PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB
TESIS
Oleh
YENI MEGALINA
087026006/FIS
PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister (S2) Ilmu Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh
YENI MEGALINA
087026006/FIS
PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
:
PREDIKSI CUACA EKSTRIM
DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN
MENGGUNAKAN PROGRAM
MATLAB
Nama Mahasiswa
:
YENI MEGALINA
Nomor Induk Mahasiswa
:
08 70 26 006
Program Studi
:
FISIKA
Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) (Drs. Nasir Saleh,
M.Eng.Sc)
Ketua
Anggota
(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) (Prof. Dr. Eddy Marlianto,
M.Sc)
PERNYATAAN ORISINALITAS
PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya di jelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Mei 2010
Yeni Megalina NIM. 08 70 26 006
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertandatangan dibawah ini:
Nama : Yeni Megalina NIM : 087026006 Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non Excelusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin saya selama mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, Mei 2010
Yeni Megalina NIM. 08 70 26 006
Telah diujikan pada Tanggal : 20 Mei 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc
2. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc 3. Prof. Muhammad Syukur, MS 4. DR. Anwar Darma, MS
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut Gelar : Yeni Megalina,SPd
Tempat dan Tanggal Lahir : P. Brandan, 21 Agustus 1984
Alamat Rumah : Jln. Eka Surya Gg. Eka Dewi No.41 Medan Instansi Tempat Bekerja : SMA Panca Budi
Alamat Kantor : Jl. Gatot Subroto Medan Telepon/Faks : 085262181460 E-mail : yenimegalina@yahoo.com
DATA PENDIDIKAN
SD : SD AL-AZHAR MEDAN Tamat : 1996 SMP : SMP AL-AZHAR MEDAN Tamat : 1999 SMA : SMA AL-AZHAR MEDAN Tamat : 2002 Strata-1 : FMIPA Universitas Negeri Medan Tamat : 2007
Pendidikan Fisika
Strata-2 : Program Studi Magister Ilmu Fisika Tamat : 2010 Universitas Sumatera Utara
Puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan karena berkat keyakinan, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan-Nya membuat tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan sebagai Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M. Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya saya ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc, selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc, selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami serta Kepala dan Staf Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Stasiun Klimatologi Klas I Sampali Medan atas bimbingan dan arahannya sehingga penelitian ini dapat selesai.
Kepada Ayahanda Mark Yunan Sirhan, Ibunda Roslina Daulay, Abangku Taufani Yunlinardo, SE, Adikku Reza Prima Kurniawan dan Annisa Yunlinanda, Nenek, Bujing-bujingku dan Tulang-tulangku serta seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat dan dorongan bagi saya dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.
Kawan-kawan Program Studi Magister Ilmu Fisika Univesitas Sumatera Utara angkatan 2008 khususnya Mulkan Iskandar Nasution, S.Si, Ika Darsila Warni Situmorang, S.Pd, Fazli Mirwan, S.Pd, Hendri Irwandi, Zainuddin, S.Si yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami. Pegawai Administrasi Program Studi Magister Ilmu Fisika USU Medan khususnya Pak Mulkan, Bang Dodi dan Bang Zul yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangnya, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Mei 2010
PREDIKSI CUACA EKSTRIM DENGAN MODEL JARINGAN
SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN PROGRAM MATLAB
ABSTRAK
Kota Medan merupakan kota metropolitan dengan jumlah kepadatan penduduk yang cukup tinggi. Pada saat memasuki masa pancaroba wilayah Kota Medan memiliki kondisi cuaca yang tidak stabil yang disebut dengan cuaca ekstrim. Cuaca ekstrim sangat sulit untuk di prediksi dengan kemajuan teknologi dan kemajuan ilmu pengetahuan kita dapat melakukan pendekatan-pendekatan empiris. Salah satu model yang lagi di kembangkan adalah Jaringan Syaraf Tiruan. Model ini dapat memprediksi suatu kondisi dimasa yang akan datang dengan mempelajari historis data yang sudah terjadi. Dari hasil analisis dua daerah yang mewakili Kota Medan yaitu Stasiun Polonia yang mewakili daerah perkotaan dan Stasiun Belawan yang mewakili daerah pinggiran kota dan daerah kawasan industri serta pemukiman dimana dari hasil analisis prediksi Jaringan Syaraf Tiruan dalam kurun waktu 5 tahun kedepan potensi terjadi kondisi ekstrim cenderung meningkat, sehingga dampak dari aktifitas tersebut perlu kita antisipasi dan waspadai. Diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan suatu gambaran mengenai potensi terjadinya cuaca ekstrim di wilayah Kota Medan.
