4 METODOLOGI
4.2 Metode Pengumpulan Data
4.2.1 Materi penelitian
Materi utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah data penginderaan jauh dari satelit NOAA-AVHRR hasil akuisisi Stasiun Bumi Satelit Lingkungan dan Cuaca LAPAN. Data NOAA-AVHRR yang digunakan adalah data time series mingguan selama 10 tahun yaitu dari tahun 1996 sampai dengan 2005, khususnya data NOAA-AVHRR kanal 4 dan kanal 5 (infra merah termal) yang dipergunakan untuk menentukan sebaran suhu permukaan laut (SPL). Untuk mendapatkan hasil perhitungan SPL yang baik, dilakukan 3 (tiga) kegiatan penting yaitu : (1) pemisahan data hasil akuisisi pada saat terjadi El-Nino; (2) pemilihan data yang bebas awan; dan (3) dilakukan cropping untuk cakupan data NOAA-AVHRR wilayah Jawa Timur.
Selain data SPL yang diperoleh dari data NOAA-AVHRR dan data kandungan klorofil-a bulanan yang diperoleh (download) dari situs internet http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/brpuse.pl, dalam penelitian ini juga digunakan:
1) Data kecepatan angin dan tinggi gelombang diperoleh dari laporan hasil survei di Selat Madura yang dilakukan oleh Dinas Hidrooseanografi – TNI AL. Data angin dan gelombang bulanan, dihasilkan dari perata-rataan data selama 10 tahun dan diperoleh dari Dinas Hidrooseanografi.
2) Data kedalaman laut Selat Madura dan perairan sekitarnya, yang dibuat berdasarkan peta kedalaman laut yang diterbitkan Dinas Hidrooseanografi nomor 1608 dan 1706.
3) Data feedback berupa lokasi penangkapan, jenis dan jumlah ikan hasil tangkapan yang diperoleh dari uji coba penerapan ZPPI di Selat Madura mulai Juli 2003 sampai dengan November 2005.
4) Data produksi perikanan tangkap dari statistik yang diterbitkan Dinas Kelautan dan Perikanan Kabupaten Situbondo, tahun 2002 - 2003.
5) Data hasil survei lapangan pada bulan September 2007 meliputi jenis alat tangkap, lokasi penangkapan, lama operasi penangkapan, dan penghasilan nelayan per trip penangkapan untuk PPI Pondok Mimbo, TPI Jangkar, PPT Besuki, PPI Probolinggo, PPI Pamekasan dan PPI Dungke – Sumenep.
Dalam perkembangan terakhir ini, satelit penginderaan jauh yang menggunakan Radar-SAR dilengkapi dengan sensor altimeter untuk mengamati ketinggian permukaan laut (sea surface height / SSH), dengan resolusi spasial 0,25o (27,5 km x 27,5 km). Karena resolusi spasial citra SSH yang bersifat global sehingga sangat bermanfaat untuk mendeteksi SSH di perairan laut yang luas seperti Samudera Hindia, namun tidak dapat dipergunakan untuk mendeteksi SSH Selat Madura karena merupakan perairan yang sempit dan dangkal.
4.2.2 Perhitungan suhu permukaan laut
Suhu permukaan laut (SPL) diperoleh dari hasil perhitungan menggunakan data penginderaan jauh satelit NOAA-AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration – Advanced Very High Resoltion Radiometer) 10 bit selama 10 (sepuluh) tahun, yaitu dalam periode Januari 1996 sampai dengan Desember 2005 hasil akuisisi Stasiun Bumi Satelit Lingkungan dan Cuaca LAPAN Pekayon, Jakarta Timur. Perolehan SPL berdasarkan data NOAA- AVHRR, dilakukan melalui proses sebagai berikut :
1) Pengadaan dan kompilasi data NOAA-AVHRR mingguan hasil akuisisi Stasiun Bumi Satelit Lingkungan dan Cuaca LAPAN selama 10 tahun yaitu dari tahun 1996 sampai dengan 2005;
2) Pemisahan data hasil akuisisi pada waktu kondisi normal dan hasil akuisisi pada waktu anomali iklim (terjadi El Nino);
3) Dilakukan cropping data hasil akuisisi pada waktu kondisi normal berdasarkan batas-batas yang ditentukan;
4) Dilakukan koreksi geometrik dan radiometrik terhadap semua data NOAA- AVHRR yang akan digunakan dalam penelitian dengan referensi batas-batas peta dasar skala 1:200.000;
5) Proses pengolahan data NOAA-AVHRR untuk mendapatkan citra sebaran SPL berdasarkan metode McMillin & Crossby (1984) yang biasa digunakan di LAPAN, dengan menggunakan data NOAA-AVHRR kanal infra merah termal 4 dan kanal 5 masing-masing dengan panjang gelombang 10,30 – 11,30 µm dan 11,50 – 12,50 µm.
