JumaC (Penginderaan Jauh Vol. 3 No. 1 Juni 2006:26-35
PENGUKURAN SUHU PERMUKAAN LAHAN
UNTUK PREDIKSI LETUSAN GUNUNG API
Heru Noviar, Wikanti Asriningrum, Maryani Hartuti, Yon Rijono Peneliti Bidang Penginderaan Jauh, LAP AN
ABSTRACT
Temperature is one of the important parameter for volcano eruption prediction. Remote Sensing Data c a n be u s e d to m e a s u r e land surface temperature. The land
surface temperature can be calculated with the b a n d 4 a n d 5 of NOAA Satellite d a t a by
implementing the land surface temperature algorithm (LST). From field observation a n d m e a s u r e m e n t of volcano Merapi temperature indicate a significant p a t t e r n between the crater t e m p e r a t u r e a n d t h e land surface temperature derived from satellite d a t a which shows increasing n e a r eruption.
ABSTRAK
S u h u m e r u p a k a n salah s a t u parameter penting u n t u k prediksi l e t u s a n g u n u n g api. D a t a penginderaan j a u h d a p a t d i g u n a k a n u n t u k estimasi s u h u p e r m u k a a n lahan. S u h u p e r m u k a a n l a h a n d a p a t dihitung m e n g g u n a k a n kanal 4 d a n 5 d a t a NOAA, d e n g a n m e n e r a p k a n algoritma Land Surface Temperature (LST). Hasil p e n g u k u r a n lapangan u n t u k t e m p e r a t u r G u n u n g Merapi m e n u n j u k k a n pola yang signifikan a n t a r a s u h u k a w a h d a n s u h u u d a r a d i a t a s k a w a h (yang meningkat k a r e n a meningkatnya s u h u p e r m u k a a n lahan) menjelang letusan.
Kata kunci: Suhu permukaan lahan, Gunung Merapi, Data satelit NOAA-AVHRR
1 PENDAHULUAN
Suhu permukaan lahan merupakan salah s a t u parameter penting u n t u k prediksi letusan g u n u n g api, selain awan panas, guguran, api diam, kubah tumbuh, g e m u r u h , kegempaan, inflasi, magnetik, SO2, gejala panjang, gejala pendek, dan hujan (Ratmonopurbo, 2000). Setiap g u n u n g api memiliki karakter tersendiri dalam m e n a m p a k k a n t a n d a - t a n d a awal sebelum letusan. T a n d a - t a n d a itu bisa b e r u p a s a t u p a r a m e t e r a t a u beberapa p a r a m e t e r secara b e r s a m a a n , seperti G u n u n g P a p a n d a y a n u n t u k letusan t a h u n 2002 ditandai oleh gempa t a n p a a d a p e r u b a h a n s u h u , s e d a n g k a n G u n u n g Merapi u n t u k letusan t a h u n
panjang d a n gejala pendek. P e n g u k u r a n s u h u fumarol ( l u b a n g / a r e a yang me-ngeluarkan g a s / u a p vulkanik) di Gendol, puncak Gunung Merapi tercatat berkisar 700° C, besarnya s u h u ini menunjukkan b a h w a s u m b e r m a g m a sangat dekat dengan p e r m u k a a n . S u h u ini dicatat dengan sistem telemetri digital dengan m e m a s a n g sensor di t e m p a t yang d i u k u r (Gambar 1-1). Menjelang letusan G u n u n g Merapi b u l a n J a n u a r i 1997 terjadi kenaikan s u h u fumarol yaitu 75CPC pada I b u l a n November 1996 dan meningkat menjadi 780°C p a d a \JM\SSX ^ssssfemJ
1996 (Gambar 1-2). Kenaikan s u h u ini secara jelas m e n u n j u k k a n adanya p e r u b a h a n s u h u fumarol p a d a s a t u setengah b u l a n sebelum letusan.
(pengukuran Suhu (Permu^aan LaHan (Hem Noviaret.aC.)
