Penerapan Model Analitik Gash untuk Pendugaan Intersepsi dan Evaporasi Harian pada Kawasan Hutan Percobaan Dramaga

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK P E m U G a N

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARMN

PADA MAWASAN

W T A N

PERCOBAAN D

GA

Freddy Barangan Siantnri

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN

NIETEOROLOGX

FAKULTAS MATEMATMA

DAN

E M U PENGETAB(Um

ALAM

INSTITUT

PERTANIAN

BOGOR

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK PENDUGAAN

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARIAN

PADA

KAWASM

EIUTAN

PERCOBM

D

AGA

Freddy Barangan Sianturi

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mempemleh gelar Sarjz~na

Sains

pada Fakultas Matematika dan I h u Pengetahuan Alanc

Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN GEOFISIKA

DAN

NIETEOROLOGI

FAKOLTAS MATEMATIKA DAN E M U PENGETAEnJAN &AM

INSTITUT PERT

BCB68R

Judul

:

Penerapan Model

Analitik

Gash Untuk

Pendugaan intersepsi

Dan

Evaporasi

Harian Pada Kawasan

Hutan

Percobaan Dramaga

Narna

:

Freddy

Barangan

Sianturi

NRP

:

G24104006

Menyetujui,

h

Dosen Pembiibing

A

I

Dosen PembiniJimg

I1

Prof.

Dr. Ir. Daniel ~ ~ v a r s o

NIP.

130804892

Alam

The

LORD

will Lead us

... .!!

(NIV, Numbers 14 : 8)

Everything beautijitl

in its

Time

...

(NII:

Ecclesiates 3 : 11)

Freddy Barangan Sianturi. Penerapan Model Analitik Gash Untuk P e n d n ~ p n Intersepsi dan Evaporasi Harian Pada Kawasan Hntan Percobaan Dramaga Dibimbing olch Prof. Dr. Daniel

Intersepsi merupakan bagian dari hujan yang tertahan oleh tajuk tanaman yang selanjutnya secara alami akan menguap kembali ke atmosfer, sehingga tidak ntencapai pennukaan tanah. Salah satu metode pengukumn besamya hujan yang terintersepsi tajuk tanaman adalah dengan metode pendebtan neraca air. Dengan mengetahui besamya hujan sebelum melewati kanopi (hujan bruto) dan hujan setelah melewati kanopi (hujan neto) maka dapat diketahni besamya hujan yang terintersepsi.

Metode lain yang dapat diynakan dalam menduga besamya intersepsi adalah metode analitik Gash. Penentuan besamya komponen-komponen yang digunakan dalam metode analitik Gash menjadi faktor penting keakuratan model dalam mendekati (menduga) nilai intersepsi hasil ohsewasi. Komponen-komponen model Gash sendiri diperoleh dari karakter vegetasi, cuaca dan intersepsi bwasan penelitian seperti porositas, kapasitas simpan tajuk dan batang, input baton& laju evaporasi serta intensitas hujan. Selain itu. besamya intersepsi jeluk hujan oleh tajuk tanaman dapat jnga diietahui dengan menghitung besamya evaporasi potensial di kawasan tersebut.

Dari hasil pengukuran selama delapan bnlan penelitian diperoleh E~njan bruto sebesar 830.6 mm dan hujan neto sebesar 526.87

mm

yang berasal dari curahan tajuk sebesar 514.53 mm (61.59%) dan aliran batang sebesar 12.34 mm (1.49%). Sehingga diperoleh intersepsi hujan oleh kanopi hutan sebesar 36.56%.

Besamya nilai intersepsi hasil model analitik Gash adalah sebesar 337.37 mm (40.62%), dengan curahan tajuk sebesar 486'46 mm (58.57%) dan aliran batang sebesar 6.77 mm (0.82%). Besamya komponen-komponen model yang digunakan adalab 0.14 nntuk porosltas tajuk, 0.05 mm dan 0.25 mm besamya kapasitas simpan tajuk dan kapasitas simpan baton& d m 0.04 nilai koefisien input batang. Rata-rata intensitas hujan kawasan penelitian selama pengamatan sebesar 19.29 mmljam dengan laju evaporasinya sebesar 7.45 d j a m . hujan yang dibutuhkan cu~tuk

memenuhi kapasitas simpan tajuk dan batang masing-masing sebesar 0.08 mm dan 6.25 rnm. Hasil perhitungan dengan model analitik Gash yang berupa intersepsi, curahan tajuk d m aliran batang per kejtdian hujan tidak jauh berbeda dengan hasil o b s e m i di lapagan.

Pendugaan intersepsi hujan melalui pendekatan nilai evaporasi potensial ltarian hasilnya jauh berbeda. Intersepsi hujan cenderung tebih besar nilainya dibandimgkan dengan evaporasi

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK P E m U G a N

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARMN

PADA MAWASAN

W T A N

PERCOBAAN D

GA

Freddy Barangan Siantnri

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN

NIETEOROLOGX

FAKULTAS MATEMATMA

DAN

E M U PENGETAB(Um

ALAM

INSTITUT

PERTANIAN

BOGOR

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK PENDUGAAN

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARIAN

PADA

KAWASM

EIUTAN

PERCOBM

D

AGA

Freddy Barangan Sianturi

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mempemleh gelar Sarjz~na

Sains

pada Fakultas Matematika dan I h u Pengetahuan Alanc

Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN GEOFISIKA

DAN

NIETEOROLOGI

FAKOLTAS MATEMATIKA DAN E M U PENGETAEnJAN &AM

INSTITUT PERT

BCB68R

Judul

:

Penerapan Model

Analitik

Gash Untuk

Pendugaan intersepsi

Dan

Evaporasi

Harian Pada Kawasan

Hutan

Percobaan Dramaga

Narna

:

Freddy

Barangan

Sianturi

NRP

:

G24104006

Menyetujui,

h

Dosen Pembiibing

A

I

Dosen PembiniJimg

I1

Prof.

Dr. Ir. Daniel ~ ~ v a r s o

NIP.

130804892

Alam

The

LORD

will Lead us

... .!!

(NIV, Numbers 14 : 8)

Everything beautijitl

in its

Time

...

(NII:

Ecclesiates 3 : 11)

Freddy Barangan Sianturi. Penerapan Model Analitik Gash Untuk P e n d n ~ p n Intersepsi dan Evaporasi Harian Pada Kawasan Hntan Percobaan Dramaga Dibimbing olch Prof. Dr. Daniel

Intersepsi merupakan bagian dari hujan yang tertahan oleh tajuk tanaman yang selanjutnya secara alami akan menguap kembali ke atmosfer, sehingga tidak ntencapai pennukaan tanah. Salah satu metode pengukumn besamya hujan yang terintersepsi tajuk tanaman adalah dengan metode pendebtan neraca air. Dengan mengetahui besamya hujan sebelum melewati kanopi (hujan bruto) dan hujan setelah melewati kanopi (hujan neto) maka dapat diketahni besamya hujan yang terintersepsi.

Metode lain yang dapat diynakan dalam menduga besamya intersepsi adalah metode analitik Gash. Penentuan besamya komponen-komponen yang digunakan dalam metode analitik Gash menjadi faktor penting keakuratan model dalam mendekati (menduga) nilai intersepsi hasil ohsewasi. Komponen-komponen model Gash sendiri diperoleh dari karakter vegetasi, cuaca dan intersepsi bwasan penelitian seperti porositas, kapasitas simpan tajuk dan batang, input baton& laju evaporasi serta intensitas hujan. Selain itu. besamya intersepsi jeluk hujan oleh tajuk tanaman dapat jnga diietahui dengan menghitung besamya evaporasi potensial di kawasan tersebut.

Dari hasil pengukuran selama delapan bnlan penelitian diperoleh E~njan bruto sebesar 830.6 mm dan hujan neto sebesar 526.87

mm

yang berasal dari curahan tajuk sebesar 514.53 mm (61.59%) dan aliran batang sebesar 12.34 mm (1.49%). Sehingga diperoleh intersepsi hujan oleh kanopi hutan sebesar 36.56%.

Besamya nilai intersepsi hasil model analitik Gash adalah sebesar 337.37 mm (40.62%), dengan curahan tajuk sebesar 486'46 mm (58.57%) dan aliran batang sebesar 6.77 mm (0.82%). Besamya komponen-komponen model yang digunakan adalab 0.14 nntuk porosltas tajuk, 0.05 mm dan 0.25 mm besamya kapasitas simpan tajuk dan kapasitas simpan baton& d m 0.04 nilai koefisien input batang. Rata-rata intensitas hujan kawasan penelitian selama pengamatan sebesar 19.29 mmljam dengan laju evaporasinya sebesar 7.45 d j a m . hujan yang dibutuhkan cu~tuk

memenuhi kapasitas simpan tajuk dan batang masing-masing sebesar 0.08 mm dan 6.25 rnm. Hasil perhitungan dengan model analitik Gash yang berupa intersepsi, curahan tajuk d m aliran batang per kejtdian hujan tidak jauh berbeda dengan hasil o b s e m i di lapagan.