Data NOAA-AVHRR yang diterima dan direkam dari satelit berbentuk nilai radiometer setiap pixel data yang biasa disebut dengan radiometer count atau
pixel count. Tahap pertama dalam perhitungan SPL adalah melakukan kalibrasi terhadap data digital setiap pixel data NOAA-AVHRR yang diterima langsung dari satelit dengan rumus berikut :
Ln = Sn Cn + In ...1 dengan Ln : radiasi setiap kanal radiometer; Sn : Koefisien slope; Cn :
radiometer count atau digital count setiap pixel; In : koefien intercept; dan n : masing-masing 4 untuk kanal 4 dan 5 untuk kanal 5. Selanjutnya setelah diperoleh nilai Ln masing-masing untuk kanal 4 dan kanal 5, dilakukan perhitungan
brighness temperature (temperatur kecerahan air laut) dinyatakan dengan TBn untuk masing-masing kanal (kanal 4 dan 5) dengan rumus sebagai berikut :
TBn = ] ) [ln(L a b n − ...2
dengan : TBn : Temperatur kecerahan air laut masing-masing kanal 4 dan kanal 5, sedangkan a dan b adalah nilai konstanta yang ditentukan berdasarkan panjang
gelombang kanal 4 dan 5. Nilai konstanta a dan b untuk kanal 4 dan kanal 5 dinyatakan dengan Tabel 6 berikut :
Tabel 6 Nilai konstanta a dan b untuk kanal 4 dan 5 sensor AVHRR Kanal Radimeter Sensor NOAA-AVHR Nilai Konstanta A Nilai Konstanta b Kanal 4 9,213623 -1347,375 Kanal 5 8,947998 -1229,813
Langkah selanjutnya, dilakukan perhitungan temperatur air laut (sea water temperature) yang didasarkan pada nilai temperatur kecerahan air laut (TBn) untuk masing-masing kanal radiometer dengan memasukkan nilai koreksi emisivitas air laut (e) yang nilainya 0,98. Persamaan yang dipergunakan untuk menghitung temperatur air laut dinyatakan dengan TWn sebagai berikut :
TWn )] 2 exp( 1 ln[ 2 n n n TB Y C e e Y C + − = ...3
Dimana : C2 : konstanta radiasi sinar matahari dengan nilai 1,438833 cmK; Yn : central wave number kanal infra merah jauh sensor AVHRR; Nilai Yn untuk kanal 4 dan kanal 5 masing-masing adalah 927,73cm dan 938,55cm.
Langkah terakhir adalah perhitungan SPL dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
SPL = TW4 + 2,702 (TW4 – TW5) – 273,582 ...4 Dengan : SPL = Suhu Permukaan Laut (Sea Surface Temperature) dalam derajat Celcius; TW4 = suhu air laut berdasarkan kanal 4; TW5 = suhu air laut berdasarkan kanal 5; 273 = adalah pengurangan nilai derajat Kelvin (pada 0o Celcius); dan 0,582 adalah koefisien koreksi.