G a m b a r 1 - 1 : Topografi p u n c a k Merapi. Titik T a d a l a h lokasi sensor s u h u gendol
P e n g u k u r a n s u h u u d a r a akibat meningkatnya s u h u p e r m u k a a n l a h a n di tempat yang s a m a tercatat r a t a - r a t a sekitar 18°C mulai tiga minggu sebelum letusan s u h u naik menjadi 30°C (Gambar 1-3). P e r u b a h a n ini menunjuk-kan b a h w a p a d a saat a k a n meletus, panas gas magmatik yang keluar mendahului m a g m a d a n m e m a n a s k a n lingkungan p u n c a k sehingga s u h u per-m u k a a n l a h a n d a n u d a r a d i p u n c a k ikut naik.
H a m b a t a n u t a m a p e n g u k u r a n terestrial ini a d a l a h b a h w a p e m a s a n g a n sensor s u h u di p u n c a k h a r u s diletakkan dekat dengan fumarol yang b e r s u h u tinggi. Di tempat seperti ini tingkat korosi j a u h lebih tinggi dari p a d a lokasi yang j a u h dari fumarol.
Berbagai p a r a m e t e r d i p a n t a u u n t u k m e n d a p a t k a n informasi prediksi sedini mungkin, mengingat bahwa letusan gunung api mengakibatkan korban d a n kerugian tidak sedikit. Di Indonesia terdapat sistem p e m a n t a u a n yang baik seperti di G u n u n g Merapi d a n G u n u n g
Kelud, s e d a n g k a n g u n u n g api aktif lain yang berjumlah sekitar 129 b u a h belum d i b a n g u n sistem p e m a n t a u a n .
Pemantauan ini perlu pengulangan dengan periode temporal yang pendek. Data penginderaan j a u h satelit cuaca NOAA m e m p u n y a i periode p e r e k a m a n beberapa kali sehari d a n memiliki k a n a l termal, dapat d i g u n a k a n u n t u k menge-t a h u i s u h u p e r m u k a a n l a h a n . Resolusi spasial data citra NOAA yang direpresenta-s i k a n d a l a m 1 (direpresenta-satu) pixel, y a i t u 1.1 k m , s e d a n g k a n u k u r a n k a w a h g u n u n g a p i a d a l a h k u r a n g dari 1 km, sehingga bisa terjadi mixed pixel dengan l a h a n sekitarnya. P a d a analisis ini p e n d e k a t a n analisisnya menggunakan trend estimasi s u h u p e r m u k a a n l a h a n r a t a - r a t a pixel tersebut b u k a n s u h u p e r m u k a a n l a h a n secara absolut.
Penelitian ini d i m a k s u d k a n u n t u k mengeksplorasi penggunaan kanal-kanal citra NOAA melalui aplikasi algoritma s u h u permukaan lahan guna mengamati pola p e r u b a h a n s u h u k a w a h g u n u n g api.
(Pengukuran Suhu (Permukaan Lahan (Jferu Noviar et. aC)
2 KARAKTERISTIK AVHRR
DATA
NOAA-Satelit NOAA m e r u p a k a n satelit cuaca yang berfungsi mengamati ling-k u n g a n d a n cuaca. Satelit ini dimililing-ki oleh Departemen Perdagangan AS, diluncurkan oleh National Aeronautics
and Space Administration (NASA), d a n
dioperasikan oleh National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA).
NOAA-1 d i l u n c u r k a n t a h u n 1972. Sekarang di atmosfer Indonesia melintas empat seri NOAA setiap hari, yaitu NOAA-12, NOAA-14, NOAA-15, d a n NOAA-16.
NOAA m e m p u n y a i orbit polar
sunsynchronous. Ketinggian 8 3 3 km
(NOAA-12) dengan s u d u t inklinasi terhadap equator 98,9° (NOAA-12). Periode orbitalnya 101,4 menit. Satelit
NOAA d a p a t mengamati d a e r a h yang s a m a d u a kali sehari (malam d a n siang hari), bila e m p a t satelit d a p a t meliput d a e r a h yang s a m a s eb an y ak d e l a p a n kali sehari.
Sensor u t a m a satelit NOAA adalah AVHRR (Advanced Very High
Resolution Radiometer Model 2).
Gelom-b a n g elektromagnetik p a d a k a n a l sensor AVHRR terdapat p a d a Tabel 2 - 1 .
