005 pada lokasi penelitian ke-5 memiliki kesamaan pola tahun 2005 pada lokasi penelitian ke-4, mengalami kenaikan suhu pada bulan April dan Oktober kemudian mengalami penurunan pada bulan Juli. - Dari kelima pola SPL tiap lokasi penelitian, rata-rata SPL dengan suhu ekstrim terendah terjadi pada bulan Januari 2010, sedangkan suhu ekstrim tertinggi terjadi pada bulan Oktober tahun 2006 dan 2007. - Pola umum SPL pada citra AQUA MODIS mengalami penurunan pada bulan Januari (± 28,68⁰C), kemudian suhu relatif normal pada bulan April dan Juli dengan rata-rata SPL sebesar 29,18⁰C dan mengalami kenaikan pada bulan Oktober dengan rata-rata SPL 30,74⁰C.

Uji Korelasi Y = -74,2 + 3,51 x Dimana : Y = SPL_Lapangan X = SPL Citra - Dari persamaan diatas diperoleh nilai koefisien determinasi sebesar 70,9%. - Dengan koefisien determinasi sebesar 70,9%, hal ini menunjukkan hubungan yang positif antara kedua data yang digunakan. Citra hasil perhitungan algoritma masuk dalam toleransi yang ditetapkan. Maka dapat disimpulkan bahwa dari keseluruhan data SPL yang digunakan telah merepresentasikan kondisi suhu yang sesungguhnya. BACK

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran BACK

Kesimpulan a) Nilai RMS error rata-rata total 0,834, dengan RMS terendah pada bulan Juli tahun 2005 sebesar 0,549, dan RMS tertinggi pada bulan Oktober tahun 2010 sebesar 0,993. Hasil ini telah memenuhi toleransi karena menurut Purwadhi (2001) nilai RMS error rata-rata yang diperbolehkan 1 piksel. b) Berdasarkan hasil validasi dari perbandingan data lapangan tanggal 18 Oktober dengan data SPL citra tanggal 19 Oktober 2010, didapat ketelitian hasil 70.9% maka dapat disimpulkan bahwa dari keseluruhan data SPL yang digunakan telah merepresentasikan kondisi suhu yang sesungguhnya. c) SPL rata rata per tahun: Tahun 2005 = 26,89⁰C Tahun 2006 = 26,25⁰C Tahun 2007 = 29,89⁰C Tahun 2008 = 28,87⁰C Tahun 2009 = 28,22⁰C Tahun 2010 = 22,93⁰C d) Nilai SPL cenderung mengalami kenaikan pada bulan Oktober, akibat pergerakan semu matahari. Intensitas penyinaran matahari mengalami peningkatan pada bulan tersebut.

Saran Data suhu permukaan laut yang dihasilkan dapat digunakan untuk memprediksi terjadinya dan adanya kandungan klorofil -a yang merupakan sumber makanan ikan, sehingga dapat dibuat peta prakiraan daerah penangkapan ikan. Kendala dalam penelitian SPL menggunakan data citra AQUA MODIS level 1B adalah citra yang diperoleh berupa data mentah yang harus diproses menggunakan algoritma untuk memisahkan data data yang terdapat pada citra AQUA MODIS. Oleh karena alasan tersebut untuk penelitian selanjutnya yang terkait dengan SPL sebaiknya menggunakan data citra dengan level yang lebih tinggi, seperti level 2 dan level 3. Sebab level 2 merupakan data citra AQUA MODIS yang telah terdapat proses algoritmanya dan umumnya ahli oseonografi menggunakan data ini untuk penelitian yang akan dilakukan. Sedangkan level 3, data citra yang telah terkoreksi radiometrik dan geometrik, serta algortitma pada level 3 telah diterapkan secara otomatis.