ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006) OLEH :

(1)

ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN

MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL

(STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006)

OLEH :

DICKY FAJAR ANUGRAH

G24103029

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN

MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL

(STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006)

DICKY FAJAR ANUGRAH

G24103029

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

Pada Departemen Geofisika dan Meteorologi

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(3)

Judul : ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN

MENGGUNAKAN THE AIR POLUTTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006)

Nama : Dicky Fajar Anugrah

NRP : G24103029

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Ana Turyanti, S.Si., MT.

NIP. 132215102 Guswanto, M.Si. NIP. 120154616

Tanggal Lulus:

Mengetahui,

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Dr. Drh. Hashim, DEA NIP. 131578806

(4)

RINGKASAN

DICKY FAJAR ANUGRAH. ANALISIS TRAYEKTORI ASAP KEBAKARAN HUTAN MENGGUNAKAN THE AIR POLLUTION MODEL (STUDI KASUS KEBAKARAN HUTAN KALIMANTAN 2006). Dibimbing oleh ANA TURYANTI dan GUSWANTO.

Kerusakan hutan yang terjadi selama ini di Indonesia umumnya diakibatkan karena kebakaran. Hutan yang terbakar mengakibatkan pencemaran udara, karena menghasilkan gas pencemar seperti CO2 (karbon dioksida, CO (karbon monoksida), NOx (nitrogen oksida), SO2

(sulfur dioksida) serta pencemar berupa partikel seperti PM10 dan PM2,5. Produksi asap dan gas

yang dihasilkan akibat kebakaran hutan akan terbawa angin dan penyebarannya akan menurunkan jarak pandang sehingga menggangu aktifitas dan kesehatan masyarakat.

Proses transportasi maupun transformasi polutan sangat dipengaruhi oleh faktor meteorologi suhu udara, arah dan kecepatan angin, kelembaban udara, dan curah hujan serta

mixing height. Seberapa besar suatu sumber emisi polutan mempengaruhi kualitas udara ambien

dapat diduga menggunakan model, salah satunya adalah The Air Pollution Model (TAPM) yang dikembangkan oleh CSIRO-Australia. TAPM merupakan salah satu model tiga dimensi pencemaran udara yang dapat digunakan untuk menentukan proses dispersi dan trayektori polutan dengan memperhitungkan faktor meteorologis. TAPM juga dapat digunakan untuk menentukan pencemaran udara yang diakibatkan kebakaran hutan.

Data laju emisi kebakaran hutan digunakan berdasarkan estimasi emisi kebakaran hutan yang dikembangkan oleh GFEDv 2. Data laju emisi menunjukkan bahwa pada bulan Mei 2006 rata-rata emisi PM2,5 2,36 g s-1, NOX 0,06 g s-1, CO 1,58 g s-1. Data rata-rata laju emisi pada bulan

Juli 2006 lebih tinggi dibandingkan di bulan Mei dimana laju emisi rata-rata PM2,5 10,46 g s-1,

NOX 5,19 g s-1, dan CO 159,77 g s-1. Bulan September 2006 merupakan salah satu puncak

terjadinya kebakaran hutan dimana laju emisi rata-rata PM2,5 81,18 g s-1, NOX 17,06 g s-1, dan CO

144,65 g s-1_{. Bulan Desember 2006 nilai rata-rata laju emisi kembali mengalami penurunan,}

dimana laju emisi rata-rata PM2,5 4,39 g s-1, NOX 0,82 g s-1, dan CO 13,49 g s-1. Rendahnya nilai

rata-rata laju emisi pada bulan Mei dan Desember 2006 diakibatkan masih cukup tingginya curah hujan sehingga proses pembentukan area kebakaran hutan dari titik-titik api dapat teredam.

Pengaruh stabilitas atmosfer dan mixing height sangat besar dalam mempengaruhi nilai konsentrasi polutan. Kondisi stabilitas atmosfer dalam TAPM menggunakan rasio Obukhov Length

Scale. Siang hari karena adanya pemanasan permukaan menyebabkan perbedaan suhu vertikal

yang cukup tinggi sehingga pada siang hari terjadi pergerakan vertikal parsel udara tersebut, sedangkan pada malam hari terjadi kondisi sebaliknya. Kestabilan atmosfer sangat mempengaruhi

mixing height yang mencerminkan suatu ketinggian dimana parsel udara yang berisi polutan dari

permukaan bumi dapat bergerak maksimum secara vertikal. Kondisi udara tidak stabil akan membuat mixing height cukup tinggi bahkan hingga mencapai 1000 meter, sedangkan pada kondisi stabil di malam hari mixing height hanya berkisar 40 hingga 80 meter. Kedua faktor meteorologi ini mempengaruhi konsentrasi polutan di udara. Konsentrasi rata-rata PM2,5, NOX, dan

