pemanfaat citra satelit landsat untuk menduga perubahan suhu akibat perubahan tututpan lahan

12
Laporan Akhir Praktikum Meteorologi Satelit PEMANFAATAN DATA CITRA LANDSAT UNTUK MENDUGA PERUBAHAN SUHU UDARA KOTA BOGOR AKIBAT PERUBAHAN TUTUPAN LAHAN Disusun oleh: Aliffa Azhari Aprillia G24120035 Kelompok 4 Asisten Priyo Dwi Utomo G24110040 DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2014

Upload: vicky-ceunfin

Post on 11-Jan-2016

40 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Aplikasi Sistem Informasi Geografis

TRANSCRIPT

Page 1: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Laporan Akhir Praktikum Meteorologi Satelit

PEMANFAATAN DATA CITRA LANDSAT UNTUK MENDUGA

PERUBAHAN SUHU UDARA KOTA BOGOR AKIBAT PERUBAHAN

TUTUPAN LAHAN

Disusun oleh:

Aliffa Azhari Aprillia

G24120035

Kelompok 4

Asisten

Priyo Dwi Utomo

G24110040

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2014

Page 2: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Radiasi matahari adalah proses pemancaran energi gelombang elektromagnetik tanpa

melalui medium. Radiasi matahari merupakan sumber energi utama untuk terjadinya

proses fisika atmosfer sehingga radiasi matahari akan menentukan cuaca dan iklim.

Radiasi matahari merupakan sumber energi utamauntuk terjadinya proses fisika

atmosfer sehingga radiasimatahari akan menentukan cuaca dan iklim. Radiasi matahari

yang masuk ke permukaan bumi mengalami pemantulan (reflection), serapan oleh

atmosfer (absorption), dan pemancaran (scattering). Besarnya pemantulan dan

penyerapan radiasi matahari menentukan besar kecilnya suhu udara yang ada di bumi.

Pemantulan dan penyerapan radiasi matahari dipengaruhi oleh tutupan lahan pada

bumi. Tutupan lahan vegetasi akan lebih besar menyerap radiasi matahari karena

banyaknya tanaman, sedangkan pada laha terbangun lebih besar untuk memantulkan

radias maahari karena sifat dari bangunan yaitu memantulkan. Karena lahan terbangun

atau bangun lebih besar untuk memantulkan radiasi gelombang, maka gelombang panjang

dari bumi ke atmosfer akan semakin besar sehingga menyebabkan suhu udara yang

meningkat.

Telah diketahui bahwa peningkatan suhu udara dari tahun ke tahun disebabkan

karena adanya perubahan tata guna lahan yang ada di bumi. Seiring berjalannya waktu,

wilayah vegetasi mengalami penurunan dan digantikan dengan meningkatknya lahan

terbangun atau bangunan-bangunan karena adanya peningkatan populasi di dunia.

Perubahan wilayah vegetasi menjadi lahan terbangun memiliki hubungan erat dengan

peningkatan suhu udara yang terjadi. Dalam melihat hubungan antar perubahan tutupan

lahan dengan suhu udara dapat dilihat dengan menggunakan pengolahan citra satelit

landsat, khususnya landsat TM (landsat 7) dengan landsat 8.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut.

a. Mengetahui perubahan suhu udara di Kota Bogor pada tahun 2001 dan 2014

b. Mengetahui faktor penyebab perubahan suhu udara di Kota Bogor

1.3 Tinjauan Pustaka

Pada dasarnya pengukuran besaran cuaca (parameter cuaca) dari satelit dilakukan

dengan mendeteksi energi gelombang elektromagnetik yang berasal dari obyek

pengamatannya yaitu dari atmosfer sampai permukaan bumi. Pendeteksian energi

dilakukan oleh sistem pengindera (sensor) tanpa melakukan sentuhan langsung ke

obyeknya dikenal dengan penginderaan jauh (remote sensing/teledetection)

(Anderson, 1974 dalam Jurnal LAPAN).

Secara geografis, Kota Bogor terletak diantara 106°48’ BT dan 6°26’LS. Kota

Bogor memiliki rata-rata ketinggian minimum 190 m dan maksimum 330 m dari

permukaan laut. Kondisi iklim di Kota Bogor memiliki suhu rata-rata tiap bulan 26°C

dengan suhu terendah 21,8°C dan suhu tertinggi 30,4°C. Kota Bogor memiliki

kelembaban udara 70% dan memiliki curah hujan tahun sekitar 3.500-4.000 mm

Page 3: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

dengan curah hujan terbesar pada bulan Desember dan Januari. Luas wilayah Kota

Bogor sebesar 11.850 Ha terdiri dari 6 kecamatan dan 68 kelurahan, kemudian secara

administratif Kota Bogor terdiri dari 6 wilayah kecamatan, 31 kelurahan, dan 37 desa.

