prediksi banjir dki dengan anfis 09

44
Prediksi Iklim dan Prediksi Iklim dan Banjir DKI dengan Banjir DKI dengan Anfis Anfis The Houw Liong The Houw Liong P.M.Siregar P.M.Siregar R.Gernowo R.Gernowo H.Widodo H.Widodo S. Nuryanto S. Nuryanto

Upload: institute-technology-of-telecommunication

Post on 21-May-2015

654 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Prediksi Banjir DKI (Jakarta) dengan Anfis

TRANSCRIPT

Page 1: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Prediksi Iklim dan Prediksi Iklim dan Banjir DKI dengan AnfisBanjir DKI dengan Anfis

The Houw LiongThe Houw Liong

P.M.SiregarP.M.Siregar

R.GernowoR.Gernowo

H.WidodoH.Widodo

S. NuryantoS. Nuryanto

Page 2: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Garis BesarGaris Besar

• Model Model Iklim dan CuacaIklim dan Cuaca

• Hard Computing & Soft ComputingHard Computing & Soft Computing

• Prediktibilitas , Chaos/Weak CausalityPrediktibilitas , Chaos/Weak Causality

• Kaidah Fuzzy & ANFISKaidah Fuzzy & ANFIS

• Fuzzy ClusteringFuzzy Clustering

• Deret Waktu Bilangan Bintik Matahari, Deret Waktu Bilangan Bintik Matahari, Curah Hujan & Tinggi Muka Air Curah Hujan & Tinggi Muka Air

• KesimpulanKesimpulan

Page 3: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Model AtmosferModel Atmosfer

Page 4: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Model AtmosferModel Atmosfer

Page 5: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Physical ModelPhysical Model

• Cloud Formation : Arakawa , KuoCloud Formation : Arakawa , Kuo• Interactions : lands, oceans, cryosphere, Interactions : lands, oceans, cryosphere,

biosphere biosphere • Forcing : Solar activity, volcanic eruptions, Forcing : Solar activity, volcanic eruptions,

cosmic rayscosmic rays

•PredictabilityPredictability•Chaos, Attractor, weak causalityChaos, Attractor, weak causality

Page 6: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Predictability of a Climate Predictability of a Climate ModelModel

Page 7: Prediksi banjir dki dengan anfis 09
Page 8: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Forecasting Based on Soft Forecasting Based on Soft Computing & Solar cycleComputing & Solar cycle

• Quasi periodic solar cycleQuasi periodic solar cycle

• Sunspot , flare , cme, galactic cosmic Sunspot , flare , cme, galactic cosmic rays, interplanetary magnetic field rays, interplanetary magnetic field and weatherand weather

• ENSO & IODENSO & IOD

• MJOMJO

Page 9: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Sunspot & cosmic raySunspot & cosmic ray

Page 10: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Galactic Cosmic RaysGalactic Cosmic Rays

Page 11: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Cosmic RaysCosmic Rays

Page 12: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Kaidah Samar Sugeno Kaidah Samar Sugeno (Sugeno Fuzzy Rules) (Sugeno Fuzzy Rules)

• Untuk x adalah AUntuk x adalah Ai i dan y adalah Bdan y adalah Bjj maka z adalah pmaka z adalah piix + qx + qjjy + ry + rijij

• Kaidah Belajar /Kaidah Belajar /Learning Rules :Learning Rules :

• δδv_k = - v_k = - η∂η∂e_tot/∂v_ke_tot/∂v_k

Page 13: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Adaptive Neuro Fuzzy Adaptive Neuro Fuzzy Inference SystemInference System

A1

A2

B2

B1 N

N

layer 1layer 2

layer 3

layer 4

layer 5

x y

1w

2w

1w

2w

x y

Page 14: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

ANFISANFIS

• Layer 1 Layer 1 ::

• x x andand y y areare input input of of ode -i anode -i andd O1,i O1,i isis membership function ofmembership function of fuzzyfuzzy set set A=(A1,A2A=(A1,A2) and B=() and B=(B1 B1 ,,B2B2 )) with with membership function membership function A A isis : :

• •

• ai,bi, ai,bi, andand ci ci areare parameter parameterss• Layer 2 : Layer 2 : output as the product of input output as the product of input

membership functionsmembership functions : :•

2

1,

1,

( ), 1, 2,

( ), 3, 4,

i

i

i A

i B

O x for i or

O y for i

b2

i

i

A

a

cx1

1)x(

2,1i)y()x(wOii BA1i,2

Page 15: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

• Layer 3 Layer 3 inin node -i : node -i :