Kecepatan s a p u a n (scanning) sensor AVHRR dalam m e r e k a m d a t a adalah 360 baris (scan line) per menit. Tiap pixel m e m p u n y a i l u a s p a n d a n g s e s a a t a t a u IFOV (Instantenous Field of
View) 1.4 milirad p a d a sensor, d i m a n a
p a d a p e r m u k a a n b u m i s e t a r a dengan resolusi 1,1 k m . J a d i p a d a citra NOAA,
1 pixel m e n u n j u k k a n d a e r a h sepanjang 1,1 km. P a d a titik nadir l i n t a s a n cross
(pengu^uran Suhu cpermukaan Lahan (Jferu Noviar et.aQ
l
G a m b a r 3 - 1 : Diagram alir p e n g u k u r a n LST dari d a t a NOAA-AVHRR
4 PENGOLAHAN SUHU PERMUKAAN LAHAN DARI DATA NOAA MENG-GUNAKAN ER-MAPPER
Pengolahan yang digunakan u n t u k menerapkan algoritma perhitungan s u h u permukaan l a h a n a d a l a h program ER-Mapper, dengan langkah-langkah sebagai berikut
(i) Import d a t a NOAA perkanal (5 kanal) dari format ASCII 16 bit ke format ER-Mapper. Dalam import d a t a ini
diisi j u m l a h kolom baris d a n kolom s t a n d a r d a t a NOAA, yaitu baris 768 d a n kolom 1024.
(ii) Menggabung s e m u a k a n a l menjadi 1 file.
(iii) Merotasi citra u n t u k d a t a NOAA dengan perolehan d a t a siang hari, k a r e n a d a t a yang diperoleh terbalik 180°, sedang u n t u k d a t a m a l a m hari tidak perlu dirotasi. Menu yang di-g u n a k a n di prodi-gram ER-Mapper adalah Process, lalu Rotate Dataset, isi
'.JumaC(PengincferaanJauHl^oC. 3 No. 1 Juni 2006:26-35
C I T R A S U H U P E R M U K A A N D A R A T D A E R A H S A N G E A N G A P I , N T B T A N G G A L 0 2 M E I 2 0 0 2
B E R D A S A R K A N DATA N O A A 1 2 P K L . 15.46 W I B
I I SUHU KAWAH SANGEANGAPI : 29.61 C
CITRA SUHU P E R M U K A A N DARAT D A E R A H S A N G E A N G A P I , N T B TANGGAL 03 MEI 2002
BERDASARKAN DATA NOAA 12 PKL. 15.23 W I B
• SUHU KAWAH SANGEANGAPI : 31.88 C
C I T R A S U H U P E R M U K A A N D A R A T D A E R A H S A N G E A N G A P I , N T B T A N G G A L 0 4 M E I 2 0 0 2
B E R D A S A R K A N DATA N O A A 1 2 P K L . 16.37 W I B
f tSUHU KAWAH SANGEANGAPI : 28.93 C
C I T R A S U H U P E R M U K A A N DARAT D A E R A H S A N G E A N G A P I , NTB T A N G G A L 05 MEI 2 0 0 2
B E R D A S A R K A N DATA N O A A 12 P K L . 16.14 W I B
| ISUHU KAWAH SANGEANGAPI : 29.27 C
C I T R A S U H U P E R M U K A A N D A R A T D A E R A H S A N G E A N G A P I , N T B T A N G G A L 0 7 M E I 2 0 0 2 B E R D A S A R K A N DATA N O A A 1 2 P K L . 16.27 W I B C I T R A S U H U P E R M U K A A N D A R A T D A E R A H S A N G E A N G A P I , NTB T A N G G A L 0 8 M E I 2 0 0 2 B E R D A S A R K A N DATA N O A A 12 PKL. 16.42 W I B
I | SUHU KAWAH SANGEANGAPI : 30.4 C I I SUHU KAWAH SANGEANGAPI 0 C (BERAWAN)
G a m b a r 5 - 1 : Citra s u h u p e r m u k a a n l a h a n d a e r a h Sangeangapi tanggal 2-5 Maret 2002 d a n 7-8 Mei 2002
input d a n output d a t a d a n rotation isi
180°.