Dalam mengolah data, digunakan citra satelit. Citra satelit adalah citra dari hasil

penginderaan suatu jenis satelit tertentu. Citra satelit memiiki panjang gelombang yang

berbeda-beda. Macam-macam citra satelit antara lain yaitu Landsat 7ETM+, IKONOS,

QUICKBIRD, Landsat 8, dan lain-lain. Untuk memperoleh data yang diinginkan daam

praktikum, digunakan Landsat 7ETM+ dan Landsat 8.

Tabel 1. Table saluran citra Landsat 7 dan kegunaannya

Band Panjang

Gelombang (μm) Kegunaan

1 0.45-0.52

Digunakan untuk penetrasi tubuh air, analisis

penggunaan lahan, tanah, dan vegetasi, dan pembedaan

vegetasi dan lahan.

2 0.52-0.60

Digunakan untuk pengamatan puncak pantulan vegetasi

pada saluran hijau yang terletak diantara dua saluran

penyerapan. Pengamatan dilakukan untuk membedakan

jenis vegetasi dan membedakan tanaman sehat terhada

tanaman yang tidak sehat.

3 0.63-0.69 Digunakan untuk membedakan jenis vegetasi. Band ini

terletak pada salah satu daerah penyerapan klorofil.

4 0.76-0.90

Band ini peka terhadap biomassa vegetasi, untuk

identifikasi jenis tanaman, dan untuk memudahkan

pembedaan tanah dan tanaman serta lahan dan air.

5 1.55-1.75 Digunakan untuk pemedaan jenis tanaman, kandungan

air pada tanaman, dan kondisi kelembaban tanah.

6 2.08-2.35 Digunakana untuk membedakan formasi batuan dan

untuk pemetaan hdrotermal.

7 10.40-12.50

Digunakan untuk klasifikasi vegetasi, analisis gangguan

vegetasi, pembedaan kelembaban tanah, dan keperluan

lain yang berhubungan dengan gejala thermal.

8 Pankromatik Digunakan dalam studi kota, penajaman batas linier, dan

analisis tata ruang.

Klasifikasi citra merupakan proses pengelompokkan pixel pada suatu citra

kedalam sejumlah class (kelas), sehingga setiap kelas dapat menggambarkan suatu

entitas dengan ciri-ciri tertentu. Tujua utama klasifikasi citra pengideraan jauh untuk

menghasilkan peta tematik, dimana suatu warna memiliki suatu objek tertentu.

Contoh objek yang berkaitan dengan perumukaan bumi antara lain air, hutan, sawah,

kota, jalan, dan lain-lain. Prosedur klasifikasi citra bertujuan untuk melakukan

kategorisasi secara otomatis dari semua pixel citra ke dalam kelas penutupan lahan

atau semua tema tertentu (Indarto dan Arif Faisol 2009).

Albedo merupakan nisbah perbandingan dari radiasi gelombang pendek yang

dipantulkan dengan radiasi gelombang pendek yang datang ke permukaan. Nilai

albedo memiliki korelasi positif dengan suhu udara. Nilai albedo tinggi terdapat pada

Page 4: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Ta

daerah yang memiliki suhu tinggi dan albedo rendah terdapat pada daerah yang

memiliki suhu udara rendah. Suhu udara adalah ukuran energi kinetik rata-rata dari

pergerakan molekul-molekul. Suhu suatu benda ialah keadaan yang menentukan

kemampuan benda tersebut untuk memindahkan (transfer) panas ke benda-benda lain

atau menerima panas dari benda-benda lain tersebut. Dalam sistem benda, benda

yang kehilangan panas dikatakan benda yang bersuhu lebih tinggi (Purba 2010). Nilai

suhu udara dan albedo rendah ditemui pada wilayah vegetasi sedangkan nilai suhu

udara dan albedo tinggi ditemui pada wilayah perkotaan atau lahan terbangun. Hal ini

disebabkan karena wilayah vegetasi menyrerap radiasi matahari yang masuk

sedangkan pada lahan terbangun atau perkotaan sukar menyerap radiasi matahari

sehingga bangunan memantulkan ke atmosfer sehingga suhu udara menjadi tinggi

(Lely Q.A 2010).