Pendugaan intersepsi hujan melalui pendekatan nilai evaporasi potensial ltarian hasilnya jauh berbeda. Intersepsi hujan cenderung tebih besar nilainya dibandimgkan dengan evaporasi

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK P E m U G a N

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARMN

PADA MAWASAN

W T A N

PERCOBAAN D

GA

Freddy Barangan Siantnri

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN

NIETEOROLOGX

FAKULTAS MATEMATMA

DAN

E M U PENGETAB(Um

ALAM

INSTITUT

PERTANIAN

BOGOR

PENERAPAN MODEL ANALITIK GASH UNTUK PENDUGAAN

INTERSEPSI DAN EVAPORASI

HARIAN

PADA

KAWASM

EIUTAN

PERCOBM

D

AGA

Freddy Barangan Sianturi

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mempemleh gelar Sarjz~na

Sains

pada Fakultas Matematika dan I h u Pengetahuan Alanc

Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN GEOFISIKA

DAN

NIETEOROLOGI

FAKOLTAS MATEMATIKA DAN E M U PENGETAEnJAN &AM

INSTITUT PERT

BCB68R

Judul

:

Penerapan Model

Analitik

Gash Untuk

Pendugaan intersepsi

Dan

Evaporasi

Harian Pada Kawasan

Hutan

Percobaan Dramaga

Narna

:

Freddy

Barangan

Sianturi

NRP

:

G24104006

Menyetujui,

h

Dosen Pembiibing

A

I

Dosen PembiniJimg

I1

Prof.

Dr. Ir. Daniel ~ ~ v a r s o

NIP.

130804892

1. PENDAHULUAN intensitas hujan yang diperoleh dari hasil analisis data lapangan.

1.1 Latnr Belakang

Intersepsi hujan oleh tajuk tumbuhan merupakan bagian dalam siklus hidrologi yang memiliki peranan penting dalam memperlambat dan mengurangi hujan menjadi aliran permukaan. Makna intersepsi disini adalah bagian dari hujan yang tertahan oleh tajuk tumbuhan untuk beberapa saat dan karena proses fisis kembali ke atmosfer atau "hilang" melalui proses evaporasi. Bebernpa penelitian tentang intersepsi menemukan besamya intersepsi hujan oleh tajuk hutan dapat mencapai 10

-

35% dari hujan bruto (Wright et al., 1990; Whitehead and Kelliher, 1991; Thimonier, 1998; Zhang et al., 2005). Bahkan dibeberapa daerah intersepsi dapat mencapai 50% dari hujan bruto (Calder, 1990; Lankreijer et al., 1993).

Salah satu penyebab berkurangnya atau "hilangnya" sejumlah air yang tertahan oleh tajuk tumbuhan adalah akibat adanya proses evaporasi yang terjadi pada saat itu. Proses evaporasi pada tajuk tumbuhan bisa terjadi karena kondisi atmosfer yang belum mencapai kondisi jenuh. Selama kondisi atmosfer behnn jenuh maka proses evaporasi air hujan yang terintersepsi

akan terus terjadi.

Selain model analitik Gash yang digunakan untuk menduga besamya intenepsi, metode pentiekatan evaporasi potensial Penman-Mlonteith jugs diiitsertakan untuk melibat seberapa besar hujan yang tertahan tajuk tumbuhan di evaporasikan kembali ke atmosfer.

Penelitian ini dilakukaii di kawasan hutan percobaan Dramaga Bogor dengan tujuan untuk meugetahui besamya intersepsi hujan oleh tajuk hutan &&lam kawasan penelitian serta melakukan perbandigan h a i l observasi dengan keluaran model Gash dalam memprediksi besamya intersepsi hujan oleh tajuk hutan.

1.2 Tujuan

Tujuan dilakukannya penelitian ini antara lain :

1. Melakukan p e n g u k m hujan hruto dan hujan net0 untuk mengetahui besamya intersepsi hujan oleh tajuk hutan.

2. Pengynaan model dalam menduga besamya intersepsi.

3. Menduga intersepsi hujan oleh tajuk hutan melalui evaporasi potensial harian.

Besamya intersepsi baru dapat diketahui setelah diketahui besamya hujan sebelum dan sosudah tajuk tumbuhan dari hasil pangukuran langsung. Namun karena sifat tajuk tumbuhan relatif tidak berubah dari waktu ke waktu khususnya pada kawasan hutan maka besamya intersepsi dapat diduga dari model yang ada. Model analitik telah sering digunakan dalam menduga nilai interepsi dan hasilnya sangat sukses dalam memprediksi besanya hujan yang terintersepsi pada kawasan yang luas termasuk baik itu dalam hutan tipe berdaun jarum maupun berdaun lebar, hutan hujan tropis maupun hutan semi- arid (Leyton et al., 1967; Lloyd et al., 1988; Hutjes et al., 1990; Dykes, 1997; Valente et al., 1997; Jackson, 2000; Price and Carlyle- Moses, 2003).

11. TlNJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian lntersepsi

Memahami mekanisme dan pengaruh intersepsi air hujan oleh tajtlk tumbuhan mempakan awal dari pemhelajaran terhadap pendayagunaan atau manajemen swnber daya air dalam ekosistem mahluk hidup, seperti analisis siklus hidrologi, penanggulangan banjir, antisipasi daerah rawan longsor, serta analisis distribusi konsenttasi polutan (Clements, 1971; Monokram, 1979; Sanders,

1986; American Forest, 1996).

Dalam kaitannya dengan penanganan banjir, intersepsi air hujan oleh tajuk tumbuhan atau kanopi akan memperlambat serta mengurangi volume air hujan yang akan menjadi air permukaan. Begitu juga dengan peluang tejadinya longsor maupun erosi tanah. Intersepsi air hujan akan mereduksi kemampuan air dalam memecah ikatan antar partikel tanah karena pengurangan besamya momen tumhukan oleh partikel hutir air hujan oleh kanopi.

lntersepsi air hujan adalah bagian air hujan yang tidak mencapai permukaan tanah karena tertahan oleh kanapi atau tajuk tumbuhan dan kemudian bilang akibat adanya penguapan. Hasil penelitian terdahulu menunjukkan besarnya intersepsi untuk berbagai jenis tajuk tumbuhan berkisar antara 10

-

40%

dari

hujan bmto (Dingman, 1994).

Pengukuran besamya air intersepsi tidak dapat dilakukan secara langsung. Untuk mengetahui besamya air yang terintersepsi dapat dilakukan dengan pendekatan neraca air. Dengan mengetahui besamya hujan bmto dan hujan neto maka dapat diketahui besamya air yang terintersepsi. Hujan bmto adalah hujan sebelum melewati tajuk tumbuhan,

sedangkan hujan net0 adalah hujan setelah melewati kanopi yang kemudian akan membentuk a l i i pennukaan. Pada kawasan bervegetasi, hujan neto berasal dari curahan tajuk dan a l i i batang.

Dalam pengertiannya, komponen curahan tajuk adalah bagian hujan bmto yang menyentuh tajuk tumbuhan dan jatuh ke tanah setelah tajuk tersebut jenuh air. Jenuh beratti air yang tertampung oleh tajuk tumbuhan sudab lebih besar dari kemampuan tajuk dalam menyimpan air. Crockford dan Richardson (1990) menambahkan bahwa

bagian dari hujan bruto yang 1010s tanpa melewati tajuk tumbuhaa yang kemudian disebut porositasjuga termasuk curahan tajuk.

Aliran batang mempakan bagian dari hujan bmto yang mengalir t u r n ke permukaan tanah mengikuti s t r u b tubuh tumbuhan (cabang dan batang tanaman). Pada dasarnya besarnya aliran batang dipengaruhi oleh besamya bagian hujan yang menjadi masukan bagi hatang yang kemudian disebut input hatang dan kapasitas simpan air oleh batang. Hasil pengukuran Xiao el a1 (2000) terhadap besamya curahan tajuk pada pohon ek (Cork Oak tree, Qttercus suber) mencapai 55 % dan aliran batmgny:~ sebesar 15 % dari hujan bmto.

2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi intersepsi

Secara umum, faktor-faktor yang UIempenga~hi besamya hujan neto juga mempengaruhi besamya nilai intersepsi hnjan oleh tajuk tumbuhan. Terdapat dua faktor penting penyebab variabilitas nilai intersepsi. Faktor pertama adalah &ktor cuaca khususnya k d e r i s t i k hujan seperti besamya hujan, durasi kejadian hujan dan intensitas hujan. Fakior cuaca yang lain seperti kecepatan angin, evaporasi juga m t mempengamhi besamya intersepsi di hebetapa jenis hutan. Faktor kedua yang lid& kalah pentiugnya adalah karakteristik vegetasi.

2.2.1 Fakror Cuaca

Salah satu karakteristik hujan yang mempengaruhi hesamya intersepsi adalah intensitas hujan. Gomez el a1 (2002) melaporkan bahwa korelasi hubungan antara intensitas hujan berbanding

IUNS

terhadap aliran batang. Intensitas hujan yang tinggi akan mempercepat penjenuhan kapasitas simpan tajuk (Calder, 1991; Cameron, 2007).