CO hasil output TAPM menunjukkan pengaruh kedua faktor meteorologi tersebut. Konsentrasi rata-rata PM2,5 pada siang hari hanya berkisar antara 0 hingga 50 µg m-3, sedangkan pada malam

hari konsentrasinya dapat mencapai titik maksimumnya sebesar 305 µg m-3_{. Konsentrasi rata-rata}

NOX pada siang hari hanya berkisar pada rentang sempit 0 hingga 2 µg m-3, sedangkan pada

malam hari konsentrasi NOX dapat mencapai 51,30 µg m-3. Konsentrasi rata-rata CO pada siang

hari berkisar 0 hingga 50 µg m-3_{, sedangkan pada malam hari konsentrasi CO mencapai titik}

maksimumnya hingga 469,64 µg m-3_.

Arah dan kecepatan angin merupakan faktor utama yang mendorong proses transportasi dan trayektori polutan. Hasil visualisasi output TAPM menunjukkan pada bulan Mei, Juli, dan September arah trayektori asap dan polutan kebakaran hutan bergerak ke arah barat laut kemudian membelok ke arah utara. Trayektori pada bulan-bulan tersebut dipengaruhi oleh angin monsun tenggara yang bertiup dari Australia. Pada musim hujan seperti diwakili oleh running TAPM pada bulan Desember 2006 angin bergerak ke arah barat daya. Pergerakan angin ini juga dipengaruhi oleh pergerakan monsum barat laut yang bergerak dari arah Siberia dan membawa banyak uap air setelah melintasi Laut Cina Selatan.

(5)

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Trayektori Asap Kebakaran Hutan

Menggunakan The Air Pollution Model (Studi Kasus Kebakaran Hutan Kalimantan 2006)”.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan meraih gelar Sarjana Sains di Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Dalam penulisan skripsi ini penulis mendapatkan banyak masukan, saran, kritik serta bimbingan dari berbagai pihak. Maka dari itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Ana Turyanti, S.Si., MT., dan Bapak Guswanto M.Si., selaku pembimbing, untuk setiap tetes ilmu pengetahuan dan deraian bimbingan serta motivasi yang telah dicurahkan kepada penulis.

2. Bapak Prof. Ahmad Bey selaku kepala Laboratorium Meteorologi dan Kualitas Udara atas bimbingan dan sarannya, dan terima kasih pula atas kesediaannya selaku dosen penguji. 3. Prof. Dr. Metag A Razak selaku kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan (PUSLITBANG)

BMG Jakarta, atas izinnya sehingga penulis dapat melakukan penelitian di PUSLITBANG BMG Jakarta.

4. Eko Heriyanto, ST., serta rekan-rekan staf PUSLITBANG BMG Jakarta, terima kasih untuk kesediaannya memberikan jalan keluar ketika penelitian ini berjalan stagnan.

5. Papa, Bunda, Riri, dan Dede yang memberikan makna akan kata “rumah” dalam kehidupan penulis, dimana penulis mendapatkan rasa nyaman dan hidup.

6.

Keluarga Alm. H. Isnan Ismail dan Alm. Hasan Acil untuk setiap butir doa dan dukungan bagi penulis.

7. Civitas dan para Dosen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, yang telah memberikan cahaya penerang bagi penulis ketika berada dalam kegelapan tanpa ilmu.

8. Rizky Andika Septiyanzar, rekan seperjuangan untuk menaklukan yang tak mungkin ditaklukan.

9. Akhyar, Kulu, Bonang, Manto, Latief serta para sahabatku di AIDA Community, untuk setiap detik yang terasa indah dan semoga semua yang terjadi disini akan tetap tertulis di langit. 10. Hakiki, Budi, Ponco, Yetti, Nunun, Congky, teman-temanku di Lab. Meteorologi dan Kualitas

Udara untuk kerja samanya dan atas dukungan semangatnya.

11. Shandy, ayo tetap semangat jangan menyerah dari Pak Bre. Yeti, Ria, dan Ida terima kasih sudah menjadi panutan bagi penulis dalam hal akademik. Nanik terima kasih akan info tentang NDVI, Jurick sang “jurick”, Iqo yang sedang berjuang bersama Bu Ana, Mia, Yuni, Yusuf dan Tria, Tri, Mamat, Kolay, Rifky, Wiranto, Dwi, Bismi, Mega, Dhadha dan Harry, terima kasih telah memberikan 4 tahun yang penuh kepingan-kepingan kenangan yang telah terbingkai rapi di sudut hati penulis.

