PENENTUAN EVAPOTRANSPIRASI REGIONAL DENGAN
DATA LANDSAT TM DAN NOAA AVHRR
M. R o k h i s Khomarudin*) d a n I d u n g Risdiyanto**) *) Peneliti Bidang P e m a n f a a t a n P e n g i n d e r a a n J a u h
**) Dosen Geofisika d a n Meteorologi IPB
ABSTRACT
The s t u d y of potential evapotranspiration with approach with climate d a t a have many discussed in the hidrology book, climatology and also meteorology. Other and the new method expanding by using remote sensing data. Some method for the calculation evapotranspiration with remote sensing data have been developed by some researcher. The Models which have been developed for example is SEBAL model [Surface Energy Balance Algorithm For Land) Allen (2000) and Tasumi (2001), Land Surface Temperature (LST) Model developed by Hurtado, et. al. (1994), INRIA Project (2000), a n d Narasimhan, et. al. (2002), while Qi, et. al. (1997), Ogawa, et al. (1999) and Yang, et. al. (1996) developing empiric model to calculate evapotranspiration. This research u s e one of the method which have been applied by Narasimhan, et. al. (2002) with concept of energy balance. Result obtained by NOAA AVHRR and LANDSAT TM have been proven can in minimization of d a t a of field to calculate value evapotranspiration either through spasial and also regional. Evapotranspiration represent to accelerate loss irrigate from a body irrigate or the farm opened to be enhanced fastly is loss irrigate from crop or vegetation. Result of description above indicating t h a t evapotranspiration and energy component each landcover have different value. Result of different test in each energy balance component show a marked difference at various landcover (water, soil and vegetation). Each component have different value at the different landcover.
ABSTRAK
P e m b a h a s a n mengenai evapotranspirasi potensial dengan pendekatan unsur-u n s unsur-u r iklim telah b a n y a k d i b a h a s dalam b unsur-u k unsur-u - b unsur-u k unsur-u hidrologi, klimatologi m a unsur-u p unsur-u n meteorologi. Metode lain yang berkembang adalah dengan menggunakan data penginderaan j a u h . Beberapa metode u n t u k perhitungan nilai evapotranspirasi dengan data penginderaan j a u h telah dikembangkan oleh beberapa peneliti. Model yang telah dikembangkan adalah a n t a r a lain model SEBAL [Surface Energy Balance Algorithm For Land) (Allen (2000) dan Tasumi (2001), Model Land Surface Temperature (LST) yang dikembangkan oleh Hurtado, et. al. (1994), INRIA Project (2000), d a n Narasimhan, et. al. (2002), sedangkan Qi, et. al. (1997), Ogawa, et al. (1999) dan Yang, et. al. (1996) mengembangkan model empirik u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi. Penelitian ini menggunakan s a l a h s a t u metode yang telah diterapkan oleh Narasimhan, et. al. (2002) dengan konsep keseimbangan energi. Hasil yang diperoleh baik NOAA AVHRR dan LANDSAT TM telah terbukti m a m p u meminimalkan d a t a lapangan u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi baik secara spasial m a u p u n regional. Evapotranspirasi m e r u p a k a n laju kehilangan air dari s u a t u t u b u h air atau lahan terbuka d i t a m b a h k a n dengan laju kehilangan air dari s u a t u t a n a m a n atau vegetasi. Hasil uraian di a t a s m e n u n j u k k a n bahwa nilai evapotranspirasi dan komponen energi pada setiap p e n u t u p l a h a n mempunyai nilai yang berbeda. Hasil uji beda nilai tengah pada setiap komponen neraca energi dan evapotranspirasi m e n u n j u k k a n perbedaan yang nyata p a d a berbagai p e n u t u p lahan (air, t a n a h dan vegetasi). Masing-masing komponen memiliki nilai yang berbeda pada p e n u t u p lahan yang berbeda.
1 PENDAHULUAN 1.1 La tar Belakang
Pengetahuan mengenai evapo-transpirasi sangat b e r g u n a u n t u k ber-bagai tujuan p e n g g u n a a n seperti per-hitungan neraca air, keseimbangan energi, pembelajaran klimatologi m a u p u n meteo-rologi dan estimasi produksi t a n a m a n (Hurtado, 1994). Evapotranspirasi sangat bervariasi m e n u r u t r u a n g dan waktu. Oleh karena itu, m a k a p e m a h a m a n mengenai distribusi r u a n g dan waktu tentang evapotranspirasi m e r u p a k a n faktor kunci dalam keberhasilan meng-optimalkan model keseimbangan air dan pengaturan air irigasi pertanian (Yang,
1996).
Air merupakan k e b u t u h a n mutlak suatu tanaman. Kehilangan air yang cukup tinggi pada s u a t u t a h a p p e r t u m b u h a n tanaman akan menyebabkan pertumbuhan dan p r o d u k s i t a n a m a n terganggu. Pengaturan air tanaman sesuai kebutuhan tanaman akan d a p a t mengoptimalkan produksi t a n a m a n . Evapotranspirasi dalam p e r a n a n n y a pertanian biasanya digunakan u n t u k perhitungan neraca air lahan pertanian dan mengatur pola tanam, sehingga k e b u t u h a n air t a n a m a n tercukupi.