2.2.2 Faktor vegetasi 2.3 Model anaiitik Gash

Pengaruh faktor vegetasi terhadap niiai intersepsi terlihat dari besar kecilnya hujan net0 seperti curahan tajuk dan a l i i batang. Besanya curahan tajuk dan a l i batang masing-masing ditentukan oleh arsitektur dan densitas tumbuhan, pola perhnnhuhan dan perkembangan tumbuhan, karekteristik permukaan daun dan batang serta tinggi tanaman.

Curahan tajuk selain dipengaruhi oleh hujan bmto dipengaruhi juga oleh kapasitas simpan air oleh tajuk, sedangkan besamya kapasitas simpan tajuk dipengamhi oleh arsitektur tumbuhan (Asdak et a[,. 1988b). Nilai kapasitas tajuk

(mm)

berkisar antam 0.6 mm

-

1.8

mm

untuk kawasan hutan (Whitehead dan K e l l i , 1991;

Navar

and Bryan, 1994). Bahkan untuk hutan berdaun jarum kapasitas simpan tajuk dapat mencapai 2.5 mm (Bruijnzeel dan Wiersun, 1987, Waterloo et al., 1999; Klassen et al., 1998).

Nilai kapasitas simpan tajuk yang sangat bervariasi untuk setiap kejadian hujan (Robin, 2003) dinilai konstan dalam satu kejadian hujan. Kapasitas tajuk cenderung meningkat pada kondisi hujan ringan (Calder, 1990; 1996). Nilai minimum dari kapasitas tajuk menunjukkan bahwa tingkat evaporasi dari hujan yang terintersepsi adalah kecil.

Sama seperti cunhan tajuk, besamya a l i i batang juga dipengaruhi oleh kapasitas simpan batang yang nilainya berbeda untuk setiap jenis tanaman. Besarnya volume maupnn aliran batang dipenggaruhi oleh

ukum individu pohon seperti diamter

permukaan tajuk dan diameter batang

serta

vm'asi d a i kapasitas simpan batang setiap pohon (Jackson, N.A., 2000).

Hal lain di luar karaktersitik hujan, karakteristik tumbuhan dan karakteristik kawasan penelitian yang mempengaruhi penelitian intersepsi adalah instrumen yang dipakai dalam mengukur hujan bmto dan hujan neto. Galat dari alat menjadi suatu ha1 yang krusial dalam penelitian intenepsi (Calder, 1990). Sevruk (1986) memperkirakan besamya galat yang diakibatkan oleh alat sebesar 2

-

lo%, dan Cmckford dan Richardson (1990) menduga galat dari alat dapat mencapai 20 %.

Penggunaan model analitik Gash dalam menduga besamya intersepsi telah hanyak dimanfaatkan oleh beberapa peneliti hidxologi sebelumnya di berbagai belahan dunia (Jackson N.A, 2000; Zhang et

al.,

2005; Moses, 1999; Asdak ef at., 1998). Terdapat dua model yang dikeluarkiln Gash. Model asli @emma) Gash digunakan untuk kawasan yang tutupan kanopinya sama dengan loo%, sedangkan model revisi Gash digunakan untuk kawasan yang tutupan kanopinya kurang dari 100%.

Beberapa asumsi yang digunakan dalam model analitik Gash (1978) antara lain :

a. Hujan yang tejadi dianggap telah dapat mewakili serangkaian kejadian hujan yang ada. Dengan kata lain hanya ada satu kejadian hujan d a l m satu hari.

J i i

dalam satu hari tejadi lebih dari satu kali kejadian hujan maka selang waktu antara hujan yang satu deugan hujan yang lainnya dianggap cuhup lama ~mtuk mengeringkan tajuk.

b. Laju evaporasi dan intensitas hujan bersifat konstan selarna hujan dan ada kemungkian akan tetap konstan pada semua kejadian hujan pada periode yang sama.

c. Nilai evaponsi dari batang yang jenuh dipertimbangkan untuk diabaikan.

Penggunaan model diluar asumsi menurut Gash akan memperbesar error dalam menduga dan menganalisis setiap kejadian hujan.

Hal yang utama &lam penerapan Model Analitik Gash adalah penentuan besamya komponen-komponen penyusun model. Dalam model analitik Gash terdapat tiga kelompok komponen penyusun model (Gash, 1978) yaitu kelompok vegetasi, kelompok cuaca dan kelompok intersepsi. Yang termasuk dalam kelompok vegetasi antara lain koefisien porositas atau free throughfall coeflcienf @), kapasitas simpan tajuk atau canopy storage capacity (S), input batang atau koefisien partisi aliran batang atau stemfIow partitioning coeflcient @,), kapasitas simpan batang atau tnink storage capacity (S,), koefisien intersepsi (I-p- p,). Kelompok

untuk memenuhi kapasitas simpan batang ( p a .

Penerapan model analitik Gash yang dilakukan Navar (1994) di kawasan semak belukar daerah timur laut Mexico menghasilkan nilai rata-rata kapasitas simpan tajuk sebesar 0.87 dari kisaran 0.39 - 1.59 mm, porositas tajuk sebesar 0.25, input batang sebesar 0.008 dan kapasitas simpan batang sebesar 0.024 mm. Rata-rata laju evaporasi di kawasan tersebut sama dengan 2.95 mmljam dan rata-mta intensitas hujan sekitar 13.52 mmljam. Besamya hujan (mmf yang dibuhhkan untuk mengisi penuh kapasitas simpan tajuk (P',) adalah 1.39 mm.

Dari

komponen-komponen model tersebut maka diketahui total air intersepsi yang hilang atau terevaporasi yaitu sebesar 67.82 mm yang bersumber dari evaporasi pada saat proses pembasahan tajuk sebesar 2.72 mm, evaporasi dari tajuk yang jenuh selama hujan sebesar 47.96 mm, evaporasi setelah hujan selesai 14.79 mm, dan evapomi dari batang sebesar 2.36 mm.

Galat pendugaan komponen yang berasal dari laju evaporasi rata-rata sebesar 17.74 mm, koefisien kapasitas simpan tajuk 2.30 mm dan porositas tajuk sebesar 0.80 mm serta proporsi dari hujan bruto yang menjadi aliran batang sebesar 9.91 mm. Penyumbang galat terbesar adalah laju evaporasi rata-rata Saat pertama kali model ini digunakan tahun 1975 dan 1976, Gash tidak menemnkan adanya korelasi yang signifkm antara dan l?

clan

perbedaan antara nilai intersepsi basil observasi dan keluaran model terbesar adalah

16 mm.

Penelitian intersepsi hujan oleh tajuk hutan yang dilakukan Zhang et a1 (2005) dengan menggunakan model analitik Gash di hutan campumn di China memperoleh nilai kapasitas simpan tajuk antara 1.1 mm di

musim semi dan dingin sampai 1.7

mm

di

musim panas. Koefisien porositas hutan tersebut 0.27 dan koefisien aliran batang sebesar 0.03. Peneliti sebelumnya mempmkirakan bahwa kapasitas simpan tajuk untuk hutan berdaun j a m sebesar 0.3

-

2.4 mm (Klaassen et al., 1998 ; Waterloo et al.,

1999), hutan berganti daun sekitar 0.5

-

2.5 (Bmijnzeel and Wiersum, 1998).

2.4 Pendugaan Evaporasi

Air hujan yang tertahan di tajuk tumbuhan akan mengalami evapomi yang dapat te jadi sepanjang kejadian hujan sampai kondisi atmosfer jenub. Beberapa penerapam model yang pemah dilakukan dalam menduga besamya intersepi bujan nlenyebutkan bahwa besamya intersepsi bujan dipengarohi oleh evapomi dan kapasitzw simpan tajuk (Misalnya Kutter, 1971; Gash, 1979; Mulder, 1985; Calder,1986).

Pada saat hujan ringan (permulaan hujan), sebagian dari hujan tersebut akan tertahan tajuk dan mengisi kapasitas simpan tajuk. Selama tajuk tumbuhan belum jenuh maka hujan akan terus tertahan oleh tajuk. Ketika tajuk jenuh, sebagian besar

akan

jatuh atau dialirkan menuju

petmukan

tanah. Dalam kondiii seperti ini intersepsi hujan dapat meningkat karena proses evaporasi selama hujan.

Navar et a1 (1999) menggunakan model analitik Gash untuk menduga besamya laju penyapan

dari

tajuk tumbuhan yang basah. Adapun Thom dan Oliver (1977) menggunakan evaporasi potensial untuk menggambarkan besamya intersepsi dan transiprasi dalam suatu kawasan.