• Layer 4 : Layer 4 : Node -i Node -i is is adaptiadaptive ve node node with with funfunctionction node : node :

2,1i,ww

wwO

21

iii,3

)ryqxp(wfwO iiiiiii,4

Page 16: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

ANFISANFIS

• Layer 5 : Layer 5 : final final output :output :

5

i ii

i ii i

i

w fO w f

w

Page 17: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

sspot

0

50

100

150

200

1948

1952

1956

1960

1964

1968

1972

1976

1980

1984

1988

1992

1996

2000

2004

2008

2012

sspot

Page 18: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

NASA : Prediction of Solar NASA : Prediction of Solar Cycle 24Cycle 24

Page 19: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Pontianak RegionCorrelation Sunspot vs Precip =0.88

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

1948

1951

1954

1957

1960

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

Years

Sun

spot

/Pre

cip

-50.000.0050.00100.00150.00200.00

ave-sunspot ave-precip

Page 20: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Jaya Pura

0.0050.00

100.00150.00200.00250.00300.00350.00

1948

1951

19541957

19601963

19661969

1972

19751978

19811984

19871990

1993

19961999

2002

Years

mm

/mon

th

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

Avg precip sspot

Page 21: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Jakarta

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.0019

4819

5119

5419

5719

60

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

Years

mm

/mon

th

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

Avg Precip Avg-sspot

Page 22: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Fuzzy ClusteringFuzzy Clustering• Fuzzy c-means AlgorithmFuzzy c-means Algorithm

• Fix c (2Fix c (2cc n) and select a value for n) and select a value for parameter m’, initialize the partition matrix parameter m’, initialize the partition matrix UU(0)(0), membership functions and the centers . , membership functions and the centers . Each step in this algorithm will labeled r, Each step in this algorithm will labeled r, where r=0,1,2,..where r=0,1,2,..

• Repeat updating the partition matrix for Repeat updating the partition matrix for rrth th step,U step,U (r)(r) until until

• )()1( rr UU

Page 23: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Fuzzy ClusteringFuzzy Clustering

• set r=r+1 set r=r+1

• Calculate the new c centers :Calculate the new c centers :

n

kmik

n

k kjxmik

ijv

1'

1.'

Page 24: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

• Calculate the new membership Calculate the new membership functionsfunctions

1)1'/(2

1 )(

)()1(

m

c

j drjk

drikr

ik

Page 25: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

• set r=r+1 set r=r+1

• Calculate the new c centers :Calculate the new c centers :

n

kmik

n

k kjxmik

ijv

1'

1.'

Page 26: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Pengelompokan Samar (Fuzzy Pengelompokan Samar (Fuzzy Clustering)Clustering)

Page 27: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

IOD from PAOMA ForecastsIOD from PAOMA Forecasts

Page 28: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Multivariate Enso IndexMultivariate Enso Index

Page 29: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Prediksi Curah Hujan Ciliwung Prediksi Curah Hujan Ciliwung Hilir (DKI Jakarta)Hilir (DKI Jakarta)

Ciliw ung Hilir Prediksi September 2009 - Maret 2010

0

2

4

6

8

Jan-04 Oct-04 Jul-05 Apr-06 Jan-07 Oct-07 Jul-08 Apr-09 Jan-10Jumlah Bulanan Rata-Rata

Cur

Huj

an (

x100

mm

)

Data Prediksi ANFIS

Page 30: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Prediksi Pentad Ciliwung Prediksi Pentad Ciliwung HilirHilir

Ciliw ung Hilir Prediksi Oktober 2009-November 2009

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3-Jun-08 3-Oct-08 3-Feb-09 3-Jun-09 3-Oct-09PENTAD

Cur

Huj

(x1

00m

m)

Data Prediksi ANFIS

Page 31: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Prediksi Curah Hujan Ciliwung Prediksi Curah Hujan Ciliwung HuluHulu

Ciliw ung Hulu Prediksi September 2009 - Maret 2010

0

2

4

6

8

Jan-04 Sep-04 May-05 Jan-06 Sep-06 May-07 Jan-08 Sep-08 May-09 Jan-10Jumlah Bulanan Rata-Rata

Cur

Huj

an (

x100

mm

)

Data Prediksi ANFIS

Page 32: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Curah Hujan Pentad Ciliwung Curah Hujan Pentad Ciliwung HuluHulu

Ciliw ung Hulu Prediksi Oktober 2009 - November 2009

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

3-Jun-08 1-Oct-08 29-Jan-09 29-May-09 26-Sep-09PENTAD

Cur

Huj

(x1

00m

m).