Sebagai u n s u r yang penting dalam keseimbangan energi dan keseimbangan air, evapotranspirasi perlu diketahui bagaimana proses terjadinya dan apa yang mempengaruhi evapotranspirasi. Pendekatan perhitungan maupun estimasi evapotranspirasi baik potensial m a u p u n aktual telah banyak dilakukan. Penman (1948) telah mengembangkan model u n t u k estimasi evapotranspirasi potensial dengan menggunakan u n s u r - u n s u r iklim seperti s u h u u d a r a , radiasi p a n a s matahari, kelembaban, dan kecepatan angin. Thornwaite and Mather (1957) juga telah mengembangkan perhitungan
evapotranspirasi dengan menggunakan suhu udara. Jensen (1973) mengklasifi-kasikan m e t o d e - m e t o d e p e r h i t u n g a n evapotranspirasi dalam 6 kategori yaitu berdasarkan perhitungan p e n u r u n a n air t a n a h , lisimeter, k e s e i m b a n g a n air,
keseimbangan energi, transfer m a s s a dan kombinasinya. Metode perhitungan evapotranspirasi potensial diklasifikasikan dalam 5 kelas, yaitu metode radiasi, metode evaporasi, metode s u h u udara, dan kombinasi. Berdasarkan data di a t a s , m a k a pembelajaran perhitungan dan estimasi nilai evapotranspirasi s u d a h dilakukan sejak sekitar 50 t a h u n yang lalu. Namun dari berbagai model yang ada pendekatan yang sering dilaku-kan adalah pendekatan keseimbangan energi (Campbell, 1977).
P e m b a h a s a n mengenai evapo-transpirasi potensial dengan pendekatan u n s u r - u n s u r iklim telah banyak dibahas dalam b u k u - b u k u hidrologi, klimatologi m a u p u n meteorologi. Metode lain yang berkembang adalah dengan menggunakan data penginderaan j a u h . Tasumi (2001) mengatakan bahwa keunggulan meng-gunakan data penginderaan j a u h adalah bagus u n t u k s u a t u lahan yang luas, pengukuran yang sedikit dan ketersediaan historical d a t a yang baik. Bagus u n t u k lahan yang luas ini berarti bahwa data penginderaan j a u h dapat mencakup s u a t u lokasi yang luas. Data Landsat TM dapat m e n c a k u p 185 x 185 km2 dajam satu foto, sedangkan data NOAA AVHRR dapat m e n c a k u p 3A luas wilayah Indonesia. Hal ini berarti jika dibanding-kan dengan p e n g u k u r a n m a n u a l dengan alat-alat c u a c a yang hanya mencakup satu lokasi a t a u titik, m a k a data penginderaan j a u h lebih efektif u n t u k suatu luasan yang besar. Penggambaran nilai-nilai evapotranspirasi secara regional m a u p u n spasial a k a n lebih m u d a h dilakukan dengan data satelit pengindera-an j a u h . Namun selain kelebihpengindera-an tadi, kekurangan d a t a penginderaan j a u h adalah dari segi waktu. Data Landsat yang memotret setiap 18 hari sekali m e m b u a t d a t a harian tidak lengkap, masalah adanya awan juga mempengaruhi penerimaan data, koreksi atmosfer yang tidak tepat j u g a akan sangat mem-pengaruhi d a t a (Tasumi 2001).
Beberapa metode u n t u k per-hitungan nilai evapotranspirasi dengan
data penginderaan j a u h telah dikem-bangkan oleh beberapa peneliti. Model yang telah dikembangkan adaiah a n t a r a lain model SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm For Land] (Allen (2000) dan Tasumi (2001), Model Land Surface Temperature (LST) y a n g dikembangkan oleh Hurtado, et. al. (1994), INRIA Project (2000), dan Narasimhan, et. al. (2001), sedangkan Qi, et. al. (1997), Ogawa, et al. (1999) dan Yang, et. al. (1996) mengembangkan model empirik u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi dengan menggunakan nilai NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), dan dengan unsur-unsur lain yang dapat dibangkitkan dari data penginderaan j a u h . Prinsip beberapa model u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi dengan data penginderaan jauh di atas adaiah menggunakan konsep
keseimbangan energi. Di Indonesia penelitian ini masih j a r a n g dilakukan. Penelitian ini akan berusaha menerapkan s u a t u metode keseimbangan energi dan data penginderaan j a u h LANDSAT TM dan NOAA AVHRR u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi regional di tiga wilayah k a b u p a t e n / k o t a di Surabaya, Gresik dan Sidoarjo.