Ada banyak metode yang sering digunakan untuk memprediksi besamya evaporasi potensial. Dari metode yang paling sederhana sampai metode yang palimg kompleks. Predihi besamya evaporasi dengan metode Panci adalah metode yang paling sederhana yang banya mernbnluhkan satu data iklim yaitu evaporasi panci. Mctode Penman- Monteith adalah salah satu metode prediksi evaporasi potensial yang kompleks clan paling banyak digunakan (James, 1988). Thom dan Oliver (1977) juga memakai metode Penman untuk menghitung evaporasi potensial harian dalam menduga besarnya intersepsi. Zhang et

111. BAHAN DAN METODE laju aliran air yang masuk ke bejana sama

dengan no], sedangkan kalibrasi diiamis

I

bertujuan untuk mendapat volume air ketika

bejano dioliri air.

~

I

Bejana be jungkit dibuat berdasarkan I

3.1 Lokasi Penelitian

konsep kesetimbangnn. Serara fisik, setiap sisi Penelitian dilakukan di kawasan hutan

bejana memiliki ukuran yang sama, Oleh percobam Dramaga,

Desa

Situ _{karena itu diharapkan volume air yang dapat}

Kecamatan

Kabu~aten

ditampnng masing-masing sisi bejma juga Propinsi Jawa barat. Hutan pcrcobaan ini

sama. Pengukuran volume bejana statis pads ketinggan 190 m d ~ ' , dengan luas _{d i l h k a n dengan}

cars

_{menllangkan ke} totalnya sekitar 60 Ha. Disekitar hutan

masing-masing

sisi bejaua, Volume bejana terdapat 4 danau b u a h yaih Danau Situ _{Mlume saat bejans tepat menjugkit.} Leu& S i b Gede, Situ Panjang dan Situ

Jika laju air yang ke suab bejana

Burung' Keempat tersebut jhya adalah Q _{(mVs) dan dialiri selama T}

(s), maka

masih dalam radius 5 km. _{volume air total yang masuk ke bejana adalah}

Pengamatan unsur-unsur cuaca di kawasan (Calder

dan

Kidd 1978, diacu dalam

hutan percobaan telah dilakukan sejak tahun Murdiyarso dan Tanfik 2008)

1

1976 ileh Badan Meteorologi

dan

~eofisika. Berdasarkan data yang telah mereka himpun,

curah hujan tertinggi untuk kawasan ini te jadi

pada hulan Januari (>400 mm) dan curah hujan terendah terjadi di bulan Agustus (200

-

250 mm). Lama penyinaran, terlama pada bulan Agustus (>SO%) dan terendah pada bulan Januari (GO%). Penyapan tertinggi terjadi di bulan September

(*

4.1

-

4.3 mm)

dan terendah terjadi di bulan Februari (3.1 mm). Kelembaban tertinggi terjadi di bulan Januari (88

-

90%) dan terendah di bulan Agustus (80 %).

Hutan percobaan Dramaga memililci kurang lebii 72 jenis tumbuhan kayu kens

seperti Cinnamomum parfhenoglon, Pinm

merkusii, Acacia mongium, Litsea garciae, Shorea selenica, Tectona grandis dan lain sebagainya. Tinggi rata-rata pohon-pohon tersebut kurang lebih 25 meter, tebal tajuknya sekitar % tinggi tanaman, diameter baiang sekitar 0.097 m

-

1,65 m.

3.2 Kalibrasi Penakar

Sebelum d i p a k a n untuk mengukur cumhan tajuk dan a l i batang di lapangan, bejana berjungkit hams terlebii dahulu melewati proses kalibrasi. Proses kalibrasi dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh volume sisi bejana dan resolusi setiap jungkitannya serta unluk mengetabui tingkat keakuratan pengukuran dari bejana be jungkit yang akan digunakan.

Proses kalibrasi bejana berjungkit

dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah kalibrasi statis. Kalibrasi statis adalah proses pengukuran volume bejana pada saat

Penggunaan bejana be jungkit dalam pengukuran akan memperigaruhi volume air total. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan wakh~ serk pengaruh dari lamanya waktu yang dibuhlhkan pada saat bejana berpindah posisi (I), sehingga diperoleh (Calder dan Kidd 1978, diacu dalam Murdiyano dan Taufik 2008)

J i i

volume rata-rata sisi hejana Yo maka volume air yang tertampung setelah n jungkitan Vn adalah

Bentuk lain dari persamaarr (3) yaihl

Dengan substitusi persamaan 1 ke persamaan 4 maka diperoleh

-

-

-V,'+t

...

n

Q

(5)

Persamaan 5 diatas menunjukkan bahwa

waktu antar jungkitan

(:)

dipengaruhi oleh kebalikan dari laju aliran

ak.

Hubungan diatas identik dengan hubungan regresi l i e a r sederhana dimana besamya variabel tidak bebasnya (vf dipengaruhi oleh besamya variabel bebas x.

y=ax+b

...

(6)

intersep b mempakan wakhl rata-rata yang diperlukan bejana untuk berjungkit atan berpindah posisi (t). Resolusi per jungkitan bejana (mm) diketahui setelah membagi volume air yang t e ~ k ~ r dengan luas bidang penampung air yang digunakan.

3.3 Peralatan Pengukur Hujan dan Pemasangan di Lapangan

Besar kecilnya intersepsi hujan oleh tajuk tumbuhan dapat diketahui setelah besar hujan bmto dan netonya juga diketahui. Hujan bmtb dan intensitasnya diukur dengan penakar hujan otomatis yang ditempatkan di tengah- tengah daerah penelitian di l u x jangkauan tajuk tumbuhan. Penakar hujan yang digunakan adalah penakar hujan bejana berjungkit atau tipping bucket dan setiap jungk'ttan pada penakar ini memiliki resolusi

sama dengan 0.2 mm.

Mengukur hujan neto berarti mengukw besamya bagian hujan bmto yang mencapai pemukaan tanah dan menjadi air pemukaan. Sumber hujan neto berasal dari curahan tajuk dm arban batang. Aiat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya curahan tajuk maupun aliran batang sama seperti slat ukur hujan bmto perbedaamya terletak pada ukuran bejananya.

Curahan tajuk ditampung dalam lima pipa PVC berdiametet 15 cm yang telah dibelah

dua, sehingga masing-nrasing pipa PVC memiliki luas 0.3 m2. Pipa PVC ditopang oleh sepasang penyangga yang tingginya S l m dari pemnkaan tanab dan diletakkan secara acak di bawah tajuk tanaman. Air yang tertampung di setiap pipa PVC tersebut akan dialirkan menuju bejana berjungkit melalui selang air berdinmeter 1.27 cm. Pada bejana berjungkit telah terpasang sehuah sensor yang &pat mengirimkan sinyal ke sebuah elektronik yang telah dihubungkan dengal sebuah komputer kecil (PDA). Smyal yang diiirim oleh sensor tercatat di PDA. Sirryal yang d i m bempa data waktu berjungkit bejana, intcwal waktu antara jungkitan sisi bejana dan tanda pengenal bejana be jungkit.

Sama seperti metode pengukumn curahan tajuk, pengukuran aliran batang juga mengguuakan bejana berjungkit dan PDA dalam menghitung besamya volume maupun jeluk air hujan yang turun melalui aliran batang. Perbedaanya adalah air yang mengalir di batag lagsung diaratxkan MedUjU bejana

bedungkit

Untuk menprunpulkan air yang mengalir di batang digunaican pipa plastik elastis berdiameter 2.54 c n ~ yang telah dibelah dan dililitkan di sekeliling batang. Bagian terendah diarahkan langsung ke bejana berjungkit melalui pipa plastik elastis berdiameter 1.27 cm. Gambar 1 adalah gambar peralatan yang dipakai di lapangan dan penempatannya di salah satu titik pengamatan. [image:62.595.84.496.174.805.2]

3.4 Prosedur pengukuran intenepsi dan penggunaan model analitik Gash

Setelah hujan, curahan tajuk dan alinn batang diketahui besamya melalui pengukuran di lapangan maka besarnya intersepsi dapat &hitung langsung dengan cam meugurangkan besamya hujan bmto dengan hujan neto yang terukur tersebut. Hubungan hujan bruto dengan intersepsi, hujan bruto dengan curahan tajuk dan hujan bmto dengan a i i n batang masing-masing didapat dari persamaan regresi yang dibuat dari data hasil pengukurao.

3.4.2 Penggunaan model analitik Gash

Untuk mendapatkau nilai intersepsi model, ha1 pertama yang harus dilakukan adalah menentukan nilai dari komponen-komponen model tersebut. Kompouen model analitik Gash diperoleh dari data lapangan seperti porositas, kapasitas simpan tajuk dan batang, dan input batang. Untuk lebih memahami asal dan kegunaan dari komponen tersebut perhatikan s k e w model berikut.

-

Koeysien porositas atau The free

throughfall coeflcient (p). Bagian dari hujan bmto yang jatuh langsung ke pennukam tanah tanpa bersentuban

komponen ini biasanya diduga dari besamya slope hubungm antara hujan neto (P,, mm) dengan hujm bruto (P, mm). Tetapi hanya untuk kejadian hujan dibawah 1 mm

untuk

n~enghindarkan penganth dari curahan tajuk (Rutter et al,

1975; Gash and Morton, 1978; Samhasiva Rao, 1987). Jika tidak ada kejadian hujan yang di bawah 1 mm maka nilai p sama dengan ratio antara liujan neto dengan hujan brut0 y a ~ g terkecil dari seluruh kejadian hujan.