12. Juliana Anggraini, untuk setiap adrenalin dan dopamin yang disumbangkan kepada penulis. Juga untuk setiap guliran doa dan dukungan yang tiada henti bagi penulis untuk meyakinkan penulis bahwa ia bisa.

Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam skripsi ini, untuk itu kritik serta saran dari berbagai pihak sangat diharapkan penulis. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan dalam 3000 tahun sejarah ilmu pengetahuan manusia.

Bogor, Mei 2008

(6)

RIWAYAT HIDUP

DICKY FAJAR ANUGRAH. Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 1 Juli 1985. Penulis

merupakan putra sulung dari pasangan Nanang Syarifudin dan Ina Kristina. Pendidikan formal penulis dimulai pada tahun 1991 di SDN Pengadilan 2 Bogor, dan lulus pada tahun 1997. Pendidikan formal penulis kemudian dilanjutkan di SLTPN 12 Bogor dan menyelesaikan pendidikan SLTP pada tahun 2000. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan di SMUN 2 Bogor hingga lulus pada tahun 2003. Tahun 2003 penulis diterima di Program Studi Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti pekuliahan di Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor, penulis juga aktif di berbagai kegiatan organisasi mahasiswa, antara lain pada tahun 2004-2005, sebagai staf pengurus Himpunan Profesi Mahasiswa Geofisika dan Meteorologi (HIMAGRETO) Departemen Ketatalaksanaan Kegiatan Khusus (K3) dan aktif mengadakan kegiatan-kegiatan baik di lingkungan kampus IPB maupun di luar kampus IPB.

(7)

DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i RINGKASAN... ii PRAKATA... iii RIWAYAT HIDUP... iv DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... vii

DAFTAR TABEL... viii

DAFTAR LAMPIRAN... viii

1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Tujuan... 1

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kebakaran Hutan... 2

2.2 Pencemar Udara. Dari Kebakaran Hutan... 3

2.2.1 CO (Carbon Monoxide)... 3

2.2.2 NOx (Nitrogen Oxide)... 4

2.2.3 PM2,5 (Particulate Matter)... 4

2.3 Faktor Alam yang Mempengaruhi Polutan... 5

2.3.1 Faktor Meteorologis... 5

2.3.2 Faktor Topografi... 7

2.4 Kalimantan... 7

2.5 Kebakaran Hutan dan Sejarahnya di Indonesia dan Kalimantan... 9

2.5.1 Kebakaran Hutan 1982-1983 dan 1987... 10

2.5.2 Kebakaran Hutan 1991 dan 1994... 10

2.5.3 Kebakaran Hutan 1997... 11

2.6 The Air Pollution Model (TAPM)... 12

2.7 Global Fire Emissions Database version 2... 14

3. METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat... 15

3.2 Alat dan Bahan... 15

3.2.1 Alat... 15

3.2.2 Bahan... 15

3.3 Metodologi... 15

3.3.1 Perhitungan dan Konversi Data... 15

3.3.2 Running Model TAPM... 16

3.4 Asumsi... 18

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Area Kebakaran Hutan... 19

4.2 Laju Emisi... 20

4.2.1 Laju Emisi PM2,5... 20

4.2.2 Laju Emisi NOX... 20

4.2.3 Laju Emisi CO... 21

4.3 Kondisi Meteorologi Hasil Output TAPM... 22

4.3.1 Suhu Udara... 22

4.3.2 Kelembaban Udara... 23

4.3.3 Intensitas Hujan... 24

4.3.4 Radiasi Matahari Total... 26

4.3.5 Kecepatan Angin... 27

4.3.6 Stabilitas Atmosfer... 28

(8)

4.4 Analisa Output TAPM untuk Konsentrasi Polutan... 30

4.4.1 Konsentrasi PM2,5... 30

4.4.2 Konsentrasi NOx... 31

4.4.3 Konsentrasi CO... 32

4.5 Pola Dispersi dan Trayektori Polutan Hasil Output TAPM... 32

4.5.1 Musim Transisi 1... 32

4.5.2 Musim Kemarau... 34

4.5.3 Musim Transisi 2... 36

4.5.4 Musim Hujan... 38

5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 41

5.2 Saran... 41

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Konversi Hutan menjadi Perkebunan... 2