1.2Tujuan
Tujuan yang d i h a r a p k a n dalam penelitian ini adaiah m e n e r a p k a n dan mengembangkan suatu model perhitungan evapotranspirasi yang telah diungkapkan oleh Narasimhan, et. al. (2001) dengan pendekatan keseimbangan energi dan data satelit penginderaan j a u h LANDSAT TM dan NOAA AVHHR di tiga wilayah k a b u p a t e n / k o t a di Surabaya, Gresik dan Sidoarjo, sehingga d a p a t diketahui per-bedaannya di setiap p e n u t u p lahan. Secara rinci tujuan penelitian yang ingin dicapai adaiah sebagai berikut
• Menerapkan dan mengembangkan metode yang d a p a t meminimalkan penggunaan d a t a lapangan u n t u k perhitungan nilai evapotranspirasi dengan data satelit penginderaan j a u h • Mengetahui nilai evapotranspirasi
regional di tiga wilayah k a b u p a t e n /
kota di Surabaya, Gresik dan Sidoarjo dan perbedaannya dengan mengguna-kan d a t a LANDSAT TM dan NOAA AVHRR
• Mengetahui perbedaan nilai komponen neraca energi t e r u t a m a albedo, heat flux, s u h u p e r m u k a a n dan
evapo-transpirasi p a d a berbagai p e n u t u p lahan.
2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah kehilangan air di atmosfer dengan melalui d u a proses, yaitu evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah kehilangan air dari t u b u h air yang terbuka, seperti d a n a u , waduk, lahan b a s a h , lahan terbuka, dan salju. Transpirasi adalah kehilangan air dari suatu tanaman yang hidup. Beberapa faktor yang menyebabkan tinggi rendahnya nilai evapotranspirasi adalah karakteristik fisik dari air, tanah, salju dan permukaan t a n a m a n . Faktor yang lebih penting adalah termasuk radiasi netto, permukaan air, kecepatan angin, kerapatan vegetasi, kelembaban t a n a h , kedalaman akar, kemampuan reflektansi permukaan tanah dan pengaruh m u s i m (Hanson, 1991). Berdasarkan definisi di atas, nilai evapotranspirasi a k a n berbeda m e n u r u t tempat dan waktu.
2 . 2 Evapotranspirasi dan Keseimbangan Energi
Pada d a s a r n y a m e n u r u t Campbell (1977) w a l a u p u n dalam menaksir nilai evapotranspirasi dengan menggunakan pe nde kat an -p e n de ka t a n yang berbeda. Hal yang penting adalah bahwa evapo-t r a n s p i r a s i m e r u p a k a n bagian dari keseimbangan energi. Neraca energi untuk t a n a m a n , t a n a h dan p e r m u k a a n air d i r u m u s k a n sebagai berikut.
Nilai G d i p e n g a r u h i oleh s u h u permukaan dan s u h u di dalam keda-laman t a n a h tertentu d a n j u g a oleh konduktivitas t h e r m a l y a n g b a n y a k dipengaruhi oleh komponen dalam tanah, misalnya k a d a r air, j e n i s dan s t r u k t u r tanah. Nilai H dipengaruhi j u g a oleh suhu permukaan dan s u h u lingkungannya yaitu s u h u u d a r a . Dalam h u b u n g a n n y a dengan pengangkutan eddy nilai H dan E sangat dipengaruhi oleh kejadian tersebut. Perhitungan di a t a s tidak s e m u d a h seperti yang dituliskan, karena setiap komponen dalam p e r s a m a a n neraca energi terdiri dari komponen-komponen yang komplek seperti adanya h a m b a t a n / r e s i s t e n s i aerodinamik di lingkungan. Dalam langkah selanjutnya Campbell (1977) menerangkan konsep bowen ratio u n t u k menyederhanakan perhitungan. Nilai bowen ratio (p) dapat dihitung dengan p e r s a m a a n berikut.
Pada perhitungan nilai evapotrans-pirasi potensial dianggap bahwa rv rH. 2.3 Evapotranspirasi dan Penginderaan
Jauh
Terkait dengan perhitungan nilai evapotranspirasi dengan data peng-inderaan j a u h terdapat beberapa model yang telah dikembangkan di beberapa negara di luar Indonesia. Di Indonesia, pengembangan model ini masih belum banyak dilakukan, hanya beberapa saja
yang telah menggunakan data pengindera-an j a u h u n t u k nilai evapotrpengindera-anspirasi dengan pendekatan Penman m a u p u n Thorrwaite-Mather. Pengembangan model dengan menggunakan konsep keseim-bangan energi u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi adalah Narasimhan, et. al. (2002). Konsep perhitungan nilai evapotranspirasi t e r s e b u t dijelaskan sebagai berikut.