-

Kapasitas simpan tajuk, S addah kemampuan maksimuin tajuk tumbuhan dalam menahan sejumlah airljeluk hujan bmto. Leyton et al. (1967) menduga nilai S dengan c a n menarik garis dari titik terluar menuju ordinat negatif melalui

gratik hubungan antara hujan bmto dengan

hujan neb. Nilai kapasitas simpan tajuk pada saat kondisi jer~uh diberikan oleh nilai ordinat negatif.

-

Input batang (p,) d m kapasitas simpan batang (S, mm) masing-masing merupakan slope garis regresi

dan

koefisen intersep regresi dari hubungan hujan bmto dengan allran batang.

-

Koefisien intersepsi diperoleh dari hasil pengurangan I-p-p,.

denw bagian tajuk tumbuhan. Nilai dari

4

[image:63.595.86.493.240.731.2]

C L ~ Z ~ 2ti*ik Ali,~"

+

b3?acs

-

Curah hujan rata-rata (R) selama

pengamatan dalam satuan mmmari

diperoleh dengan membagi curah hujan bruto selama pengamatan dengan jumlah kejadian hujan selama pengamatan.

-

Lajn rata-mta dari evaporasi atau (E),

merupakan laju evaporasi rata-rata dari seluruh kejadian hujan yang merupakan hasil kali antara intersepsi rata-mta setiap kejadian hujan (%) dengan curah hujan rata-rata (R). Gash (1979) menunjukan bahwa slope dari hubungan intersepsi dengan hujan b ~ t o adalah besamya ratio antara evaporasi rata-rata dengan

curah

hujan rata-rata (E/R).

-

Rain to fill canopy storage ( P i ) adalah besamya hujan yang dibuh~hkan untuk

memenuhi kapasitas simpan tajuk,

diietahui dari persamaan 7 berikut

-

Rain to

fill

trunk storoge (P:) adalah besamya hujan yang dibutuhkan untuk memenuhi kapasitas simpan batan& P; diperoleh dari Persamaan berikut

Setelah nilai komponen-komponen model Gash diatas diperoleh maka dapat diketahui besamya intersepsi model.

Dalam sketsa model sebelumnya diketahui

bahwa keluaran model analitik Gash

meruoakan Deniumlahan dari beberaoa Droses cvKp6Mi

.

Liirig

"

t&fj

a& selaliia

. .

E~ja

berlangsung, seperti evaporasi air intersepsi pada saat proses pembasahan tajuk (I,), evaporasi air intersepsi yang terjadi beberapa saat setelah tajuk jenuh namun hujan belum berakhir (I.), Evaporasi air intersepsi setelah hujan berakhir (I,), dan evaporasi yang dialami oleh batang tumbuhan (I,).

I,

=

I,

=

P,

(1

-

p

-

p,)

(mm)

...

(9)

Untuk kejadian bujan dimana hujan

bmtonya lebih dari sama dengan hujan yang dibutuhkan untuk memenuhi kapasitas simpan tajuk tumbuhan (P, 2 P i ) r~dalah

1, = I,,

+

Is

+

1,

+

It

...

(10) dimana :

ls =

(:)

((P,

-

P,')

...

(12)

r,

=

s

...

(13) I, = St tetapi jika

P,

<

P;

malca

It = pt

5.

...

(14) Besamya aliran batang

(SF)

dan curahan tajuk (TF) model adalah

SF = P r ( ~ g

-

P;)

...

(15)

TF =Pg-[-SF

...

(16)

3.5 Pendngaan Evaporasi Potensial

Besamya evaporasi potensial harian didekati dengan metode Penman-Monteith. Persamaan Penman-Monteith yang digunakan dalam menduga besamya evaporosi potensial yaitu (Allen et al., 2000)

Dimana :

: evapotranspirasi standart (tanaman rumput, mnfiari)

: radiasi netto pada permukaan

tanaman rumpnt (Wlm hari)

: kerapatan fluks pemanasan tanah (MJIm hari)

: kecepatan angin pa& ketinggian 2 m ( d s )

Keempat proses evaporasi diatas te jadi es : uapjenuh

saat hujan bruto telah melebii hujan yang e. : tekanan uaP aktual

dibutuhkan untuk untuk memenuhi kapasitas es- e. : defisit tekanan UP jenlh @pa)

simpan tajuk (P, 2 P',) tetapi jika teqadi A : gradien kurva tekanan uap W @ C ) kondisi sebaliiya (P,

<

P',) maka sumber Y : konstantapsikronle@ik (kw°C) intersepsi hanya berasal dari evaporasi tajuk

tumbuhan (Ic).

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN dijadikan sebagai acuan dalan~ menentukan volume normal pada kalibrasi dinamik. Dengan cara menuangkan sejnmlah air ke Keakuratan pengukumn intersepsi hujan dalam bejana berjungkit maka diperoleh oleh tajuk tumbuhan tergantung kepada volume setiap sisi bejanit, hasilnya terlihat keakuratan pengukum besamya hujan bruto pada Tabel I.

dan hujan neto yang dilakukan di lapangan.

Dari hasil pengukmi &ketahui bahwa Oleh k m n a itu, sebelum slat pengukur hujan

setiap sisi bejana memiliki volume yang

bmto dan net0 digunakan perlu

berbeda. Sslisih volume llntara

sisi kiri

dilakukan kalibrasi alat terlebih dahulu.

sisi kanan terbesar sekitar 16 ml (13.23%) ~ a d a beiana beriungkit mneukur

.

-

' curahan

Ljuk ( t b i n l g b;c&

of'

troughfall, TBT) 4.1 Kalibrasi penakar curahan tajuk dan

TBT3 dan selisih volume terkwil sekitar ml

aliran batang _{(1.02%) pada beiana bcriunzkit mnmkur}

- -

A

Kalibrasi volume bejana berjungkit statik a l i i baiang (16ping bucket of stemflow,

dilakukan untuk mengetahui volume setiap TBS) TBS303.

sisi bejana. Hasil kalibrasi statik kemudian

Tabel 1 Hasil kalibrasi volume statik bejana be jungkit pengukur curahan tajuk dan a l i n batang.

Nomor

ii

(mi) Standar deviasi

identitas bejana Sisi Kanan Sisi Kiri Rataan Sisi Kanan Sisi Kiri

TBT8 246 216 23 1 2 2

TBT3 200 26 1 23 1 0 3

TBT6 247 266 256 4 4

TBT5 216 246 23

1

2 2

TBTl 259 22 1 240 2 2

TBSlOl 198 209 204 2 1

TBS404 195 203 199 1 1

TBS303 194 198 196 2 1

TBS202 203 208 205 4 1

TBS505 240 278 259 0 3

TBS3 40 37 38 I 1

TBSS 43 42 42 1 1

TBS4

42

40

41

I

1

TBSlO 37 40 39 1 1

TBS7 37 43 40 1 1

Tabel 2 Hasil kalibrasi volume dinamis bejana berjungkit pengukur curahan tajuk dan aliran batang.

a

No Bejana mVs ₎

=

zy

T o

(S

v,

(ml) (mi

K)

(mvs)

TBTl 77 50 193 3.86 12000 12100 62.694

63 50 241 4.82 12000 12050 50

48 50 332 6.64 12000 12050 36.295

24 50 590 11.8 12000 12050 20.424

10 50 1332 26.64 12000 12020 9.024

TBS505 3.021 51 49% 97.961 13228 13230 2.648

15.625 51 946 18.549 13228 13250 14.006

38.46 51 396 7.765 13228 13250 33.459

62.5 51 259 5.0784 13228 13300 51.351

76.92 51 211 4.137 13228 13350 63.270

Kalibrasi volume dinamik dilakukan untuk melihat pengaruh pembahan laju a l i i air yang masuk ke bejana terhadap perubahan volume bejana Hipotesis awalnya adalah volume air yang masuk melewati bejana dengan volume air yang keluar dari bejana adalah sama. Hasil kalibrasi volume dinamik bejana bejungkit pengukur curahan tajuk TBTl dan a l i batang TBS505, TBS7 tersaji pada Tabel 2. Hasil seleugkapnya disajikan pada lampiran 2.

Kalibrasi

diiik

dilakukan dengan

iiie"gswm

laju riii

wg

berbeda. Pemilihan lima laju aliran air tersebut dianggap telah mewakili laju aliran air di lapangan, Dalam Tabel 2, Q, adalah laju aliran air sebelum masuk ke bejana (mVs), En

adalah banyaknya jungkitan yang terjadii ZT adalah total waktu yang diperlukan untuk n

jungkitan, adalah waktu mta-mta yang dibutuhkan untuk satu kati jungkitan, V, adalah volume air yang tertwpung (hasil

Pe"m)

Sitela jam^, Vo

aaa

volume normal

untuk

n

jungkitan (hasil perhitungan), dan Q, adalah laju aliran air setelah melewati bejana).