1.4 Metodologi

1.4.1 Alat dan Bahan

Software Er Mapper 7.1

Software ArcGIS

Laptop

Peta wilayah Kota Bogor

1.4.2 Prosedur Analisis Data

Gambar 1 Diagram alir pengolahan citra

Citra Landsat 7 dan Landsat 8

Band 542 : Landsat 7

Band 653 : Landsat 8

Klasifikasi Lahan

Band 321 : Landsat 7

Band 432 : Landsat 8

Band 6 : Landsat 7

Band 10 & 11 : Landsat 8

Spectral

Tb

Ts

Analisis hubungan klasifikasi lahan dengan Suhu

G H

Rn

Page 5: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Rumus Neraca Energi:

Keterangan :

Rn = Radiasi netto (Wm-2

)

H = Fluks panas terasa (sensible heat flux) (Wm-2

)

λE = Fluks panas laten(latent heat flux) (Wm-2

)

G = Fluks panas tanah (soil heat flux) (Wm-2

)

Rumus Suhu Permukaan:

Keterangan :

Ts = Suhu permukaan yang terkoreksi (K)

TB = Suhu kecerahan (K)

λ = Panjang gelombang radiasi emisi (11.5 μm)

𝛿 = hc/ σ (1.438 x 10-2 mK)

h = Konstanta Planck (6.26x10-34 J sec)

c = Kecepatan cahaya (2.998 x 108 m sec-1)

σ = Konstanta Stefan Boltzman (1.38 x 10-23

JK-1

)

ε = Emisivitas (nilai emisivitas untuk lahan non vegetasi yaitu sekitar 0.92, untuk

lahan vegetasi sekitar 0.95, dan nilai emisivitas untuk air sekitar 0.98).

Rumus Suhu Udara:

Keterangan :

Ta = suhu udara (K)

Ts = suhu permukaan (K)

H = fluks pemanasan udara (Wm-2

)

r aH = tahanan aerodinamik (sm-1

)

𝜌 = kerapatan udara lembab ( 1,27 Kgm-3

)

Cp = panas spesifik udara pada tekanan konstan (1004 JKg-1

K-1

)

Page 6: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara geografis Kota Bogor terletak diantara 106°48’ BT dan 6°26’ LS. Kota

Bogor mempunyai rata-rata ketinggian minimum 190 m dan maksimum 330 m dari

permukaan laut. Kondisi iklim di Kota Bogor memiliki suhu rata-rata tiap bulan 26°C

dengan suhu terendah 21,8°C dan suhu tertingi mencapai 30,4°C. Kota Bogor memiliki

kelembaban udara sebesar 70, curah hujan setiap tahun sekitar 3.500-4.000 mm dengan

curah hujan terbesar pada bulan Desember dan Januari. Luas wilayah Kota Bogor sebesar

11.850 Ha (Pemerintah Kota Bogor).

Suhu adalah derajat panas atau dingin yang diukur berdasarkan skala tertentu

dengan menggunakan termometer. Satuan suhu yang biasa digunakan adalah derajat

celcius (°C). Faktor yang mempengaruhi suhu adalah jumlah radiasi yang diterima,

pengaruh daratan dan lautan, pengaruh ketinggian tempat, pengaruh angin secara tidak

langsung, pengaruh panas laten, penutupan lahan, tipe lahan, dan pengaruh sudut datang

sinar matahari (Ainy, 2012). Suhu udara adalah ukuran energi kinetik rata-rata dari

pergerakan molekul-molekul. Suhu suatu benda ialah keadaan yang menentukan

kemampuan benda tersebut untuk memindahkan (transfer) panas ke benda-benda lain

atau menerima panas dari benda-benda lain tersebut. Dalam sistem benda, benda yang

kehilangan panas dikatakan benda yang bersuhu lebih tinggi (Purba 2010).

Gambar 2 Klasifikasi lahan Kota Bogor tahun 2001

Gambar 2 merupakan gambar klasifikasi lahan Kota Bogor tahun 2001

menggunakan landsat 7. Warna merah menunjukkan lahan terbangun, warna biru

menunjukkan badan air, dan warna hijau menunjukkan wilayah vegetasi. Berdasarkan

gambar tersebut dapat dilihat bahwa wilayah vegetasi masih mendominasi Kota Bogor

sedangkan wilayah lahan terbangun masih tidak terlalu padat

Gambar 3 Klasifikasi lahan Kota Bogor tahun 2104

Page 7: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Gambar 3 merupakan klasifikasi lahan Kota Bogor tahun 2014 menggunakan

landsat 8. Pada gambar tersebut, warna merah menunjukkan lahan terbangun, hijau

adalah vegetasi, dan biiru merupakan badan air. Berdasarkan gambar tesebut dapat dilihat

bahwa lahan terbangun atau bangunan di Kota Bogor sudah cukup tinggi dan vegetasi

yang ada disana hanya sedikit.