T a = S u h u Udara (persamaan empiris dengan NOAA AVHRR) (°C)
Hasil p e r h i t u n g a n k o m p o n e n -komponen neraca energi yang diturunkan dengan d a t a NOAA AVHRR d a n metode ini s u d a h memberikan g a m b a r a n yang baik dan d a p a t menerangkan kondisi hasil pengukuran lapangan. Perhitungan nilai evapotranspirasi dengan metode Narasimhan, et al. (2002) memiliki beberapa kelemahan karena belum dapat menerang-kan nilai evapotranspirasi hasil pengukur-an lappengukur-angpengukur-an. Kelemahpengukur-an tersebut, adalah • Semua parameter yang digunakan
u n t u k menghitung nilai evapotrans-pirasi dengan metode Penman-Monteith belum d a p a t d i t u r u n k a n dari data NOAA AVHRR
• Kecepatan angin yang konstan yang digunakan dalam metode ini tidak s a m a dengan hasil p e n g u k u r a n dari stasiun klimatologi
• Nilai yang diperoleh dari stasiun klimatologi adalah dalam satu lokasi titik, sedangkan evapotranspirasi dari NOAA AVHRR memiliki s u a t u luasan 1 km x 1 km
3 BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan p a d a Januari-Maret 2004 di Bidang
Peman-tauan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PS DAL), Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) dengan mengambil studi k a s u s di tiga wilayah k a b u p a t e n / k o t a Surabaya, Gresik dan Sidoarjo.
3.2 Bahan dan Alat
Dalam penelitian ini d i b u t u h k a n beberapa data dan peralatan pengolahan data sebagai berikut.
• Data Landsat TM d a n NOAA AVHRR pada tanggal 28 Agustus 2002.
• Data lapangan s u h u u d a r a rata-rata, s u h u maksimum, dan s u h u minimum tanggal 28 Agustus 2002 di Surabaya dan sekitarnya u n t u k perhitungan
Energi gelombang panjang yang masuk dan keluar di permukaan.
• Data DEM ketinggian Surabaya, Gresik dan Sidoarjo yang digitasi dari peta r u p a bumi skala 1 : 25.000.
• Peta r u p a b u m i skala 1 : 25.000.
• Seperangkat komputer dengan software pengolah d a t a LANDSAT TM dan NOAA AVHRR yang terdiri dari Software ER MAPPER 5.5 dan Arcview 3.2.
3 . 3 Metode
Secara u m u m penelitian ini adalah m e n e r a p k a n metode yang dilakukan oleh Narasimhan, et al. (2001) dengan beberapa modifikasi perhitungan, karena perlu disesuaikan dengan wilayah kajian yang berbeda dengan wilayah yang digunakan oleh Narasimhan, et al. (2001). Perhitungan nilai evapotranspirasi di-r u m u s k a n sebagai bedi-rikut. Pengem-b a n g a n metode a k a n dilakukan lePengem-bih lanjut.
seperti radiasi netto, albedo, transfer p a n a s {heat flux), dan s u h u permukaan d a r a t a n (land surface temperature) pada d u a d a t a satelit NOAA AVHRR dan LANDSAT TM. Kajian ini juga menghasil-kan ekstraksi nilai-nilai evapotranspirasi dan komponen neraca energi pada setiap p e n u t u p lahan (air, vegetasi dan tanah) dan dengan meng-gunakan uji beda nilai tengah dapat diketahui tingkat perbedaan dari nilai tersebut p a d a setiap penggunaan lahan. Pengetahuan mengenai perbedaan nilai evapotranpirasi dan komponen neraca energi dapat membantu dalam menganalisis p e r u b a h a n p e n u t u p lahan t e r u t a m a di wilayah perkotaan. 4.1 Data NOAA AVHRR
Hasil ekstraksi nilai komponen neraca energi dan evapotranpirasi dengan m e n g g u n a k a n d a t a NOAA AVHRR tersaji dalam Tabel 4 - 1 . Nilai ini diperoleh dari ekstraksi piksel yang berada p a d a setiap p e n u t u p lahan terbagi menjadi 3 kelas, yaitu air, vegetasi dan t a n a h . Penutup lahan air mewakili komponen penggunaan lahan sawah fase air, sungai, waduk, dan tambak. Komponen vegetasi mewakili sawah fase vegetatif, t a m a n kota dan h u t a n . Komponen t a n a h mewakili penggunaan lahan perkotaan/pemukiman, lahan kosong dan sawah fase bera.
Hasil ekstraksi ini didasarkan p a d a piksel-piksel yang dominan mewakili obyek air, vegetasi m a u p u n t a n a h . Hal ini disebabkan k a r e n a u n t u k mengekstraksi obyek yang lebih jelas tidak dapat diperoleh dari NOAA-AVHRR.
G a m b a r 3 - 1 : B a g a n Alir Metode p e l a k s a n a a n p e n e l i t i a n
T a b e l 4 - 1 : NILAI KOMPONEN NERACA ENERGl DAN EVAPOTRANSPIRASI DI SETIAP P E N U T U P LAHAN DARI NOAA-AVHRR
Penutup Lahan Vegetasi Tanah Air Rn (MJ m-2 d-i) 17.324 ± 0.361 17.895 ± 0.937 19.790 ± 1.011 H ( M J m - 2 d-i) 3.973 ± 0.568 4.660 ± 1.090 3.569 ± 0.549 Ts(K) 304.546 ± 0.587 305.230 ± 1.120 304.140 ± 0.564 Albedo 0.347 ± 0.011 0.338 ± 0.037 0.227 ± 0.047 ETP
(mm)
4.742 ± 0.156 4.673 ± 0.407 5.803 ± 0.427Berdasarkan hasil di a t a s terlihat bahwa nilai komponen neraca energi dan evapotranspirasi p a d a setiap p e n u t u p lahan dominan memiliki perbedaan. Terlihat bahwa p a d a komponen H dan Ts pada p e n u t u p lahan t a n a h memiliki nilai tertinggi dibandingkan dengan penutup lahan vegetasi dan air, sedangkan ETP pada p e n u t u p lahan t a n a h memiliki nilai terendah dibandingkan dengan penutup lahan vegetasi d a n air. Nilai H dan Ts berbanding terbalik dengan ETP.