Hal terpeuting yang terlihat langsung dari basil p e n g u k m pada Tabel 2 adalah perubahan volume air yang tertampung setelah n jungkitan (V,). Perubahan yang te jadi akan berpengaruh terhadap h a i l akhir kalibrasi. Terliit jelas bahwa semakin tinggi laju a l i air maka semakin besar selisih antara volume normal (Vo) d m volume air yang tertampung (V). Perubahan iui disebabkan karena pengaruh dari mekanisme jungkitan bejana. Pada saat sisi bejana berpindah posisi terdapat sejumlah air yang tidak jatuh ke sisi bejana yang seharusnya air terkumpul. Seperti pada bejana berjungkit pengukur curahan tajuk TBT1, volume normal untuk 50 jungkitan adalah 12000 ml tetapi karena koudisi air mengalir maka volume air dalam bejana selalu bertambah dengan bertambah cepatuya laju a l i air yang masuk yaitu sebesar 0.8 ml air untuk setiap perubahan laju aliran air.

Nilai volume

diiamik

bejana bejungkit didapat dari nilai

slope

hubungan l/Q, (axis) dengan

T

(ordinat).

Intcrsept

dari persamaan i.'i menunjukkan lamanya waktu yang

dibutriwd Mjm MtiilC kwiiidsti

(bejungkit). Misalnya, persamaan kalibrasi diiamik untuk bejana berjungkit TBTl adalah

yl=240.2x+0.025, Persamaan ini bennakna

bahwa volume diiamik bejana adalah sebesar

[image:66.595.293.494.184.518.2]

240.2 ml dan lamanya w&tu yang dibutuhkan sisi bejana untuk berpindah posisi adalah 0.109

s.

Volume dinamik bejana sebesar 240.2 ml tersebut menjelaskan bahwa berapapun laju aliran air yang masixk ke bejana maka volumenya adalah 240.2 ml. Persamaan regresi setiap bejana bejungkit dapat dilihat di Tabel 3.

Tabel 3. Hasil kalibrasi volume dinamik dan

volum statik bejana berjungkit pengukur curahan tajuk clan aliran hatang. No. Bejana TBTB TBT3 TBT6 TBT5 TBTI TBSlOl TBS404 TBS303 TBS202 TBS505 Penrimaan regrui y=230.7x+0.064 y=229.5~+.0067 y =256.5+0.03 y=231.7x+0.021 yl=240.2xi-a025 y=203.72x +0.043 y=198.9x+0.063 y=196x+0.03

~ = ~ O ~ . S X + O . O I Z v=259.3x+ 0.028 V0l. dinamik

0

230.7 229.5 256.5 231.7 240.2 203.7 199 196 209.5 259.3 VUI. Statik

*

_{23 1}

23 1

256 231 240 204 199 196 205 259 TBS3 ;=38.33x+ 0.046 38.3 38 TBSS y=42.4&+ 0.016 42.5 42 TBS4 y=40.9&+ 0.006 40.9 41 TBSlO y=38.47x+ 0.004 38.5 39

TBS7 y=39.91x+ 0.012 39.9 40 Melalui uji statistika dengan hipotesis awal

% : Perbedaan perlakmn memberikan volume yang sama

HI : Perbedaan perlaki~an memberikan volume yang berbeda

J i

besarnya

a

yang digtlnakan sebesar 5%, maka dipemleh Fbllrolg (0.00007) lebih kecil dari nilai

Fb,,

(Fl,,,pos = 4.193). Keputusanuya adalah merima I-I, yang b e d perbedaan perlakuan ymg diberikan tidak

mengakibatkan terjadiiya pembahan volume.

4.2 Resolusi bejana berjungkit

Faktor utama yang mempengamhi resolusi hasil perhitungan resolusi bejana setiap setiap jungkitan pada bejana adalah luas dari . jungkitannya. -

permukaan wadah awal penampung hujan.

Untuk curahan tajuk wadah penampung awal Tabel 4. Luas tajuk tumbuhan di setiap titik curahan tajuk adalah 5 buah talang pipa PVC pengamatan

yang telah dibagi 2 dengan lnas 15000 cm2 No. Titik Jumlah Estimasi Luas dan disebar secara acak di bawah taiuk pengamatan Pohon tajuk (m?

tnmbuhan sedangkan untuk a l i i bat& 1 3 57.3

wadah penampung awalnya adalah tajuk 2 3 34.85

tumbuhan itu sendiri. Dalam Tabel 4 dapat 3 2 26.88

diliat perbandingan luas tajuk tumbuhan 4 1 32.1

setiap titik pengamatan dan di Tabel 5 adalah 5 4 90.53

Tabel 5 Resolusi (d, mm) setiap jungkitan bejana beriungkit penxukur cutahan _{- - . -} taiuk dan a l i i .batang di titik pengama&

3.-

TITIK 5

-

TBS 505 TI'rlK 5

-

TBS 7

Luas Penampaw 15000 cm2 Luas Penamme

-

Q(mUs) ( 1 ) d (mm)

131.491 262.981 0.0029 65.282 261.127 0.0029 52.1 52 260.760 0.0029 43.419 260.515 0.0029 37.192 260.341 0.0029 32.526 260.210 0.0029 28.901 260.109 0.0029 26.003 260.028 0.0029 17.319 259.784 0.0029 8.651 259.542 0.0029 5.189 259.445 0.0029 2.594 259.372 0.0029 1.297 259.336 0.0029 0.864 259.324 0.0029 0.648 259.318 0.0029 0.519 259.314 0.0029 0.259 259.307 0.0029 0.026 259.300 0.0029 0.005 259.300 0.0029 0.003 259.300 0.0029

[image:67.595.89.491.244.732.2]

Tabel 6 Toleransi volume pada bejana berjungkit pengukur a l i batang

Resolusi Toleransi volume

TBS bejana (mm) bejana (mi)

101 0.004 200.55

-

902.48

404 0.006 191.95 - 1247.68

303 0.007 174.85- 1311.38

202 0.006 176.55

-

1147.58

505 0.003 226.25

-

791.88

4.3 Intersepsi

Total bari hujan yang terukur selama pengamatan sebanyak 38 bari hnjan (830.6 mm), dengan hujan terendah yang tercatat adalah sebesar 0.4 mm yang tejadi pada tanggal 16

dan

17 Agustus 2008,

dan

hujan tertinggi yang tercatat sebesar 109.6 mm yang terjadi pada tanggal 4 Juli 2008. Rata-rata lama kejadian hujan sekitar 1 jam 20 menit dan kejadian hujan terlama yang tercatat terjadi pada tanggal 2 Agustus 2008 (3 jam 48 menit). Hujan dengan intensitas tertinggi terjadi pada tanggal 24 September 2008

sebesar 66.58 mmljam dan intensitas

terendahnya terjadi pada tanggal 16 Mei sehesar 1.26 mmljam.

Nilai intersepsi barian diperoleh dengan cam pengurangan besamya hujan bmto

dengan hujan net0 yang m e ~ p a k a n jumlah dari curahan tajuk dan aliran batang hasil pengukuran. Selama pengamatan besamya intersepsi kumuhtif adalah 303.73 mm atau sekitar 36.56% dari hujan bmto. Hal tersebut jelas terlihat melalui grafik kumulatif hujan bmto dan hujan neto pada Gambar 3. Jamk antam kedua grafik kumuk~tif sebelum tanggal 4 Juli 2009 terlihat tidak terlalu jauh jika dibandiigkan dengan

jamk

keduanya di akhir pengamatan. Hal ini disebahkan, sifat hujan sebelum tanggal 4 Juli 2009 di dominasi oleh hqjan dengan intensitas rendah karena lamanya hujan berlangsung cukup singkat.

Dari hubungan antara intersepsi dengan hujan bmto diperoleh persamaan regresi yaitu I = 0.3865Pg

-

0.4555 dengan koefisien deteminasinya

(

R

'

)

sebesar 0.925 (Gambar 4).

Dengan mengetahui besamya koefisien

determinasi maka diketahui berapa persen atau seberapa besar variabilitas hujan bruto

(variabel bebas) dalam mempenganhi

variabilitas nilai intersepsi (variabel tidak bebas). Pada persamaan diatls variabilitas nilai intersepsi dapat dijelaskan oleh variabiiias

dari

hujan bntto.

Dari persamaan tersebut diketahui bahwa besamya laju relatif evaponsi rata-rata dari tajuk yang basal1 (the rolatrve wet canopy evaporatior: rate, %/k ) adalah sebesar 0.3865 yang mempakan nilai slope dari persamaan tersebut.

J i

pada saat bujan twun dan evaporasi dianggnp no1 atau tidak tejadi evaporasi sepanjang hufm maka besamya simpanan tajuk (canopy storage) addah sebesar 0.45

mm

(Horton, 1919; Zinke, 1967; Blake, 1975).

Gambar

TlllGGIV UUlUI

[image:68.595.81.494.97.766.2]

dengm htescpsi

-Gas regrai

6a €33 qOI 1a

-9% Pgm

Gambar 4 Hubungan antara hujan bruto (mm) dengan intersepsi (mm). Slope dari persamaan regresi menunjukkan laju evaporasi rata-mta dari tajuk yang basah.

