PDF Page Organizer - Foxit Software

PDF Page Organizer - Foxit Software
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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
24 Juni
27 Agustus
12 September
28 September
14 Oktober
10 Mei
14 Agustus
30 Agustus
01 Oktober
02 November
Tahun
2013
2013
2013
2013
2013
2014
2014
2014
2014
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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
PDF Page Organizer - Foxit Software
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