Berdasarkan gambar tersebut, dapat dilihat terjadi perubahan tutupan lahan, dari

wilayah vegetasi menjadi lahan terbangun karena gambar tersebut menunjukkan

meningkatnya wilayah lahan terbangun dan menurunnya vegetasi. Prubahan tutupan

lahan ini dapat menyebabkan peruahan iklim dan unsur cuaca, contohnya perubahan suh

udara di wilayah Kota Bogor.

Gambar 4 Sebaran dan grafik albedo Kota Bogor tahun 2001

Gambar 4 merupakan gambar sebaran albedo di Kota Bogor tahun 2001.

Berdasarkan gambar tersebut dapat dlihat nilai albedo Kota Bogor tahun 2001 memiliki

rentang dari 0.07889-0.28534. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa nilai albedo

rendah berada pada wilayah vegetasi, sedangkan albedo yang lebih tinggi ditunjukkan di

wilayah lahan terbangun, hal ini dapat disesuaikan dengan peta klasifikasi lahan tahun

2001.

Gambar 4 Sebaran dan grafik albedo Kota Bogor tahun 2014

Page 8: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Gambar 5 merupakan sebaran dan grafik albedo Kota Bogor tahun 2014.

Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa nilai albedo kota Bogor berada pada

rentang 0.049772-0.556108. Pada gambar tersebut dapat dilihat nilai albedo pada lahan

terbangun lebih tinggi dibandingkan pada wilayah vegetasi, hal ini dapat disesuaikan

dengan peta klasifikasi lahan tahu 2014.

Berdasarkan gambar 4 dan 5, dapat dilihat bahwa nilai albedo pada Kota Bogor

memiliki peningkatan dari tahun 2001 ke 2014, yaitu dari 0.28534 ke 0.556108. Ada

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi perybahan nilai albedo, contohnya perubahan

tutupan lahan. Dari kedua gambar tersebut, nilai albedo yang lebih tinggi berada pada

wiayah lahan terbangun, sedangkan wilayah vegetasi memiliki nilai albedo yang lebih

rendah.

Gambar 6 Sebaran dan grafik suhu udara (Ta) Kota Bogor tahun 2001

Gambar 6 merupakan sebaran dan grafik suhu udara Kota Bogor tahun 2001

menggunakan citra Landsat TM (Landsat 7). Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa

suhu udara Kota Bogor memiliki suhu terendah yaitu 12.7629°C dan suhu tertinggi yaitu

24.7358°C.

Gambar 7 Sebaran dan grafik suhu udara (Ta) Kota Bogor tahun 2014

Page 9: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Gambar 7 merupakan sebaran dan grafik suhu udara Kota Bogor tahun 2014

menggunakan Landsat 8. Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa suhu udara Kota Bogor

memiliki suhu terendah yaitu 12.346°C dan suhu tertinggi yaitu 26.3112°C.

Gambar 6 dan 7 memiliki perbedaan suhu udara dimana gambar 6 masih

memiliki suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan gambar 7. Hal ini menunjukkan

adanya peningkatan suhu yang cukup besar dalam kurun waktu 13 tahun di Kota Bogor.

Tahun 2001 memiliki suhu tertinggi sebesr 24.7359°C sedangkan pada tahun 2014

memiliki suhu tertinggi sebesar 26.3112°C. Kota Bogor memiliki peningkatan suhu udara

sebesar ±2°C. Faktor yang mungkin mempengaruhi peningkatan suhu yang terjadi di

Kota Bogor karena adanya perubahan penutupan lahan yang dapaat dilihat dari gambar 1

dan 2. Banyaknya lahan terbangun atau bangunan padat di wilayah Bogor yang bersifat

tidak menyerap panas radiasi matahari. Panas radiasi matahari banyak yang dipantulkan

permukaan dan bangunan-bangunan padat ke arah permukaan bumi yang menyebabkan

udara menjadi panas sehingga albedo pada lahan terbangun tinggi. Lahan terbangun

memiliki albedo yang lebih tinggi dibandingkan vegetasi, hal ini ditunjukkan pada

gambar 5 dan 6, dimana warna biru pekat terdapat pada wilayah lahan terbangun. Albedo

pada tahun 2001 dan 2014 memiliki perbedaan, yaitu albedo pada tahun 2014 lebih tinggi

dan pada kedua tahun tersebut nilai albedo pada lahan terbangun lebih tinggi dibanding

vegetasi. Albedo pada suhu udara rendah terkait dengan area terbuka dan vegetasi hijau

karena dengan adanya vegetasi maka radiasi matahari yang masuk kemudian akan diserap

oleh tanaman. Hal ini didukung penelitian tentang nilai albedo dan suhu udara yang

dilakukan di Semiarid Sahara, pada September 1981-Oktober 1982 oleh Vukovich pada