Jika diasumsikan bahwa intensitas bujan di 4.3.1 Hubungan Intersepsi dengan lama setiap titik pengamatan adalah sama (19.29 kejadian hufan

mmdam), ternyata laju evaporasi yang terjadi di setiap titik sekitar 4.73 - 8.17 mmljam. Nilai ini tergolong besar jika dibandiigkan dengan nilai rata-rata laju evapomi harian yaitu sebesar 3.16 mmljam. Besamya evaporasi yang diperoleb Pearce et a1 (1980) di butan evergreen di New Zealand yaitu sebesar 0.37 mmljam, Steward (1979) di hutan cemara di Inggris sebesar 0.19 mmljam. Persamaan regmi hubungan hujan bmto dewan intersepsi di setiap titik pengamatan _{. -} disajikiin dalam Tabel 7.

-

Tabel 7 Persamaan regresi Yang menunjukkan hubungan antara hujan dengan intersepsi pada setiap titik pengamatan

Titik Persamaan reeresi

Huwiuigw iiitan _{inteBepsi detigan}

lamanya hujan berlangsung (Gambar 5) dalam ~ n e l i t i a n ini

terg~l~ng

lemah yang ditunjukkan dari kecilnya nilai koetisien korelasi antara keduanya yaitu sebesar 0.14. Menurut Toba dm Ohta (2003), intersepsi dan lamanya hujan berbandiu~g terbali k w n a semakin lama hujan maka

akan

semakin banyak air yang tidak dapat disimpan atau ditahan tajuk tanaman.

4.3.2 Hubungan Intersepsi dengan Intensitas hujan

Gambar 5 Sebaran nilai intersepsi

dan lama kejadian hujan berdasarkan kelas intensitas hujannya

[image:70.595.69.524.3.843.2] [image:70.595.93.497.51.515.2]

Ritenstas I\uM Cmw1darrl

Gambar 6 Intersepsi 11ujan (mm) berdasarkan kelas inlesitas bujan

4.4 Curahan tajuk

Besar kecilnya curahan tajuk berpengarub besar terhadap nilai intersepsi, Semakin besar curahan tajuk maka intersepsi bujan oleb tajuk semakin kecil. Curahan tajuk yang kecil menggambarkan bahwa tajuk hrmbuhan di kawasan tersebut cukup lebat.

Hasil pengukumn total curahan tajuk sebesar 514.53 mm (61.94%). Dibandiigkan deugan curahan tajuk di hutan cemam di daerah Georgia Barat sebesar 80.5% dari bujan bmto, di kawasan yang sama besarnya hujan brulo di hutan kayu keras sebesar 82%, dan hutan campuran sebesar 80.9%. Salah satu faktor yang menyebabkan rendahnya ~wahan

tajuk

di

kawasan penelitian adalah luas

taj~& tumbuhari 'SCrtA penentuitn posisi

kolektor dmi curahan tajuk. Hasil pengukuran kolektor tidak lagi dianggap mewakili titik melainkan luas area yang &wakiliiya. Tabel 8 merupakan data luas tajuk dengan hasil

pengukuran curahan tajt~k di setiap titik pengamatan.

Tabel 8 Perbedaan nilai curahan tajuk di setiap titik pengmaan

Titik

p e n w ' d n Luas tajuk (mZ)

6

(mm)

Titik 1 57.3 12.6

Titik 2 34.85 15.8

Titik 3 26.88 12.3

Titik 4 32.1 13.1

4.4.1 Porositas

Tajuk

E'orositas

ti?iuk

menggambarkan

badan

hujaii bfilto

yatig

samoai

ke

peifiukm

tanpa menyentuh tajuk tumbuhan. Nilai pomsitas ditentukan dari nilai slope p i s regresi hubungan hujan bmto dengan hujan neto. Tetapi dengan syamt hujan bmto kumng dari 1

mm

(Rutter et al, 1975) untuk menghindarkan pengaruh dari curahan tajuk. Gash

(1978)

mentolerir hujan bmto yang digunakan untuk menduga besamya porositas tajuk adalah hujan yang kurang dari 1.5 mm. Metode lain yang &pat diginakan adalah dengan menggunakan data hujan terkecil. Nilai porositas tajuk yang diperoleh dari ratio antara hujan net0 dengan hujan bmto.

Dari hasil pengukuran terdapat empat kejadian hujm ymg kumng d g i 1.5 mm. Slope dari hasil regesinya sebesar 0.33. Jiia analisis dilanjutkan dengan menggunakm seluruh kejadian hujan maka hujan 1,4 mm secara umum menghasilkan hujan net0

4.4.2 Kapasitos Simpa~l

Tajuk

Ha!

yang palulg peny/ng

&!am

menentukain besainya hagian hujan yang dapat ditahan ole11 tajuk hlmbuhan adalah kapasitas simpan tajuk Besanlya kapasitas tajuk sendiri

untuk setiap jenis tumbuhan berbeda

tergantung karakteiististik tajuk tumbuhan seperti tipe daun dan tipe pennukaan daun tumbuhan. Dengan metode Leytun et a1

(1967)

diperoleh besarnya kapasitas simpan tajuk untuk kawasan hutan percobaan Dramaga sebesar 0.05 mm (Gamhar 7). Rutter ct al. .(1975) memperoleh kapasitas tajuk untuk tumbuhan Oak coppice yang berdaun lebar di lnggris sebesar 1 mm, Dolman (1987) menemukan nilai kapasitas simpan tajuk untuk hutan Oak di Belanda sebesar 0.8 mm, sumber lain mengadan bahwa untuk hutan berdaun jarum sampai hutan berdaun lebar kisaran kapasitas simpan (ajuknya sekitar 0.6 sampai 1.25 (Cantu' Silva and Okumura, 1996; Rutter et al., 1975).

sebesar 0.2 mm, sehingga porosit& tajuknya sebesar 0.14. Penelitian Gash dan Morton (1978) di kawasan hutan eemara di Skotlandia menduga besarnya pomsitas di hutan tersebut sekitar 0.25 dan 0.32, porositas pohon jambu monyet sebesar 0.39 (Sambasiva, 1987) dan porositas di hutan tropis sebesar 0.25 (Jackson, 1975).

I v .

I

r2 i I

I

k. .

I

U 1 I z < i

//'

i /

Kapasitas simpan tajuk

---

.+I i -3 r.3

4.5 Aliran Batang

W%!aar!

regesi

yang @&pat ditri llubugail

a n m

hujm bmto dengar) alirab batang menggambarkan k d e r i s t i k batang

(Gambar 8). Slope persamaan regresi

menunjukkan besamya hujan yang menjadi alimn batang d i a l sebagai koefisien input batang yaitu sebesar 0.01 dan koefisien intersepnya menunjukkan besamya kapasitas input batang besamya sama dengan 0.07 mm.

Analisis lebih lanjut terhadap karakteristik batang dilakukan dengan meliat variabilitas input batang dan kap&itas tajuk di kelima titik pengamatan (Tabel 9).

Dari kelima titik pengamatan, persamw regesi hubungan hujan bmto dengan alimn batang, dengan koefisien d e t e d a s i yang kecil diiiliki oleh titik pengamatan 5 yaitu sebesar 0.2945. Artinya, variasi liujan bmto dapat menjelaskan variasi aliran batang yang tejadi sebesar 29.45%. Lemahnya koefisien determinasi ini disebabkan luasnya tajuk tumbuhan di titik pengamatan 5. Aliran batang di titik pengamatan 5 bersumber dari empat v h o n yang di kvmpulkpn pada satu bejana.

s&lMk

Mm

Fbihoi

&,) bej&,6 c d x p panjang sehingga butuh

waktu

tambahan untuk sampai ke bejana pengukur.

Dalam perjalanan air menuju bejana

bejungkit dapat tejadi gangguan seperti tertaharmya air di selang penghubung, kebocoran sambungan, yang membuat air banyak yang terbuang.

batang sebesar 0.85. Begitu juga dengan nilai koefisien determinasi yang diperoleh Navar ef a1 (1994) yaitu sebesar 0.98 dan 0.9 untuk pohou D.fexana dan P. laevigafa

4.5.1 input batang

Input batang merupaknn bagian dari hujan

bmto yang menjadi aliran batang diperoleh daii $&, pei'sarilaa,

antarzi

batang dengan hujan bmto. Rata-rata input batang kawasan penelitian yaitu sebesar 0.037. Input batang hutan katet (Zulkifli et al, 2003) sebesar 0.017 dan Navar 0.002 serta 0.001.