(iv) Koreksi geometrik hasil rotasi citra,
k a r e n a d a t a NOAA belum terkoreksi s i s t e m a t i k . L a n g k a h - l a n g k a h n y a , antara lain: pertama yaitu menentu-kan GCP dengan m e n g g u n a k a n d a t a
Rectification, berikutnya Define Ground Control Points. Kemudian cari GCP
minimal 10 titik menyebar p a d a s e l u r u h citra. Selanjutnya u n t u k proses rektifikasinya, m e n u yang digunakan, adalah Process, lalu
<Pengu%uran Suhu <Permukaan Lafian (Heru Noviar et.af.)
langkahnya, p e r t a m a open formula di ER-Mapper, kemudian tulis r u m u s gain intercept d a n LST, sebagai contoh: if(i2/il)>0.9then (1.438833*929.5878/) (log ( 1 + ( 1.1910659*0.00001 * 929.5878*929.5878 * 9 2 9 . 5 8 7 8 / ( i3* gain b4 + intercept b4))))))+ 3.33 *(1.438833*929.5878/((log(l + (1.1930659 * 0.00001 * 929.5878 *929.5878 * 9 2 9 . 5 8 7 8 / (i3* gain b4 + intercept b4))))) - 1.438833* 835.374/((log(l + (1.1910659 * 0.00001 * 835.374 *835.374 * 8 3 5 . 3 7 4 / (i4* gain b5 + intercept b_5)))))) else null, setelah itu m a s u k k a n input b a n d 1,2,4,dan 5 kemudian klik GO u n t u k menjalankan program, lalu simpan hasilnya dalam f i l e b a r u .
(vi) Cropping lokasi g u n u n g api d a n p e m b u a t a n layout.
Tabel 5-1: REKAPITULASI SUHU HARIAN DARI DATA NOAA
BULAN MEI 2002 KAWAH SANGEANGAPI
Tanggal NOAA 01-05-2002 02-05-2002 03-05-2002 04-05-2002 05-05-2002 06-05-2002 07-05-2002 08-05-2002 09-05-2002 10-05-2002 11-05-2002 12-05-2002 13-05-2002 14-05-2002 15-05-2002 16-05-2002 17-05-2002 18-05-2002 19-05-2002 20-05-2002 21-05-2002 22-05-2002 23-05-2002 24-05-2002 25-05-2002 26-05-2002 27-05-2002 28-05-2002 29-05-2002 30-05-2002 31-05-2002 Seri NOAA N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 N12 J a m NOAA (WIB) 15.46 15.23 16.37 16.14 16.27 16.42 16.18 15.54 15.31 16.46 16.22 15.58 15.35 16.50 16.26 16.30 16.06 15.43 16.34 16.10 15.47 15.24 16.38 16.14 15.51 Suhu Kawah (°C) 29.61 31.88 28.93 29.27 0 30.4 33.41 26.88 21.82 -28.48 27.80 22.20 -29.79 25.69 26.9 23.92 28.68 27.36 26.04 29.69 30.51 27.73 29.11 Keterangan tidak a d a d a t a tidak a d a d a t a s u h u a w a n s u h u awan tak t e r p a n t a u tak t e r p a n t a u tidak a d a d a t a tidak a d a d a t a tidak a d a d a t a tidak a d a d a t a 33
JurnaCPengincferaanJauli'VoC 3 No. 1 Juni 2006:26-35
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut a d a l a h s a l a h s a t u contoh hasil pengolahan s u h u p e r m u k a a n l a h a n / d a r a t h a r i a n b u l a n Mei 2002 dari G u n u n g Sangeangapi yang terletak di Propinsi N u s a Tenggara Barat. Citra s u h u p e r m u k a a n l a h a n d a e r a h Sangeangapi tanggal 2-5 Maret 2002 d a n 7-8 Mei 2002 d a p a t dilihat p a d a gambar 5 - 1 .
Hasil pengolahan s u h u p e r m u k a a n l a h a n selama periode b u l a n Mei 2002 u n t u k k a w a h G u n u n g Sangeangapi d i N u s a Tenggara Barat d a p a t dilihat d a l a m T a b e l 5-1.