Kata Kunci : Cuaca Ekstrim, Jaringan Syaraf Tiruan, Prediksi
EXTREME WEATHER PREDICTION MODEL WITH NEURAL NETWORK
USING MATLAB PROGRAMS
ABSTRACT
Medan City is a metropolitan city with a total population density is quite high. On entering the transition area of the city of Medan has a weather condition called unstable extreme weather. Extreme weather is very difficult to predict with technological advances and scientific progress we can make empirical approaches. One of the more developed model is neural networks. This model can predict a future condition by studying historical data is already happening. From the analysis of two regions which represent the Stations of Medan Polonia, representing urban and Belawan stations that represent the suburbs and industrial areas and residential areas where the results of predictive analysis of neural networks within the next 5 years the potential occurs under extreme conditions tend to increase , so that the impact of those activities we need to anticipate and be aware. Hope this research will provide an overview of the potential occurrence of extreme weather in the area of Medan.
Key words : Extreme Weather, Neural Network, Predict
Halaman
KATA PENGANTAR ... ..i
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT……… …iv DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 3 1.3. Batasan Masalah ... 4 1.4. Tujuan Penelitian ... 4 1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1. Cuaca Ekstrim ... 6
2.1.1. Angin... 7
2.1.1.1. FaktorTerjadinyaAngin... 7
2.1.1.2. Jenis-jenis Angin... 8
2.1.1.3. Alat Ukur Angin ... 9
2.1.2. Curah Hujan ... 10
2.1.2.1. Pengertian Hujan... 10
2.1.2.2. Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Terjadinya... 11
2.1.2.3. Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Ukuran Butirnya .... 12
2.1.2.4. Jenis Hujan Berdasarkan Besaran Curahnya ... 12
2.1.3. Suhu Udara... 13
2.1.3.1. Definisi Suhu ... 13
2.1.3.2. Dasar Pengukuran Suhu Udara...13
2.1.3.3. Skala Suhu ... 14
2.1.3.4. Variasi Harian Suhu Permukaan ... 14
2.1.4. Kelembaban Udara... 15
2.2. Jaringan Syaraf Tiruan ... 16
2.2.1. Komponen JST... 22 2.2.2. Arsitektur JST ... 23 2.2.3. Fungsi Aktivasi ... 24 2.2.4. Proses Pembelajaran ... 29 2.3. Matlab. ... 33 2.3.1. Pengertian Matlab ... 33
2.3.2. Perbedaan Matlab dengan Sofware Lain ... 34
2.3.4. Perkembangan Matlab ... 36
2.3. Normalisasi Data... 37
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 38
3.1. Tempat Penelitian ... ... 38
3.2. Alat dan Bahan... 38
3.3. Rancangan Umum Penelitian... 38
3.4. Variabel yang diamati ... 39
3.5. Data... ... 39
3.5.1. Data Input Stasiun Polonia... 39
3.5.2. Data Target Stasiun Polonia... 40
3.5.3. Data Uji Stasiun Polonia ... 40
3.5.4. Data Input Stasiun Belawan... 40
3.5.5. Data Target Stasiun Belawan... 40
3.5.6. Data Uji Stasiun Belawan ... 41
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN...42
4.1. Analisis Data Pengamatan ... 42
4.1.1. Analisis Data Input Stasiun Polonia ... 42
4.1.2. Analisis Data Target Stasiun Polonia... 43
4.1.3. Analisis Data Input Stasiun Belawan... 45
4.1.4. Analisis Data Target Stasiun Belawan... 46
4.2. Analisis Jaringan Syaraf Tiruan... 48
4.2.1. Prediksi Suhu Udara Maksimum Polonia ... 48
4.2.2. Prediksi Curah Hujan Maksimum Polonia ... 49
4.2.3. Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Polonia ... 50
4.2.4. Prediksi Suhu Udara Maksimum Belawan ... 51
4.2.5. Prediksi Curah Hujan Maksimum Belawan... 52