Hasil uji beda di atas menunjukkan bahwa nilai setiap komponen pada berbagai p e n u t u p lahan berbeda secara nyata, w a l a u p u n perbedaannya tidak besar. Hal ini m e n u n j u k k a n bahwa perubahan p e n u t u p lahan secara signifikan merubah nilai-nilai pada setiap komponen neraca energi dan evapotrans-pirasi. Perbedaan ini a k a n digunakan sebagai analisis p e r u b a h a n penutup lahan pada tahapan selanjutnya t e r u t a m a pada perubahan area per-kotaan.
Secara regional dan spasial nilai evapotranspirasi dengan d a t a satelit NOAA AVHRR dapat dijelaskan pada
Perbedaan nilai p a d a setiap komponen di p e n u t u p lahan vegetasi d a n air tidak begitu berbeda. Namun perbedaan ini perlu diuji secara statistik u n t u k mengetahui perbedaan nilai setiap komponen p a d a berbagai p e n u t u p lahan. Hasil pengujian perbedaan nilai tengah setiap komponen p a d a berbagai p e n u t u p lahan diperlihatkan dalam Tabel 4-2. Hasil secara lengkap dapat dilihat dalam lampiran.
Gambar 4 - 1 . Hasil perhitungan evapo-transpirasi dari nilai-nilai komponen neraca energi dengan d a t a satelit NOAA AVHRR terlihat bahwa nilai evapotrans-pirasi di p e r m u k a a n air lebih tinggi dibandingkan dengan p e r m u k a a n tanah m a u p u n vegetasi. Secara u m u m karena radiasi netto yang diterima p e r m u k a a n air lebih besar dan nilai transfer p a n a s (H) lebih rendah, m a k a memungkinkan nilai evapotranspirasi di p e r m u k a a n air lebih tinggi dibandingkan dengan per-mukaan tanah m a u p u n vegetasi, sedang-kan evapotranspirasi vegetasi lebih tinggi dibandingkan dengan evapotranspirasi Tabel 4-2: HASIL UJI BEDA NILAI TENGAH SETIAP KOMPONEN NERACA ENERGI DAN
pada p e r m u k a a n t a n a h (urban, lahan terbuka). Secara u m u m informasi spasial regional evapotranspirasi tergambarkan dalam Gambar 4-2. Nilai evapotranspirasi yang rendah p a d a p e r m u k a a n t a n a h
mengindikasikan bahwa perubahan vegetasi menjadi t a n a h di wilayah per-kotaan a k a n m e n u r u n k a n nilai evapo-transpirasi.
Gambar 4 - 1 : Nilai evapotranspirasi regional (kanan) dan p e n u t u p lahan (kiri) dari data NOAA-AVHRR tanggal 28 Agustus 2002
4.2 Data LANDSAT TM
Hasil ekstraksi nilai komponen neraca energi dan evapotranspirasi j u g a diperoleh dengan m e n g g u n a k a n data LANDSAT TM yang memiliki resolusi spasial lebih tinggi disajikan p a d a Tabel 4-3. Nilai ini diperoleh dari ekstraksi piksel yang diambil dari pengambilan
contoh p e n u t u p lahan yang dalam hal ini masih s a m a dengan data NOAA AVHRR hanya dibagi menjadi 3 kelas, yaitu air, vegetasi, dan tanah. Pengambilan contoh p e n u t u p lahan tersebut u n t u k m e m u d a h k a n e k s t r a k s i nilai-nilai komponen neraca energi dan evapo-transpirasi.
Tabel 4-3: NILAI KOMPONEN NERACA ENERGI DAN EVAPOTRANSPIRASI DI SETIAP PENUTUP LAHAN Penutup Lahan Vegetasi Tanah Air Rn (MJ m-2 d-i) 19.110 ± 0.142 21.209 ± 0.461 18.571 ± 0.481 H ( M J m - 2 d-i) -1.715 ± 0.302 4.478 ± 0.689 -2.082 ± 0.712 Ts(K) 298.587 ± 0.372 305.059 ± 0.668 298.378 ± 0.756 Albedo 0.134 ± 0.004 0.184 ± 0.007 0.150 ± 0.010 ETP (mm) 7.717 ± 0.089 5.961 ± 0.132 7.669 ± 0.148
Seperti halnya dengan d a t a NOAA AVHRR terlihat p a d a p e n u t u p lahan
t a n a h u n t u k komponen Rn, H, Ts dan Albedo memiliki nilai yang lebih tinggi
dibandingkan dengan nilai pada p e n u t u p lahan air d a n vegetasi, n a m u n u n t u k ETP hal ini berlaku kebalikannya. Perbedaan nilai p a d a setiap komponen di p e n u t u p lahan vegetasi d a n air tidak begitu berbeda. Namun perbedaan ini perlu diuji secara statistik u n t u k mengetahui p e rb e da a n nilai setiap komponen p a d a berbagai p e n u t u p lahan. Hasil pengujian perbedaan nilai tengah setiap komponen pada berbagai p e n u t u p lahan diperlihatkan p a d a Tabel 4-2. Secara lengkap d a p a t dilihat dalam lampiran.