Setelah diperoleh citra SPL dilakukan koreksi geometrik dan rektifikasi citra SPL sebagai berikut :
1) Melakukan koreksi geometrik citra SPL dengan titik-titik referensi pada peta dasar skala 1:200.000;
2) Melakukan rektifikasi semua citra SPL hasil akuisisi mingguan yang akan dikoreksi secara geomentrik dengan data yang sudah dikoreksi secara akurat sebagai citra referensi;
4.2.3 Data klorofil-a
Data klorofil-a sebagai indikator kesuburan perairan diperoleh dari internet http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/brpuse.pl karena di Indonesia belum ada sistem yang mampu menerima data dari satelit SeaWiFS secara langsung. Data SeaWiFS yang di download dari internet dan digunakan adalah data dengan waktu yang berkorelasi dengan data NOAA-AVHRR yang digunakan. Karena data yang di download dari internet bersifat global yaitu dalam area yang luas maka dilakukan cropping hanya pada daerah penelitian, sehingga dapat diperoleh citra sesuai dengan liputan dan skala citra untuk daerah penelitian. Nilai kandungan klorofil-a pada citra dibaca dengan cara membandingkan warna pada citra dengan warna pada legenda yang menyatakan konsentrasi klorofil dengan interval dari 0,1 – 5,0 mg/m3. Pengamatan konsentrasi klorofil-a di perairan laut dilakukan dengan cermat terutama untuk area perairan di wilayah pesisir. Hal ini sangat perlu untuk mencegah kerancuan antara kandungan klorofil-a yang dijadikan indikator tingginya kesuburan perairan dengan kekeruhan.
4.2.4 Data angin dan gelombang
Data arah dan kecepatan angin serta tinggi dan arah gelombang diperoleh dari Dinas Hidrooseanografi TNA-AL. Data angin dan gelombang di perairan laut yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah data peramalan gelombang yang didasarkan pada kecepatan angin, lama hembus angin dan fetch. Data arah dan kecepatan angin yang dipergunakan dibuat berdasarkan rata-rata bulanan arah dan kecepatan angin di perairan Selat Madura dan sekitarnya dari tahun 1998 sampai dengan tahun 2007. Tinggi gelombang diperoleh dari kecepatan angin yang disesuaikan dengan skala beaufort dan arah gelombang disamakan dengan arah angin. Data arah dan kecepatan angin yang diperoleh dari hasil rata-rata bulanan dimasukkan kedalam distribusi prosentase frekwensi sehingga didapat tinggi dan
arah gelombang yang dominan pada tiap-tiap bulannya. Data yang dipergunakan adalah rata-rata bulanan arah dan kecepatan angin di perairan Selat Madura dan sekitarnya dari tahun 1998 sampai dengan tahun 2007.
Arah dan kecepatan angin rata-rata yang diperoleh dari Dinas Hidrooseanografi TNL-AL. Kecepatan angin dikelompokkan menjadi 6 interval kecepatan dalam satuan knot yaitu antara 0 - 1 knot, 1 – 3 knot, 4 – 6 knot, 7 – 10 knot, 11 – 16 knot dan lebih besar dari 17 knot. Tinggi gelombang rata-rata dibagi menjadi 5 interval dalam satuan meter yaitu 0; 0,1 – 0,5; 0,6 – 1,0; 1,1 – 1,5; dan > 1,5 meter. Arah angin dan gelombang dibagi menjadi 8 arah yaitu utara, timur laut, timur, tenggara, selatan, barat daya, barat, dan barat laut.
4.2.5 Data kedalaman Selat Madura
Data kedalaman perairan laut diperoleh dari peta kedalaman laut buatan Dinas Hidrooseanografi TNI AL sesuai dengan skala yang tersedia. Data kedalaman perairan ini digunakan untuk mendukung analisis daerah-daerah yang potensial terjadinya penaikan massa air laut yang disebabkan oleh terjadinya perubahan kedalaman dasar laut. Karena gradasi kedalaman kawasan Selat Madura antara di sisi timur yang berbatasan dengan Laut dan Selat Bali dengan perairan di utara Situbondo ke arah barat maka isobath dibuat tidak liner, tergantung pada karakteristik kedalaman perairan. Gradasi kedalaman sebelah timur dengan isobath 1.000 meter, 500 meter, dan 200 meter. Gradasi kedalaman Selat Madura yang masuk dalam kategori perairan dangkal mulai utara Pondok Mimbo dengan kedalaman 100 meter ke arah barat sampai kedalaman 10 meter dibuat isobath dengan gradasi 10 meter.