Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Dr. Djundjunan 133, Bandung 40173 Indonesia
e-mail: [email protected] RINGKASAN
Salah satu parameter iklim penting dalam perhitungan neraca air adalah evapotranspirasi. DAS Cimanuk merupakan salah satu sumber daya air di Jawa Barat. Namun, tidak semua stasiun cuaca yang terdapat di sepanjang DAS Cimanuk mempunyai alat untuk mengukur evapotranspirasi. Hal ini menyebabkan penelitian mengenai evapotranspirasi menjadi terbatas. Salah satu metode penginderaan jauh yang dapat digunakan untuk mengestimasi nilai evapotranspirasi adalah data
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Data evapotranspirasi berada di kanal 16
(MOD16). Data MOD16 dapat diunduh dari situs ftp.ntsg.umt.edu/pub/MODIS/Mirror/MOD16 dan memiliki format Hierarchical Data Format-Earth Observing System (HDF-EOS). Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data bulanan. Selanjutnya dilakukan reproyeksi menggunakan MODIS
Reprojection Tool (MRT) agar koordinat data sesuai dengan koordinat peta geografi. Data HDF-EOS
yang telah dilakukan reproyeksi kemudian diolah menggunakan software OpenGrADS2.0.a9 untuk melihat variasi spasial dan temporalnya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh bahwa data evapotranspirasi dari MOD16 dapat digunakan untuk mengestimasi nilai evapotranspirasi potensial DAS Cimanuk. Data tersebut menunjukkan bahwa daerah hulu DAS Cimanuk memiliki nilai evapotranspirasi potensial yang lebih rendah dibandingkan daerah hilir. Nilai rata-rata evapotranspirasi potensial tertinggi diperoleh pada periode September-Oktober-November (SON) dengan rentang nilai 140-200 mm.
1 PENDAHULUAN
Air merupakan salah satu kebutuhan primer manusia. Hampir semua aktivitas manusia memerlukan air, baik untuk keperluan domestik, pertanian, maupun perindustrian. Oleh karena itu, ketersediaan air menjadi isu yang penting. Water balance (neraca air) didefinisikan sebagai neraca masukan dan keluaran air di suatu luasan tempat. Salah satu parameter iklim penting dalam perhitungan neraca air adalah evapotranspirasi (Hogstrom, 1967).
Evapotranspirasi merupakan gabungan dari evaporasi dan transpirasi, sehingga dipengaruhi tidak hanya oleh faktor iklim tetapi juga faktor fisiologis vegetasi (Asdak, 2010). Selain sebagai
parameter untuk menghitung neraca air, informasi tentang evapotranspirasi juga penting untuk memahami interaksi daratan-tumbuhan-atmosfer.
Evapotranspirasi dibedakan menjadi dua jenis yaitu evapotranspirasi potensial (ETP) dan evapotranspirasi aktual (ETA). ETP adalah evapotranspirasi maksimal yang dapat terjadi pada kondisi cukup air dan semua tanaman dianggap seragam yaitu rumput hijau setinggi 5 cm. ETP lebih dipengaruhi oleh faktor-faktor iklim seperti suhu, kelembapan, dan radiasi matahari. Sedangkan ETA lebih dipengaruhi oleh faktor fisiologi tanaman dan unsur tanah (Asdak, 2010).
Nilai evapotranspirasi dapat ditentukan melalui pengukuran langsung maupun perhitungan. Secara
30
sederhana, pengukuran nilai evapotrans-pirasi dapat dilakukan secara langsung menggunakan alat ukur Lysimeter. Namun, lysimeter kurang praktis, baik dalam penggunaanya maupun biaya sehingga dilakukan berbagai pendekatan menggunakan persamaan empiris untuk menentukan nilai evapotranspirasi. Persamaan empiris tersebut diantaranya metode Thornthwaite, Blaney-Criddle,
Samani-Hargraeves, Prestley-Taylor,
Jansen-Haise, Penman, dan Penman-Monteith. Metode Thornthwaite
mengguna-kan data suhu udara dan faktor koreksi terhadap panjang hari dan lintang untuk menghitung evapotranspirasi potensialnya. Pada metode Blaney Criddle, untuk menghitung ETP diperlukan data suhu, kelembapan relatif, dan kecepatan angin. Jika data yang tersedia hanya data suhu dan radiasi matahari saja, maka untuk menghitung ETP dapat digunakan metode Hargreaves (Hargreaves, 1985). Metode Penman-Monteith adalah metode yang direkomendasikan oleh
Food and Agriculture Organization (FAO)
(http://www.fao.org/docrep/x0490e/x0 490e06.htm).