Seperti halnya d a t a NOAA AVHRR hasil uji beda nilai tengah dengan meng-gunakan data LANDSAT TM menunjukkan bahwa nilai setiap komponen p a d a berbagai p e n u t u p lahan berbeda secara nyata, walaupun perbedaannya tidak besar. Hal ini m e n u n j u k k a n bahwa perubahan p e n u t u p l a h a n secara signifikan m e r u b a h nilai p a d a setiap komponen neraca energi dan evapo-transpirasi. Perbedaan ini akan digunakanc sebagai analisis p e r u b a h a n penutup lahan pada tahapan selanjutnya
Berbeda dengan data NOAA AVHRR nilai komponen H pada data satelit LANDSAT TM memiliki nilai negatif, hal ini disebabkan oleh pene-rimaan data satelit p a d a j a m yang berbeda. Walaupun p a d a tanggal yang s a m a yaitu tanggal 28 Agustus 2002, n a m u n jam akuisisi d a t a NOAA AVHRR lebih siang dibandingkan dengan data LANDSAT TM. Kedetilan informasi j u g a berpengaruh t e r h a d a p hal ini, dengan resolusi 1 km x 1 km percampuran obyek p a d a NOAA AVHRR akan lebih besar.
t e r u t a m a p a d a p e r u b a h a n areal perkotaan
Secara regional dan spasial nilai komponen neraca energi dan evapotrans-pirasi dengan d a t a satelit LANDSAT TM dapat dijelaskan p a d a Gambar 4-2. Hasil perhitungan evapotranspirasi dari komponen neraca energi dengan data satelit LANDSAT terlihat bahwa nilai evapotrans-pirasi di p e r m u k a a n air lebih tinggi dibandingkan dengan pada p e r m u k a a n tanah m a u p u n vegetasi. Hal ini menunjukkan pola yang s a m a dengan Tabel 4-4: HASIL UJI BEDA NILAI TENGAH SETIAP KOMPONEN NERACA ENERGI DAN
d a t a NOAA AVHRR. Secara u m u m karena radiasi netto yang diterima permukaan air w a l a u p u n nilainya lebih kecil dan nilai transfer p a n a s (H) sangat lebih (nilai minus), m a k a m e m u n g k i n k a n nilai evapotranspirasi di p e r m u k a a n air lebih tinggi dibandingkan dengan
permukaan tanah m a u p u n vegetasi. Evapotranspirasi vegetasi lebih tinggi dibandingkan dengan evapotranspirasi
p a d a p e r m u k a a n t a n a h (urban, lahan terbuka). Secara u m u m informasi spasial regional evapotranspirasi tergambarkan dalam Gambar 4-2. Nilai evapotranspirasi yang rendah p a d a permukaan tanah mengindikasikan bahwa perubahan vegetasi menjadi t a n a h di wilayah perkotaan a k a n m e n u r u n k a n nilai evapotranspirasi.
Gambar 4-2: Nilai evapotranspirasi regional (kanan) dan p e n u t u p lahan (kiri) dara data LANDSAT-TM
4.3 Analisis Perubahan Penutup Lahan Untuk menganalisa p e r u b a h a n diperlukan nilai komponen neraca energi dan evapotranspirasi pada p e n u t u p lahan vegetasi dan t a n a h . Hasil pengujian beda nilai tengah m e n u n j u k k a n bahwa
pada setiap komponen menunjukkan perbedaan yang nyata p a d a p e n u t u p lahan yang berbeda. Tabel 4-5 berikut adalah hasil analisa perubahan nilai tengah p a d a p e n u t u p lahan vegetasi menjadi t a n a h (urban, lahan terbuka).
Tabel 4-5: PERUBAHAN NILAI SETIAP KOMPONEN PADA VEGETASI MENJADI TANAH
Penutup Lahan Vegetasi Tanah Perubahan % Perubahan Rn (MJ m-2 d-J) 17.324 17.895 0.57 3.19 H (MJ m-2 d-1) 3.973 4.66 0.69 14.74 Ts (K) 304.55 305.23 0.68 0.22 Albedo 0.347 0.338 -0.01 -2.66 ETP (mm) 4.742 4.673 -0.07 -1.48 Sumber : NOAA-AVHHR
Sumber: LANDSAT
Pada setiap komponen baik dengan menggunakan d a t a NOAA AVHRR dan data LANDSAT TM menunjukkan perbedaan. Kecuali nilai albedo, dengan menggunakan data NOAA AVHRR maupun LANDSAT TM m e n u n j u k k a n p e r u b a h a n yang s a m a dalam arti bahwa kalau p a d a data NOAA AVHRR meningkat, d a t a LANDSAT TM m e n u r u n , demikian j u g a sebaliknya.