Tabel 9 Persamaal~ re p s i hubungan hujan dengan alimn batang

Titik

Penamaan regrei

R2

penearnatan

Titik 1 y = 0.0536~

-

0.361 0.79 Tit&z y

-

0.0371~- 0.3627 0.49 Titik 3 y = 0.02342. - 0.1298 0.51

Titik4 y = 0.0634~- 0.1517 0.62

Titik 5 y = 0.0085~

+

0.0979 0.23

4.5.2 Kapasitas simpan batang

M e l a l ~ persinbaan regresi yang didapat maka diietahui besamya kapasitas simpan batang (S,, mm) untuk setiap titik pengamatan (Tabel 9). Rata-rata nilai kapasitas simpan Penelitian Zulkifli ef a1 (2003) di hutan tajuk sama dengan 0.221.

karet menemukan koefisien determinasi persamaan r e p s i hujan bmto dan aliran

9.m

,

[image:72.599.92.451.66.759.2]

4.6 Model analitik Gash 4.6.2 Hasil Perhitrrngan Model

4.61

Kovonen

mod&

Dari sub bab sebelumnya, telah diketahui nilai dari komponen yang dibutuhkan Model Gash yaitn porositas sebesar 0.14, kapasitas simpan taj&

sebesar

0.65

mm.

h e m

intersep persamaan regresi aliran batang dengan hujan bruto bemilai positif (Gambar 8) sehiigga persamaan ini tidak digunakan dalam model (Navar, 1994). Nilai input batang dan kapasitas simpan batang yang digunakan adalah nilai rata-mta dari input batang dan kapasitas simpan batang di setiap titik pengamatan yaitu sebesar 0.04 untuk input batang dan 0.25

mm

untuk kapasitas simpan batang.

Komponen model yang bemsal dari kelompok cuaca yaitu intensitas hujan rata-

rata yaitu sebesar 19.29 mmljam dan laju evaporasi rata-rata sebesar 7.45 mmljam yang djl)p~at

Btps

dari

dtfigm

hasi!

k!i

hujm

anma

slope

hubungan

bmb

intensitas hujan rata-rata. Dengan menerapkan perswnaan 7

dan

8 maka diproleh banyak kebutuhan air yang dibutuhkan untuk mengisi penuh kapasitas simpan tajuk adalah 0.08 mm sedangkan kebutuhan air yang dibutnhkan untuk mengisi kapasitas simpan batang sebesar 6.250 mm.

Banyaknya hujan yang dihutuhkan untnk rnemennhi kapasitas simpan batang terlihat lebii banyak dibandingkan kebutuhan air untuk mengisi penuh kapasitas simpan tajuk, ha1 ini dikarenakan sebagian besar hujan bmto terfebih dahulu mengisi kapasitas simpan tajuk, dan hanya sebagian kecil bagian hujan bruto yang mengisi hpasitas simpan batang pa& ' w i t peknlaah hujaa Pengisiati

kapasitas simpan batang menjadi lebih cepat setelah tajuk jenuh. Hal yang sama juga ditemnkan juga oleh Zhang et a1 (2005) di hutan c a m p m di kawasan China Selatan. Kebutuhan air untuk mengisi penuh kapasitas simpan tajuk di kawasan tersebut sekitar 1.85 mm sedaogkan kebutuban air untuk mengisi penuh kapasitas simpan batang sebesar 5.16 mm.

Has;! perhitungan model analitik Gash ad&& bagiiiil d8ri 'mtersei)Si yaig Mengalairii evaporasi selama hujan berlangsung. Hasil perhitungan darJ m~de!

ini

dapat di!Jhat di Tabel 10; Dari Tabel 10 terlihat beberapa nilai

Sf

yang negatif. Nilai negatif tersebut disebabkan karem hujan bmto lebih kecil dari banyaknya air yang dibutuhkan untuk memenuhi kapasitas s i m p batang (P, < P,'). Selain itu terliat juga bahwa evaporasi dari intersepsi terbesg w a d i lwda saat hujan dcg koidisi tajuk telah jenuli keniudim pada s a t hujan telah benkhir. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian terdahulu dengan menggunakan model yrrng sama (Navar, 1994) terdapat kemiripan hail yaitu evaporasi pada saat pmses pemhasilhan tajuk (0.97%) selalu lebii kecil dari evaporasi air intersepsi di tajuk lainnya. Perbandmgan hasil antara penelitian yang dilakukan oleh Navar (1994) dapat diliat di Tabel 1 1.

Jika dibandingkan hasil perhitungan model yang meliputi intersepsi, curahan tajuk clan aliran batang dengan basil obsewasi di lapangan dipemieh nilai yang tidak jauh berbeda. Hasil perbandingan nilai keduanya dapat diliat pada Gambar 9, Gambar 10 dan Grimbar 11. Selain itu, Hasil analisis regresi antara hasil perhihmgan model dengan hasil obsewasi menghasiikan kffifisien detenninasi yang besar artinya kemanipuan model dalam memprediksi nilai obsemasi sangat baik karena variabilitas nilai-nilai hasil perhitungan model dapat menjelaskan nilai intersepsi hasil

obsewasi atau sebaliknya (Gambar

12,

[image:74.602.125.439.98.626.2]

Tabel 11 Perbandingan nilai komponen model dan hasil perhitungan model antara penelitian

dengan hasil penelitian Navar et a1 (1994) Knmponen / Hasil

perhitungan Model Hasil penelitian Nevar (1994)

ID 1.90 -(0.57%) ' 14.79 bi.go%j

1, 9.50 mm (2.84%) 2.36 (3.48%)

Interseusi total 335.03 140.34

%PA

67.82 (14.6 % P A _A, c u r a h k tojuk 471.84 i56.81%

pij

Aliran batang 23.72 (2.86 %

P,)

Gambar 9 Perbandingan intersepsi hasil observasi dengan hasil perhitungan model analitik Gash

&',$a@

@

,

,pP@.+*&#@P&,$%,p'$*

f

+!@'

Julran

Gambar 10 Perbandimgan curahan tajuk hasil observasi dengan hasil perhitur~gan model analitik Gash

[image:75.595.82.498.75.811.2]

[image:76.595.86.501.53.805.2]

Gambar 1 1 Perbandigan aliran batang hasil obsewasi dengan basil perhih~ngan model analitik Gash

-10 J

intersepsi model (mm)

Gambar 12 Hubungan intersepsi hasil observasi dengan intersepsi basil perhilungan model.

y *&Is r

R" U.476 a

I

-0 0 i 0 1 10

ac~rm~ tMtamq II@@ (taanf

Gambar 14 Hubungan aliran batang hasil obsewasi dengan aliran batang h a i l perhitungan

i

model.

i

4.7 Evaporasi potensial Dalam penelitian ini, nilai intersepsi setiap

i

kejadian bujan dibandingkan dengan besamya Penggunaan metode &man-Monteit!#

a6"ghituhg.

evzwiaSi

evaporasi selama _{dilakukan oleh peneliti sebelwnnya (Klassen} satu hari. San~aseperti y i g

I

potensia' data suhu _{et 1998) yang mendebti llilai intersepsi}

dm

mi-nimum, irecepatan a!xgkn di ketinggian _{dengan besamya evapomsi pada saat hujan I} 2 meter, lama penyinaran serta kelembaban

relatif yang dipakai bukan merupakan hasil berlangsung.

i

perhitungan namun hasil pengukuran. Letak Hasil perbandingan antara besamya

1

astronomis Stasiun cunca tersebut berada pada intersepsi dengan evaporasi dapat diiiat pada

I

di lintang 6 O 30' LS dan bujur 106" 45' BT, Gambar 15. Dari gambar, terlihat jelas bahwa

1

dengan ketinggian 190 mdpl, albedo rumput nilai intersepsi cenderung lebih besar dari I yang dipakai untuk menghitung radiasi neto nilai evaporasi poten~iai hwian, dengan selisih

1

gelombmg

pe"aek

.yairu

0.23,

aengaii

teibess keduoiiya adaldi 3 1 min &an Bta-iita I

mengabaikan besamya radiasi tanah (G) maka selisihnya adalah 5.3 mm. Dari Gambar

i

diketahui nilai mta-mta evapomsi potensial terlibat juga bahwa pola pergerakan data

1

harian (metode Penman-Monteith) sebesar ( f l u w ' i ) dari wakiu

ke

waktu

antara

3.16mmhari. keduanya berbeda. Hal ini mengindiikan

besamya nilai intersepsi bukan hanya

bagian yang terintersepsi.

disebabkan oleh karena a h y a evaporasi dari

I

4

I

35 30

i

2,

-

;a 15

i

I 10

I

5 I

0 I

[image:77.602.89.548.32.834.2]

JuR." I

Gambar 15 Perbandingan nilai besamya evaporasi potensial dengan intersepsi.

1

Selama delapan bulan penelitian, hujan bmto yang tercatat sebesar 830.6 mm dan hujan net0 sebesar 526.87 mm yang berasal dari curahan tajuk sebesar 514.53 mm (61.59%) dan aliran batang sebesar 12.34 mm (1.4%). Sehiigga intersepsi hujan oleh kanopi hutan hasil obsewasi

di

lapangan sebesar sama dengan 36.56%.

Hasil analisis hubungan intersepsi dengan karakteristik hujan antara lain diketahuinya bubungan antam hujan bmto

(P,)

dengan intersepsi (I) yang digambarkan melalui persrunaan regresi I

-

0.3865

P,

-

0.4555

(R'

= 0.925). Hnbungan antara lama kejadia