bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Indonesia sebagai negara kepulauan yang terletak di daerah khatulistiwa
termasuk wilayah yang sangat rentan terhadap perubahan iklim. Perubahan pola
curah hujan, kenaikan muka air laut dan suhu udara, serta peningkatan kejadian
nilai ekstrim berupa banjir dan kekeringan merupakan dampak serius perubahan
iklim yang dihadapi di Indonesia. Curah hujan adalah jumlah air hujan yang turun
pada suatu daerah dalam waktu tertentu. Curah hujan yang turun dipengaruhi oleh
faktor iklim lokal. Iklim lokal meliputi temperatur, udara, curah hujan, kelembapan
udara, tekanan udara. Perubahan iklim merupakan tantangan paling serius yang
dihadapi masyarakat dunia. Perubahan iklim ini disebabkan oleh meningkatnya gas
rumah kaca yang dominan ditimbulkan oleh industri-industri. Gas rumah kaca yang
meningkat ini menimbulkan efek semakin cepat proses pemanasan global dan
meningkatkan frekuensi peristiwa cuaca ekstrim.
Keragaman iklim di Indonesia diungkapkan pertama kali oleh Boerema
dengan menyusun peta wilayah hujan pada tahun 1926. Peta tersebut membagi
Indonesia menjadi 153 wilayah hujan berdasarkan pola rata-rata curah hujan
bulanan. Perubahan iklim merupakan pergeseran musim dari rata-rata jangka
panjangnya. Selain perubahan dari rata-rata hujan jangka panjangnya, perubahan
iklim juga dapat didekati dari perubahan jumlah curah hujan yang diterima suatu
lokasi tertentu. Terjadinya tren perubahan ini menyebabkan perubahan pada
masuknya awal musim dan panjang musim hujan. Pada umumnya tren perubahan
ini memperlihatkan grafik jumlah curah hujan yang menurun pada tahun tertentu
dibandingkan dengan tahun-tahun sebelumnya. Bahkan pada wilayah tertentu,
penurunan dapat berlangsung cukup ekstrim. Penurunan jumlah curah hujan
tahunan, akan menyebabkan perubahan aliran sungai yang menyebabkan debit
semakin menurun pada musim kemarau dan sebaliknya pada musim hujan dapat
menyebabkan banjir. Dinamika perubahan iklim dapat bersifat tahunan,
1
2
musiman dan antar musim. Seperti yang terjadi pada musim kemarau tahun 2010
dan 2013. Tahun 2010 dapat dikatakan merupakan tahun tanpa musim kemarau,
sedangkan yang terjadi pada tahun 2013, memiliki pola yang hampir sama. Hal
tersebut ditunjukkan dengan masih tingginya intensitas curah hujan di sebagian
besar wilayah Indonesia meskipun sudah memasuki musim kemarau (Balitbang,
2013).
Ada beberapa hal yang dijadikan acuan untuk melihat karakteristik
variabilitas dan perubahan iklim. Hal yang paling mungkin dirasakan adalah
perubahan tanda-tanda di tingkat lokal seperti terjadinya peningkatan suhu udara,
perubahan pola curah hujan, peningkatan tinggi muka air laut dan peningkatan
frekuensi kejadian ekstrim. Di samping itu, kondisi iklim juga tidak teratur lagi dan
kearifan lokal dan tanda-tanda alam sudah sulit dan bahkan tidak lagi digunakan
oleh masyarakat (Balitbang, 2013). Dalam jangka panjang, variabilitas dan
keragaman iklim akan mengalami pergeseran musim dari rata-ratanya. Tiga faktor
utama terkait dengan perubahan iklim global adalah: (1) perubahan pola hujan dan
iklim ekstrim (banjir dan kekeringan), (2) peningkatan suhu udara dan (3)
peningkatan suhu permukaan laut.Sebagai salah satu daerah di Indonesia yang turut
mengalami dampak perubahan iklim adalah Kabupaten Sleman dan Kabupaten
Kulonprogo. Masing-masing kabupaten memiliki beberapa Stasiun meteorologi.
Adanya pergeseran iklim di Indonesia menyebabkan terjadinya pergeseran waktu
dalam mulainya musim kemarau ataupun penghujan. Salah satu parameter yang
dapat digunakan dalam menentukan awal musim kemarau atau penghujan adalah
dengan menggunakan curah hujan.
Untuk mendeteksi terjadinya pergeseran panjang musim kemarau dan
penghujan per tahun dalam jangka waktu tertentu, dan untuk memprediksi
masuknya musim kemarau dan musim penghujan dampai dengan berakhirnya
musim kemarau dan musim penghujan, maka akan digunakan package yang disebut
RhTests yang mampu mendeteksi pola curah hujan dan menentukan panjang
musim. Pada skripsi ini penulis akan membahas uji penalized maximal F untuk
mendeteksi panjang musim kemarau dan musim penghujan dengan mengamati ada
tidaknya changepoint pada data curah hujan harian.
3
1.2
Tujuan Penelitian
Penulisan skripsi yang berjudul “Uji Penalized Maximal F Untuk
Mendeteksi Panjang Musim Kemarau dan Musim Penghujan” dimaksudkan
sebagai pemenuhan salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S1 Program
Studi Statistika, Jurusan Matematika , Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Sedangkan tujuan dari penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
a.
Untuk memperkenalkan Uji Penalized Maximal F dalam software RhTests.
b.