4.2.6. Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Belawan ... 53
4.3. Analisis Prediksi Cuaca Ekstrim... 54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 55
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA... 57
Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Perbedaan Pemograman JST dan Pemograman Tradisional... 20
Nomor Judul Halaman
Gambar 2.1 Alat pengukuran arah dan kecepatan angin ... 10
Gambar 2.2 Alat pengukuran curah hujan ... 11
Gambar 2.3 Termometer pengukur suhu udara ... 14
Gambar 2.4 Higrometer pengukur kelembaban udara... 16
Gambar 2.5 Sistematik Tipikal Neuron ... 19
Gambar 2.6 Neuron Buatan Mc Culloch-Pit Sebagai Operator Matematis... 21
Gambar 2.7a Struktur JST ... 22
Gambar 2.7b Arsitektur sistem berbasis JST... 22
Gambar 4.1 Rata-rata Suhu Udara Jam 13.00 wib Polonia ... 42
Gambar 4.2 Rata-rata Kelembaban Udara Jam 13.00 wib Polonia ... 43
Gambar 4.3 Rata-rata Suhu Udara Maksimum Polonia... 44
Gambar 4.4 Rata-rata Curah Hujan Maksimum Polonia ... 44
Gambar 4.5 Rata-rata Kecepatan Angin Maksimum Polonia... 45
Gambar 4.6 Rata-rata Suhu Udara Jam 13.00 wib Belawan ... 45
Gambar 4.7 Rata-rata Kelembaban Udara Jam 13.00 wib Belawan... 46
Gambar 4.8 Rata-rata Suhu Udara Maksimum Belawan... 47
Gambar 4.9 Rata-rata Curah Hujan Maksimum Belawan ... 47
Gambar 4.10 Rata-rata Kecepatan Angin Maksimum Belawan... 48
Gambar 4.11 Prediksi JST untuk Suhu Udara Maksimum di Polonia... 49
Gambar 4.12 Prediksi JST untuk Curah Hujan Maksimum di Polonia ... 50
Gambar 4.13 Prediksi JST untuk Kecepatan Angin Maksimum di Polonia... 51
Gambar 4.14 Prediksi JST untuk Suhu Udara Maksimum di Belawan... 52
Gambar 4.15 Prediksi JST untuk Curah Hujan Maksimum di Belawan ... 53
Gambar 4.16 Prediksi JST untuk Kecepatan Angin Maksimum di Belawan ... 55
Nomor Judul Halaman
Lampiran A Tabel Normalisasi Data Input Stasiun Polonia ... 59
Lampiran B Tabel Normalisasi Data Target 1 Stasiun Polonia ... 60
Lampiran C Tabel Normalisasi Data Target 2 Stasiun Polonia ... 61
Lampiran D Tabel Normalisasi Data Target 3 Stasiun Polonia ... 62
Lampiran E Tabel Normalisasi Data Uji Stasiun Polonia ... 63
Lampiran F Tabel Normalisasi Data Input Stasiun Belawan ... 64
Lampiran G Tabel Normalisasi Data Target 1 Stasiun Belawan ... 65
Lampiran H Tabel Normalisasi Data Target 2 Stasiun Belawan ... 66
Lampiran I Tabel Normalisasi Data Target 3 Stasiun Belawan ... 67
Lampiran J Tabel Normalisasi Data Uji Stasiun Belawan... 68
Lampiran K Analisis Prediksi Suhu Udara Maksimum Polonia ... 69
Lampiran L Analisis Prediksi Curah Hujan Maksimum Polonia ... 70
Lampiran M Analisis Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Polonia ... 71
Lampiran O Analisis Prediksi Suhu Udara Maksimum Belawan ... 72
Lampiran P Analisis Prediksi Curah Hujan Maksimum Belawan ... 73
Lampiran Q Analisis Prediksi Kecepatan Angin Maksimum Belawan ... 74
Lampiran R.a Trend Prediksi JST Suhu Udara Maksimum Polonia ... 75
Lampiran R.b Trend Prediksi JST Curah Hujan Maksimum Polonia ... 75
Lampiran R.c Trend Prediksi JST Kecepatan Angin Maksimum Polonia ... 76
Lampiran R.d Trend Prediksi JST Suhu Udara Maksimum Belawan ... 76
Lampiran R.e Trend Prediksi JST Curah Hujan Maksimum Belawan ... 77
Lampiran R.f Trend Prediksi JST Kecepatan Angin Maksimum Belawan ... 77
Lampiran S Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan ... 78
Lampiran T Proses Pembelajaran Jaringan Syaraf Tiruan ... 82