Data Prediksii ANFIS

Page 33: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Analisis Hujan Ekstrim DKI Analisis Hujan Ekstrim DKI dengan WRFdengan WRF

Page 34: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Data Curah Hujan 2007 BMKG serupa Data Curah Hujan 2007 BMKG serupa

dengan Hasil WRFdengan Hasil WRF

Page 35: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

KesimpulanKesimpulan

• ANFIS & ANFIS & Pengelompokan SamarPengelompokan Samar dapat digabungkan untuk prediksi/ dapat digabungkan untuk prediksi/ prakiraan prakiraan Iklim jangka panjang dan Iklim jangka panjang dan menegah.menegah.

• Prediksi Prediksi cuaca cuaca jangka pendek yang jangka pendek yang akurat memerlukan model atmosfer akurat memerlukan model atmosfer dan data radar & satellit cuaca.dan data radar & satellit cuaca.

Page 36: Prediksi banjir dki dengan anfis 09
Page 37: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Banjir 2002Banjir 2002

Page 38: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Ciliw ung Hilir Prediksi Agustus 2008 - April 2009

0

2

4

6

8

Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08 Jan-09Jumlah Bulanan Rata-Rata

Cur

Huj

an (

x100

mm

)

Data Prediksi ANFIS

Ciliw ung Hilir Prediksi September 2008-December 2008

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3-Aug-07 3-Nov-07 3-Feb-08 3-May-08 3-Aug-08 3-Nov-08PENTAD

Cur

Huj

(x1

00m

m)

Data Prediksi ANFIS

Page 39: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Ciliw ung Hulu Prediksi May 2008 - April 2009

0

2

4

6

8

Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08 Jan-09Jumlah Bulanan Rata-Rata

Cur

Huj

an (

x100

mm

)

Data Prediksi ANFIS

Ciliw ung Hulu Prediksi May 2008 - Desember 2008

0

0.5

1

1.5

2

2.5

2-Sep-07 1-Dec-07 29-Feb-08 29-May-08 27-Aug-08 25-Nov-08PENTAD

Cur

Huj

(x1

00m

m)

Data Prediksii ANFIS

Page 40: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Banjir 2005Banjir 2005

Page 41: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

PROBABILITASPROBABILITASINTENSITAS Curah HujanINTENSITAS Curah Hujan

INTENSITAS C.H. ( 1957 - 1988 ) JAKARTA (745 )

0

10

20

30

40

50

60

0-<=

5

>5-<

=10

>10-

<=15

>15-

<=20

>20-

<=25

>25-

<=30

>30-

<=35

>35-

<=40

>40-

<=45

>45-

<=50

>50-

<=55 >5

5

KELAS

PR

OB

(%)

INTENSITAS C.H. ( 1985 - 2003 ) BOGOR

0

10

20

30

40

50

60

0-<

=5

>5

-<=

10

>1

0-<

=1

5

>1

5-<

=2

0

>2

0-<

=2

5

>2

5-<

=3

0

>3

0-<

=3

5

>3

5-<

=4

0

>4

0-<

=4

5

>4

5-<

=5

0

>5

0-<

=5

5

>5

5

KELAS

PR

OB

(%

)

Page 42: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

IODIODIOD

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

194819511954

19571960

19631966

196919721975

19781981

198419871990

19931996

19992002

200520082011

20142017

Years

IOD

Page 43: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Solar activities &Solar activities & ClimateClimate

Microphysics Cumulus

Solar and its activities PBL

Earth Surface

surface T,Qv,Wind

Surface FluxSH,LH

IncomingSW,LWSurface

Emisi/albedo

Cloud FractionCloud Effects

Cloud detrainment

Page 44: Prediksi banjir dki dengan anfis 09

Elnino-Lanina Years

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

1948

1950

1952

1954

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

Years

Su

nsp

ot

Nu

mb

er

sspotLanina Elnino

Positive-Negative of Indian Dipole Mode Years

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

1948

1950

1952

1954

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

Years

Su

ns

po

t N

um

be

r

sspotNegative Positive