Jurnal LAPAN yang menyatakan bahwa dalam penelitian tersebut diperoleh korelasi

yang sangat positif antara nilai albedo dan suhu udara seperti daerah-daerah dengan

albedo tinggi adalah daerah dengan temperatur udara tinggi dan sebaliknya.

Citra satelit yang digunakan dalam megolah data suhu udara pada tahun 2001 dan

2014 di Kota Bogor berbeda. Pada tahun 2001 digunakan citra satelit Landsat 7

sedangkan pada tahun 2014 digunakan citra satelit landsat 8. Adanya perbedaan

penggunaan citra satelit karena ketersediaan data pada tahun 2001 yaitu hanya landsat 7,

sdangkan pada tahun 2014 data yang tersedia dari landsat 8. Dalam mengolah dan

membandingkan kedua data, tidak dilakukan normalisasi sehingga terdapat error pada

hasil yang diperoleh, mungkin lebih tinggi atau lebih rendah dari yang seharusnya.

KESIMPULAN

Suhu udara di Kota Bogor memiliki perubahan dari tahun 2001 ke 2014. Pada

tahun 2001, suhu udara tertinggi di Kota Bogor yaitu 24.7°C sedangkanpada tahun 2014

memiliki suhu tertinggi 26.3°C. Hal ini disebabkan karena adanya tutupan lahan di Kota

Bogor dari tahun 2001 ke 2014 dimana perubahan wilayah vegetasi menjadi lahan

terbangun. Perubahan tutupan lahan tersebut meningkatkan suhu udara di Kota Bogor

karena vegetasi lebih banyak menyerap panas sedangkan wialayh lahan terbangun tidak

dapat menyerap panas sehinggal bangunan memantulkan radiasi ke atmosfer yang

menyebabkan suhu udara meningkat.

Page 10: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

DAFTAR PUSTAKA

.

Ainy, Cherish Nurul. 2012. Pengaruh Ruang Terbuka Hijau Terhadap Iklim Mikro di

Kawasan Kota Bogor [skripsi]. Departemen Arsitektur Lanskap, Fakultas Pertanian

IPB.

Anderson, R.K 1974. Application of Meteorolgical Satellite Data in Analysis and

Forecasting. ESSA Technical Report NESC 51, Washington DC, hal.51-57.

Indarto dan Arif Faisol. 2009. Identifikasi dan Klasifikasi Peruntukan Lahan

Menggunakan Citra ASTER. Media Teknik Sipil. Vol.9, Januari 2009 : ISSN 1412-

0976.

Purba, CY. 2010. Analisis Spasial Hubungan Penggunaan Lahan dengan Suhu Udara di

Kota Medan [skripsi]. Universitas Sumatera Utara.

Q.A, Lely, Teguh H, Rukmi H, Juniarti V, dan Dadang S. 2010. Kontribusi Indeks

Vegetasi dan Albedo Terhadap Temperatur Udara Permukaan di Wilayah

Indonesia Barat dan Tengah Berdasarkan Data Satelit NOAA. Jurnal Ilmiah

LAPAN. Vol.3, No.1.

Vukovich, Fred M. Toll, David L. Murphy, dan Robert E. 1987. Surface Temperature and

Albedo Frm NOAA-7 Satellite Data. Remote Sensing of Environment. Vol.22,

Hal.143.

Page 11: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

LAMPIRAN

Gambar 8 Peta Klasifikasi Lahan Kota Bogor Tahun 2001

Gambar 9 Peta Klasifikasi Lahan Kota Bogor Tahun 2014

Page 12: Pemanfaat Citra Satelit Landsat Untuk Menduga Perubahan Suhu Akibat Perubahan Tututpan Lahan

Gambar 10 Peta Sebara Suhu Udara Kota Bogor Tahun 2001

Gambar 11 Peta Sebaran Suhu Udara Kota Bogor Tahun 2014