Pada data NOAA AVHRR komponen yang nilainya meningkat jika p e n u t u p lahan berubah dari vegetasi menjadi tanah adalah komponen Rn, H dan Ts, sedangkan albedo dan evapotranspirasi nilainya m e n u r u n . Pada d a t a LANDSAT TM komponen yang nilainya meningkat jika p e n u t u p lahan berubah dari
vegetasi menjadi t a n a h adalah Rn, H, Ts dan Albedo, sedangkan nilai evapotrans-pirasi m e n u r u n .
Perubahan nilai yang c u k u p besar adalah nilai heat flux (H) dengan perubahan 14.74 % p a d a d a t a NOAA AVHRR dan 138.3 % pada data LANDSAT TM. Perubahan yang c u k u p besar j u g a pada data LANDSAT TM adalah nilai albedo d a n e v a p o t r a n s p i r a s i yaitu meningkat 27.17 % p a d a nilai albedo dan menurun 29.46 % u n t u k nilai evapo-transpirasi. Secara teori hal ini dapat dibenarkan k a r e n a nilai albedo akan meningkat c u k u p besar jika s u a t u lahan bervegetasi b e r u b a h menjadi lahan terbuka dan demikian j u g a dengan nilai evapotranspirasi a k a n m e n u r u n dengan perubahan tersebut.
Perbedaan yang c u k u p kecil p a d a data NOAA AVHRR u n t u k nilai evapotrans-pirasi, disebabkan k a r e n a resolusi data NOAA yang lebih besar, sehingga percampuran nilai obyek yang dianggap dalam satu piksel meliputi l u a s a n 1 km x 1 km sedangkan d a t a LANDSAT hanya
30 m x 30m lebih detail, sehingga penggambaran obyek lebih detail dan keterpisahannya lebih m a m p u dijelaskan oleh d a t a LANDSAT TM.
5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Data satelit, baik NOAA AVHRR dan LANDSAT TM telah terbukti mampu dalam meminimalkan data lapangan u n t u k menghitung nilai evapotranspirasi baik secara spasial m a u p u n regional. E v a p o t r a n s p i r a s i m e r u p a k a n laju kehilangan air dari s u a t u t u b u h air atau lahan t e r b u k a d i t a m b a h k a n dengan laju kehilangan air dari s u a t u t a n a m a n atau vegetasi. Hasil uraian di atas menunjuk-kan bahwa nilai evapotranspirasi dan komponen energi p a d a setiap p e n u t u p lahan mempunyai nilai yang berbeda. Hasil uji beda nilai tengah pada setiap komponen neraca energi dan evapo-transpirasi m e n u n j u k k a n perbedaan yang nyata p a d a berbagai p e n u t u p lahan (air, t a n a h dan vegetasi). Masing-masing komponen memiliki nilai yang berbeda p a d a p e n u t u p lahan yang berbeda.
Perbedaan nilai ini mengungkapkan bahwa p e r u b a h a n p e n u t u p lahan akan m e r u b a h nilai komponen neraca energi dan evapotranspirasi. Pada d a t a NOAA AVHRR komponen yang nilainya meningkat jika penutup lahan berubah dari vegetasi
menjadi t a n a h adalah komponen Rn, H dan Ts, sedangkan albedo dan evapotrans-pirasi nilainya m e n u r u n . Pada d a t a LANDSAT TM komponen yang nilainya meningkat jika p e n u t u p lahan berubah dari vegetasi menjadi t a n a h adalah Rn, H, Ts dan Albedo, sedangkan nilai evapotranspirasi m e n u r u n .
Perubahan nilai yang c u k u p besar a d a l a h nilai heat flux (H) d e n g a n p e r u b a h a n 14.74 % p a d a data NOAA
AVHRR dan 138.3 % pada data LANDSAT TM. P e r u b a h a n yang c u k u p besar j u g a
pada d a t a LANDSAT TM adalah nilai albedo d a n evapotranspirasi yaitu meningkat 27.17 % p a d a nilai albedo dan m e n u r u n 29.46 % u n t u k nilai evapo tran spirasi.