Sungai Cimanuk merupakan salah satu sumber daya air di wilayah Jawa Barat. Hulu sungai ini berada di Gunung Papandayan di Kabupaten Garut pada ketinggian 1200 m di atas permukaan laut. Sungai Cimanuk mengalir ke arah utara sepanjang 180 km hingga ke Laut Jawa di daerah Kabupaten Indramayu. Wilayah Sungai Cimanuk bersama dengan Sungai Cisanggarung memiliki potensi air (alami) sebesar 10242 juta m3/tahun atau 342,79 m3/detik. Daerah Aliran Sungai (DAS) Cimanuk terbentang dari Garut hingga Indramayu dengan luas 3584 km2 (Kepmen No. 267, 2010). DAS Cimanuk merupakan salah satu sumber daya air di Jawa Barat. Tidak semua stasiun cuaca yang terdapat di sepanjang DAS Cimanuk mempunyai alat untuk mengukur evapotranspirasi. Hal ini menyebabkan penelitian mengenai evapotranspirasi menjadi terbatas.
Penginderajaan jauh saat ini banyak digunakan untuk mengestimasi nilai parameter-parameter iklim seperti curah hujan dan temperatur. Teknik penginderajaan jauh dapat meluaskan wilayah pemantauan dan dapat dilakukan setiap waktu. Salah satu metode penginderaan jauh yang dapat digunakan untuk mengestimasi nilai evapotranspirasi adalah data Moderate
Resolution Imaging Spectroradiometer
(MODIS) (Jang, K., 2009; Yuan, W., 2010; Jin, Y., 2011). Pada makalah ini dikaji mengenai perubahan evapotranspirasi potensial (ETP) di DAS Cimanuk berbasis data MODIS.
2 METODE
Batas wilayah yang dikaji dalam makalah ini yaitu DAS Cimanuk yang terletak di 7,45⁰-6,42⁰ LS dan 107,6⁰-108,8⁰9 BT (Gambar 2-1). Data evapotrans-pirasi diperoleh dari MODIS. MODIS merupakan salah satu instrumen yang dibawa oleh satelit Terra yang diluncurkan pada Desember 1999. MODIS memiliki sensor multispektral yang terdiri dari 36 kanal. Sensor ini mempunyai beberapa resolusi spasial yaitu 250 m (untuk kanal 1 dan 2), 500 m (untuk kanal 3-7), dan 1 km (untuk kanal 8-36) (https:// modis.gsfc.nasa.gov/). Data evapotrans-pirasi berada di kanal 16 (MOD16). Data ini memiliki resolusi spasial 1 km dan mencakup 109,3 juta km2 lahan vegetasi global dengan interval 8 harian, bulanan, dan tahunan. Data tersedia dari tahun 2000 sampai tahun 2014 (http://www. ntsg.umt.edu/project/mod16).
31
Data MOD16 dapat diunduh dari situs ftp.ntsg.umt.edu/pub/MODIS/ Mirror/MOD16 dan memiliki format
Hierarchical Data Format-Earth Observing System (HDF-EOS). Data yang digunakan
dalam penelitian ini adalah data bulanan. Selanjutnya dilakukan reproyeksi menggunakan MODIS Reprojection Tool (MRT) agar koordinat data sesuai dengan koordinat peta geografi (USGS EROS Data Center, 2012). Data HDF-EOS yang telah dilakukan reproyeksi kemudian diolah menggunakan software Open GrADS2.0.a9 untuk melihat variasi spasial dan temporalnya.