Gambar 2. Sumber Emisi CO... 3

Gambar 3. Kalimantan... 7

Gambar 4. Curah Hujan Kalimantan 2006... 8

Gambar 5. Sebaran Hutan Hujan Tropis... 8

Gambar 6. Domain 1 (1.500 × 1.500 km)... 16

Gambar 7. Domain 2 (1.087,5×1.087,5 km)... 16

Gambar 8. Area Kebakaran Hutan Musim Transisi 1 (Mei 2006)... 19

Gambar 9. Area Kebakaran Hutan Musim Kemarau (Juli 2006)... 19

Gambar 10. Area Kebakaran Hutan Musim Transisi 2 (September 2006)... 19

Gambar 11. Area Kebakaran Hutan Musim Basah (Desember 2006)... 20

Gambar 12. Laju Emisi PM2,5... 20

Gambar 13. Laju Emisi NOX... 21

Gambar 14. Laju Emisi CO... 21

Gambar 15. Suhu Udara; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 22

Gambar 16. Kelembaban Udara; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 24

Gambar 17. Intensitas Hujan; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 25

Gambar 18. Pola Curah Hujan di Indonesia... 25

Gambar 19. Radiasi Total Matahari; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 26

Gambar 20. Kecepatan Angin; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 27

Gambar 21. Obukhov Length Scale; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 28

Gambar 22. Mixing Height; a. Kalbar, b. Kalteng, c. Kalsel, d Kaltim... 29

Gambar 23. Konsentrasi Rata-rata PM2,5 dari Kebakaran Hutan Kalimantan 2006... 30

Gambar 24. Konsentrasi Rata-rata NOx Kebakaran Hutan Kalimantan 2006... 31

Gambar 25. Konsentrasi Rata-rata CO Kebakaran Hutan Kalimantan 2006... 32

Gambar 26. Konsentrasi Polutan Mei 2006... 33

Gambar 27. Trayektori Asap Mei 2006... 34

Gambar 28. Konsentrasi Polutan Juli 2006... 35

Gambar 29. Trayektori Asap Juli 2006... 36

Gambar 30. Konsentrasi polutan September 2006... 37

Gambar 31. Trayektori Asap September 2006... 38

Gambar 32. Konsentrasi Polutan Desember 2006... 39

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Luas Hutan Kalimantan... 1

Tabel 2. Kestabilan atmosfer skala panjang Obukhov... 6

Tabel 3. Luas Kebakaran Hutan Tahun 1984 – 1997 (dalam Hektar)... 7

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Tabel Curah Hujan Kalimantan 2006... 43

Lampiran 2. Bagan Penelitian... 44

Lampiran 3. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Mei 2006... 45

Lampiran 4. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Juli 2006... 46

Lampiran 5. Nilai Emisi Kebakaran Hutan September 2006... 47

Lampiran 6. Nilai Emisi Kebakaran Hutan Desember 2006... 48

Lampiran 7. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s-1_{) 10 - 16 Mei 2006...} ₄₉

Lampiran 8. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s-1_{) 14 - 20 Juli 2006...} ₅₀

Lampiran 9. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s-1_{) 18 - 24 September 2006....} ₅₂

Lampiran 10. Tabel Data Lokasi Hotspot dan Laju Emisi (gr s-1_{) 6 - 12 Desember 2006...} ₅₄

Lampiran 11. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM 10 - 16 Mei 2006... 55

Lampiran 12. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM 14 - 20 Juli 2006... 60

Lampiran 13. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM 18 - 24 September 2006... 65

Lampiran 14. Hasil Running Faktor Meteorologi TAPM 6 - 12 Desember 2006... 70

Lampiran 15. Konsentrasi PM2,5 Hasil Running TAPM... 75

Lampiran 16. Konsentrasi NOx Hasil Running TAPM... 79

Lampiran 17. Konsentrasi COHasil Running TAPM... 83

Lampiran 18. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM 10 - 16 Mei 2006... 87

Lampiran 19. Pola Windrose hasil Output TAPM 10 - 16 Mei 2006... 93

Lampiran 20. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM 14 - 20 Juli 2006... 94

Lampiran 21. Pola Windrose hasil Output TAPM 14 - 20 Juli 2006... 100

Lampiran 22. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM 18 - 24 September 2006... 101

Lampiran 23. Pola Windrose hasil Output TAPM 18 - 24 September 2006... 107

Lampiran 24. Hasil Visualisasi Running Konsentrasi TAPM 6 - 12 Desember 2006... 108