5.2 Saran
Penelitian ini belum dilakukan validasi d a t a l a p a n g a n , sehingga belum dapat diketahui seberapa j a u h tingkat akurasi d a t a satelit jika dibandingkan dengan data lapangan yang menunjukkan kondisi sebenarnya. Hasil validasi yang dilakukan oleh Narasimhan, et. al. (2001) menunjukkan bahwa u n t u k nilai radiasi netto, dan s u h u p e r m u k a a n memiliki korelasi yang c u k u p tinggi, n a m u n untuk nilai evapotranspirasi menunjukkan korelasi yang rendah. Validasi lapangan, untuk menguji data satelit akan mengalami kesulitan t e r u t a m a u n t u k d a t a NOAA AVHRR yang memiliki resolusi spasial
1 km x 1 km. Pada NOAA luas wilayah 1 km x 1 km tergambarkan h a n y a satu nilai, sedangkan p e n g u k u r a n lapangan hanya menggambarkan satu titik. Titik contoh p e n g u k u r a n lapangan h a r u s lebih banyak h a n y a u n t u k memvalidasi
1 piksel p a d a d a t a NOAA AVHRR, kecuali p a d a s u a t u wilayah yang relatif seragam dalam l u a s a n tersebut.
DAFTAR RUJUKAN
Allen, R.G., Morse, A., Tasumi, M., Bastiaansen, W., Kramber, W., and Anderson, H. 2 0 0 1 . Evapotranspira-tion from Landsat (SEBAL) for Water Right Management and Compliance with Multi-State water Compacts. University of Idaho Kimberly, ID 8 3 3 4 1 .
Allen, R. G., Pereira, L.S., Raes, D., and Smith, M. 1998. Crop evapotranspi-ration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO-Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 1998
Asdak, C. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta
Campbells, G.S. 1977. An Introduction to Environtment Biophysics. Springier Verlag, New York.
Goodrich, D.C. 1997. Seasonal Estimates
of Riparian Evapotranspiration
(Con-sumptive Water Use) with Remote Sensing and Insitu Measurement. Southwest Watershed Research Center. Tucson, Arizona. USA.
H a r s a n u g r a h a , W. K. 1989. Proses Pengolahan Data AVHRR mengguna-kan Program Apollo. Pusfatja LAPAN.
Jakarta
Hurtado, E., Caselles, V. and Artigao, M.M. 1994. Estimating maize evapotrans-piration from NOAA-AVHRR thermal
data in the Albacete area, Spain. Int.J. Remote Sensing (15)2023-2 0 3 7 .
Hurtado, E., Caselles, V. and Artigao, M.M. 1994. Mapping actual evapotrans-piration by combining landsat TM
and NOAA AVHRR images in the Barrax (Albacete) region, Spain. Societe francaise de photogrammetrie et teledetection(137) 47-49.
INRIA. 2000. IWRMS (Integrated Water
Resources Management System) Final Report of INRIA Group. Join with INRIA a n d IWRMS. France.
Jackson, R. D. ., R. J. Reginato, and S. B. Idso. 1977. Wheat canopy temperature: a practical tool for evaluating water requirements. Wat. Resources. Res., 13 pp. 651-656, 1977
J e n s e n , M.E. 1973. Consumptive Use of Water and Irigation Water Requirement. Published by American Society of Civil Engineer 345 Easth 47 th Street. New York, N.Y.
Landsat Glossary Handbook. NASA. Lillesand, T.M. d a n Kiefer, R.W. 1993.
Penginderaan Jauh dan Interpretasi Citra (Terjemahan, cetakan kedua). Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Narasimhan, B and Srinivasan, R. 2002. Determination of Regional Scale
Euapotranspiration of Texas from NOAA-AVHRR Satellite. Final Report Submitted to Texas Water Resources Institute. March, 5, 2002. Texas. USA.
Ogawa, S., Murakami, T., Ishitsuka, N. and Saito, G. 1999. Evapotranspira-tion estimaEvapotranspira-tion From Fine ResoluEvapotranspira-tion NDVI. National Institute of AgroEnvironmental Science. Ibaraki -JAPAN.
Price, J.C. 1984. Land surface temperature measurements from the split-window channels of the NOAA-7 AVHRR . J o u r n a l of Geophysical Research,
89,1984.
Qi, J. 1997. Estimation of Evapotranspira-tion Over San Pedro Riparian Area with Remote Sensing and Insitu Measurement. USDA-ARS Water Conservation Laboratory, Phoenik. Arizona. USA.
Thornwaite and Mather, 1957. Instruction and Tables for Computing Potensial Evapotranspiration and Water Balance. Conterton, New Jersey.
Tasumi, 2002. Evapotranspiration Estima-tion From Satellite Imagery. Department of Agricuture Engineering. University of Idaho. USA.
Wei, Yongfen and Sado, K. 1994. Estimation of Area! Evapotranspira-tion Using Landsat TM Data Alone. Asean Conference of Remote Sensing Proceeding. Poster Session. November 17-23. 1994. Sri Lanka. Wiradisastra, US. 1996. Dasar-dasar
Penginderaan Jauh. Bahan Kuliah Pelatihan Metodologi Deliniasi Zona Agro-ekologi. Proyek Pembinaan Kelembagaan Litbang Penelitian Pertanian Bekerjasama Dengan Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor
Yang, Xihua., Zhou, Q., and Melville, M.D. 1996. Estimation Local Sugarcane Evapotranspiration Using Landsat TM Imagery. Proceeding of 8t h Australian Remote Sensing Conferrence. Vol. 2. Pp 262-269. Canberra. Australia.