Beberapa tanggal tidak a d a data, k a r e n a r e k a m a n d a t a NOAA r u s a k a t a u tidak terekam, yaitu tanggal 1, 6, 18,
19, 20 d a n 24 Mei 2002. Sedang b e b e r a p a tanggal tidak t e r p a n t a u k a r e n a ditutupi oleh a w a n tebal p a d a lokasi kawah, yaitu tanggal 12 d a n 16 Mei 2 0 0 2 . Sedang p a d a tanggal 7 Mei 2002
t e r u k u r s u h u k a w a h 0°C k a r e n a di daerah kawah diliputi oleh a w a n tipis. Sementara tanggal-tanggal yang lain berhasil t e r u k u r s u h u p e r m u k a a n lahan, m e s k i p u n ini b u k a n s u h u sebenarnya, tetapi s u h u y a n g t e r u k u r oleh satelit NOAA, tetapi d a p a t dilihat kecenderungan p e r u b a h a n s u h u y a n g terjadi. Hal ini d a p a t dilihat dari Grafik 5-2 yang diperoleh dari d a t a s u h u h a r i a n kawah Sangeangapi h a r i a n selama b u l a n Mei 2002.
6 KESIMPULAN
S u h u p e r m u k a a n l a h a n y a n g dihitung m e n g g u n a k a n k a n a l 4 d a n 5 d a t a NOAA, dapat d i g u n a k a n sebagai s u h u p e r m u k a a n l a h a n yang t e r u k u r d i a t a s kawah. Di sisi lain, resolusi spasial NOAA a d a l a h 1,1 km, s e d a n g k a n u k u r a n kawah g u n u n g api adalah k u r a n g dari l k m (bisa terjadi mixed pixel dengan l a h a n sekitarnya) sehingga s u h u yang diperoleh m e r u p a k a n s u h u p e r m u k a a n
•Prngu^uranSufiu^Permu^fltmCaHan (Hemjioviat et.ai) lahan r a t a - r a t a pixel tersebut b u k a n
suhu p e r m u k a a n lahan secara absolut. Dengan m e n g a m a t i trend a t a u pola p e r u b a h a n s u h u p e r m u k a a n lahan di a t a s k a w a h b e r d a s a r k a n d a t a NOAA dapat diprediksi pola s u h u kawah yang apabila m e n i n g k a t secara signifikan dapat menjadi p e r t a n d a a k a n terjadinya letusan.
P e n g a m a t a n pola s u h u permu-kaan l a h a n h a r i a n m e n g g u n a k a n d a t a satelit seperti NOAA d i h a r a p k a n bisa dimanfaatkan u n t u k memberikan peri-ngatan dini a k a n terjadinya letusan.
Mengingat banyaknya j u m l a h gunung api aktif di Indonesia, yaitu 129 buah d i m a n a lokasi kawah sulit dijang-kau, d a n p e m a s a n g a n alat p e n g u k u r s u h u di dekat kawah m u d a h berkarat.
DAFTAR RUJUKAN
Direktorat Vulkanologi, Dirjen Pertam-b a n g a n Umum, Dep.PertamPertam-bangan d a n Energi, 1979. Data Dasar
Gunung api Indonesia.
Direktorat Vulkanologi, 2 0 0 0 . Merapi. Yogyakarta.
Lillesand, T h o m a s M, dan Ralph W. Kiefer 1997. Penginderaan Jauh dan
Interpretasi Citra (cetakan ketiga)
Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Nath, A.N., 1993. Retrieval of Sea Surface
Temperature using NOAA-AVHRR Data for Identification of Potential Fishing Zones-Dissemination and
Validation. International Workshop
on Application of Satellite Remote Sensing for Identifying a n d Forecast-ing Potential FishForecast-ing Zones in Developing Countries, Hyderabad, India 7-11 December.
Qin, Z a n d Karnieli, A., 1999. Progress in
the remote sensing of land surface temperature and ground emissivity using NOAA-AVHRR data. Int. J.
Remote Sensing, Vol. 2 0 , No. 12, 2 3 6 7 - 2 3 9 3 .
Ratmonopurbo, A; Sulistiyo, Y dan S u h a r n a , 2 0 0 0 . Prekursor Entpsi
Gunung Merapi, Yogyakarta, Direktur
Vulkanologi.
Price, J . C . , 1984. Land Surface
Temperature Measurements from The Split Window Channels of The NOAA-7 AVHRR, J. Geophysics
Res., 89, 7 2 3 1
S a u n d e r s , R.W. a n d Kriebel, K. T., 1988.
An improved method for detecting clear sky and cloudy radiances from AVHRR data. Int. J. Remote
Sensing, Vol. 9, No. 1, 123-150. Web Addresses : www.pu.go.id/ publik/
b e n c a n a / gn-api / g u n u n g api. h t m www.volcanoIive.com