Data suhu permukaan diperoleh dari sensor AIRS yang juga terdapat pada satelit AQUA-TERRA. Data suhu permukaan ini diunduh melalui situs (http://acdisc.gsfc.nasa.gov/data/Aqua_ AIRS_Level3/AIRS3STM.006/).Di beberapa stasiun pengamat DAS Cimanuk hanya tersedia panci klas-A untuk mengukur evaporasi. Data evaporasi observasi diperoleh dari Badan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (BPDAS) Cimanuk. Namun, karena keterbatasan data yang tersedia hanya ada pada tiga stasiun pengamat dan hanya ada dari tahun 2012-2014.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai evapotranspirasi yang tersedia dalam set data MOD16 merupakan nilai evapotranspirasi yang dikembangkan oleh Mu et al. pada tahun 2007 berbasis perhitungan empiris Penman-Monteith (Mu, et al., 2007) yang kemudian disempurnakan dalam Mu et al. pada tahun 2011. Algoritma ET menggunakan data tutupan lahan, albedo, indeks luas daun, indeks vegetasi yang juga diperoleh dari MODIS serta data meteorologi harian dari NASA's Global
Modeling and Assimilation Office (GMAO).
Evapotranspirasi potensial (ETP) rata-rata dari tahun 2001-2014 untuk DAS Cimanuk yang diperoleh dari MODIS ditunjukkan pada Gambar 3-1. Terlihat bahwa untuk daerah bagian selatan (Kabupaten Garut) yang merupa-kan hulu dari Sungai Cimanuk memiliki nilai lebih rendah dibandingkan dengan daerah bagian utara (Kabupaten Indramayu dan Cirebon). Garut merupa-kan daerah dataran tinggi sehingga memiliki suhu permukaan lebih rendah dibandingkan dengan Indramayu dan Cirebon yang merupakan wilayah pesisir (Gambar 3-2). Salah satu faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah suhu. Suhu permukaan yang rendah mengakibatkan evapotranspirasi juga rendah.
32
Gambar 3-2: Suhu rata-rata dan topografi DAS Cimanuk
Gambar 3-3: Rata-rata ETP MODIS musiman Gambar 3-3 menunjukkan nilai
ETP rata-rata musiman dari tahun 2001-2014 sedangkan suhu rata-rata musiman ditunjukkan pada Gambar 3-4. Nilai ETP paling tinggi diperoleh pada bulan SON (September-Oktober-November).
Sedangkan nilai ETP minimum dicapai pada bulan DJF (Desember-Januari-Februari). Hal ini dapat disebabkan pada DJF suhu permukaan paling rendah sehingga ETP juga paling rendah.
33
Pada penelitian ini, untuk melihat variasi temporal ETP DAS cimanuk dipilih dua stasiun pengamat yaitu Leuwigoong (Kab.Garut) yang mewakili bagian selatan dan kantor Pengelolaan Sumber Daya Air-PSDA (Kab. Cirebon) yang mewakili bagian utara. Seperti yang terlihat pada Gambar 3-5, ETP di kantor PSDA lebih tinggi dibandingkan ETP di Leuwigoong. ETP dipengaruhi suhu, curah hujan, radiasi matahari, kecepatan angin, kelembaban udara, tekanan udara, lama penyinaran
matahari. Daerah Cirebon yang merupakan dataran rendah mempunyai suhu permukaan lebih tinggi dan kelembapan udara lebih rendah dibandingkan Garut yang merupakan dataran tinggi. Nilai ETP di stasiun pengamat PSDA Cimanuk sejak tahun 2010 mengalami penurunan sedangkan untuk stasiun Leuwigoong mengalami sedikit peningkatan. Dibutuhkan penelitian lebih lanjut untuk memahami fenomena tersebut.
Gambar 3-4: Rata-rata suhu permukaan DAS Cimanuk
Gambar 3-5: Perbandingan ETP MODIS untuk daerah Leuwigoong (Kab.Garut) dan Kantor PSDA Cimanuk (Kab.Cirebon) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 -Jan -01 1 -A gu st -01 1 -Mar -02 1 -O kt -02 1 -M ei -03 1 -D es -03 1 -Ju l-04 1 -Feb -05 1 -Sep -05 1 -Apr -06 1 -N o p -06 1 -Ju n -07 1 -Jan -08 1 -A gu st -08 1 -Mar -09 1 -O kt -09 1 -Me i-10 1 -De s-10 1 -Ju l-11 1 -Feb -12 1 -Sep -12 1 -Apr -13 1 -N o p -13 1 -Ju n -14