Untuk mendeteksi adanya changepoint dengan software RhTests.
c.
Untuk menentukan panjang musim kemarau dan penghujan skala satu tahun
dalam kurun waktu tiga tahun (2012 hingga tahun 2014).
d.
Mengaplikasikan Uji Penalized Maximal F dengan software RhTests ke
dalam suatu contoh kasus, yaitu untuk mendeteksi panjang musim kemarau
dan musim penghujan di Stasiun meteorologi dan geofisika Gamping,
Adisutjipto, Gambongan dan Panjatan.
1.3
Pembatasan Masalah
Dalam penulisan ini, pembatasan masalah sangat diperlukan untuk
menjamin keabsahan dalam kesimpulan yang diperoleh. Agar tidak terjadi
penyimpangan dari tujuan semula dan pemecahan masalah lebih terkonsentrasi,
maka pembahasan skripsi ini difokuskan pada uji Penalized Maximal F dengan
menggunakan software RhTests untuk mendeteksi changepoint dalam menentukan
panjang musim kemarau dan musim penghujan.
Dalam skripsi ini akan digunakan data curah hujan harian dari tahun 2012
sampai dengan tahun 2014 yang diambil dari Stasiun meteorologi dan geofisika
Daerah Istimewa Yogyakarta. Wilayah yang diamati yakni, Kabupaten Sleman dan
Kulonprogo. Masing-masing kabupaten terdiri dari dua Stasiun meteorologi dan
geofisika. Stasiun Gamping dan Adisutjipto untuk wilayah Kabupaten Sleman.
Stasiun Gambongan dan Panjatan untuk wilayah Kabupaten Kulonprogo.
1.4
Tinjauan Pustaka
Penelitian mengenai pemanfaatan data curah hujan menggunakan uji
Penalized Maximal F untuk mendeteksi panjang musim kemarau dan musim
4
penghujan sudah dilakukan bertahun-tahun dan berbagai metodologi telah dicoba di
berbagai bidang. Penelitian-penelitian tersebut tentunya akan memberikan
informasi yang bermanfaat mengenai perkembangan dari permasalahan skripsi ini.
Penelitian tersebut antara lain “Detection of Undocumented Changepoints: A
Revision of the Two-Phase Regression Model” Lund dan Reeves (2002) yang
menjelaskan F max Tests Statistic dilakukan oleh. Di tahun selanjutnya dalam
penelitian “A Review and Comparison of Changepoint Detection Techniques for
Climate Data” (Wang, 2003) penelitian tersebut menjelaskan regresi dua fase
dengan adanya tren. Kedua penelitian tersebut menggunakan dasar changepoint dan
pergeseran rata-rata untuk mendeteksi adanya changepoint. Selain itu, dapat
digunakan tren dalam pendeteksian changepoint.
Dalam jurnal“Penalized Maximal F Test for Detecting Undocumented
Mean Shift without Trend Change” (Wang, 2007) menunujukkan adanya
changepoint dan pergeseran rata-rata yang tidak terdokumentasi dengan
menggunakan uji Penalized Maximal F dalam pengujian data curah hujan.
Perbedaan dengan penelitian (Wang, 2003) adalah pada penelitian ini tidak
digunakan tren dalam pendeteksian changepoint.
Mengacu pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan Wang, maka
dibuat perangkat lunak berbasis software R untuk melakukan deteksi changepoint.
Alur dan cara kerja dari perangkat lunak yang dimuat dalam tulisan “RhTests V4
User Manual” (Feng, 2010) yang berisi langkah-langkah analisis curah hujan
harian dengan menggunakan package RhTests.
1.5
Metode Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan skripsi ini yaitu studi pustaka,
karena bahan yang ditullis dalam skripsi ini bersumber dari jurnal-jurnal dan
referensi yang diperoleh dari situs-situs penunjang di internet. Penyelesaian studi
kasus dalam skripsi ini menggunakan bantuan software R dan RhTests.
1.6
Sistematika Penulisan
Skripsi ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
5
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, pembatasan
masalah, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan yang
memberikan arah dalam penulisan skripsi ini.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang teori-teori yang mendasari pembahasan tentang uji
penalized maximal F untuk mendeteksi panjang musim kemarau dan musim
penghujan. Teori-teori penunjang tersebut diantaranya adalah variabel random,
distribusi normal, distribusi chi-square, distribusi f, variansi dan kovariansi, fungsi
probabilitas, least square method, simulasi monte carlo dan uji normalitas.
BAB III UJI PENALIZED MAXIMAL F UNTUK MENDETEKSI PANJANG
MUSIM KEMARAU DAN MUSIM PENGHUJAN
Bab ini membahas tentang pembatasan masalah, yaitu penjelasan mengenai
uji penalized maximal F untuk mendeteksi panjang musim kemarau dan musim
penghujan serta membahas adanya changepoint.
BAB IV STUDI KASUS
Bab ini membahas tentang deskripsi data dan contoh penerapan data curah
hujan untuk menentukan panjang musim kemarau dan musim penghujan
menggunakan uji penalized maximal F di empat Stasiun meteorologi dan geofisika.
Kabupaten Sleman yang terdiri dari Stasiun Gamping dan Adisutjipto. Sedangkan
Kabupaten Kulonprogo yang terdiri dari Stasiun Gambongan dan Panjatan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil pembahasan dan saran untuk
mengembangkan analisis panjang musim kemarau dan penghujan dengan
menggunakan metode uji penalized maximal F.