sst mcsst revisi

7/24/2019 Sst Mcsst Revisi

1/16


2/16

Diperbolehkan mengutip dengan menyebut sumbernya

May be cited with reference to the source

Suhu permukaan laut merupakan salah satu parameter yang sangat penting dalam

penelitian kelautan dan penginderaan jauh kelautan, karena suhu permukaan laut memiliki

kaitan yang erat dengan parameter kelautan lainnya, seperti kesuburan perairan maupun

dengan parameter cuaca dan iklim seperti perubahan musim, badai tropis maupun

fenomena ENSO (El Nino Southern Oscilation).

Data suhu permukaan laut telah diaplikasikan pada berbagai bidang seperti pada

peningkatan informasi daerah penangkapan ikan yang dilakukan oleh Balai Riset dan

Observasi Kelautan, Departemen Kelautan dan Perikanan sejak tahun 2000 hingga saat ini.

Data satelit yang diterima dari Ground receivingNOAA, diolah menjadi informasi prediksi

potensi ikan di perairan Indonesia berdasarkan suhu permukaan laut ( Realino et al. 2005)

Suhu permukaan laut juga digunakan sebagai indikator utama untuk pemantauan

fenomena El Nino dan perubahan musim. El Nino yang merupakan fenomena permukaan

laut di Samudera Pasifik secara langsung mempengaruhi karakteristik laut di perairan

Indonesia termasuk karakteristik suhu permukaan laut. Demikian juga siklus musim yang

terjadi di Indonesia, sangat mempengaruhi suhu permukaan laut. Oleh karena itu, suhu

permukaan laut digunakan sebagai indikator utama didalam pemantauan fenomena El Nino

dan perubahan musim (Sukresno, 2008)

Kazmin (2002) melakukan penelitian mengenai variabilitas daerah front musiman

dan tahunan dengan menggunakan data satelit dan data observasi menggunakan kapal.

Penelitian dilakukan dengan menggunakan data suhu permukaan laut rata-rata mingguan

dengan resolusi spasial 18 km periode 1982 2000 yang digunakan untuk menganalisis

klimatologi global zona front lautan skala besar (large-scale oceanic frontal zones, OFZ)

dan variabilitas gradien suhu permukaan laut pada beberapa zona front. Analisis spektral

terhadap gradien SST menunjukan adanya variabilitas musiman sebagaimana terjadi pada

variabilitas tahunan yang berkaitan dengan fenomena El Nino.

Pariwono dan Siregar (2002) menemukan adanya variabilitas suhu permukaan laut

di sekitar laut Jawa dengan menggunakan data satelit. Hasil penelitian menunjukan

penurunan suhu antara 2oC - 3

oC dari bulan Juni hingga September. Hal ini dimungkinkan

karena adanya beberapa proses seperti intrusi masa air dari laut Banda dan atau laut

Sulawesi, serta adanya mekanisme upwelling yang terjadi di pesisir selatan Sulawesi. Suhu

permukaan laut di perairan selatan Jawa pada periode Juni September 1997 secara


3/16



signifikan mengalami penurunan sebesar 5oC hingga 6

oC dibandingkan pada periode yang

sama di tahun 1998, 1999 dan tahun 2000. Proses upwelling secara intensif pada periode

tersebut dimungkinkan sebagai penyebab utamanya.

Hingga saat ini, telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mendapatkan suhu

permukaan laut dari satelit NOAA-AVHRR. Namun demikian satu hal yang cukup sulit

dilakukan adalah validasi dengan menggunakan data hasil pengukuran lapangan terkait

dengan ketersediaan data lapangan.

Tersedianya data buoy TAO secara time-series di internet dan dapat di akses secara

bebas merupakan salah satu peluang untuk penelitian kelautan terutama di Indonesia.

Demikian juga dengan validasi suhu permukaan laut dari data satelit NOAA-AVHRR.

Dengan tersedianya data insitu suhu permukaan laut dari buoy TAO memungkinkan untuk

dilakukan validasi terhadap algoritma yang digunakan untuk mengolah data satelit menjadi

data suhu permukaan laut.

Algoritma MCSST merupakan algoritma pengolahan data satelit NOAA-AVHRR

yang dikembangkan oleh NASA dan merupakan salah satu algoritma yang memberikan

hasil yang memuaskan. Namun aplikasi algoritma ini untuk suhu permukaan laut di

Indonesia belum banyak dikembangkan, oleh karena itu validasi algoritma MCSST dengan

menggunakan data insitu dari buoy TAO akan memberikan gambaran mengenai akurasi

algoritma MCSST untuk mengolah data satelit NOAA-AVHRR di perairan Indonesia.

Panjang gelombang inframerah thermal memungkinkan dilakukannya estimasi suhu

permukaan laut. Secara khusus dapat dijelaskan bahwa suhu permukaan laut yang diukur

adalah suhu permukaanpada beberapa milimeter di permukaan laut dan bukan suhu kolom

airyang berada beberapa centimeter di bawah permukaan laut (Miller, R, L et al , 2005).

Panjang gelombang infra merah pada penginderaan jauh sangat sesuai untuk

pengukuran suhu permukaan laut, karena puncak emisi thermal permukaan bumi berada

pada spektrum infra merah, serta emisivitas air pada panjang gelombang infra merah relatif

seragam. Namun demikian terdapat dua permasalahan utama yang harus di pecahkan untuk

mendapatkan pengukuran suhu permukaan laut yang akurat. Permasalahan pertama adalah

perhitungan radiansi permukaan laut yang dipengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan.

Permasalahan kedua adalah adanya pengaruh atmosfer seperti tutupan awan, kandungan


4/16



gas dan aerosol. Atmosfer dapat mempengaruhi perhitungan suhu permukaan laut hingga 1

oC.

Terdapat dua interval panjang gelombang yang umum digunakan untuk perhitungan

suhu permukaan laut, yaitu infra merah jauh (10.0 m 12,5 m) dan infra merah dekat

( 3,7 m 4,2 m). Namun demikian ternyata pada kedua interval tersebut emisi radiasi

infra merah dari permukaan laut secara parsial mengalami penyerapan oleh atmosfer. Skala

penyerapan oleh atmosfer berbeda-beda pada setiap interval panjang gelombang, sehingga

bisa digunakan untuk koreksi pada saat perhitungan suhu permukaan laut.

Akurasi suhu permukaan laut di daerah yang bebas tutupan awan bisa dilakukan

dengan membandingkan hasil perhitungan dari satelit dengan data hasil pengukuran insitu

menggunakan data buoy pada kedalaman 1 meter. Sejauh ini selisih antara keduanya

berkisar 0,5 oC. Hal ini dimungkinkan karena adanya perbedaan antara suhu permukaan

dengan suhu kolom air(Miller, R, L et al , 2005).

Satelit NOAA merupakan satelit cuaca yang dioperasikan oleh National Oceanic

and Atmospheric Administration (NOAA) Amerika. Terdapat dua tipe satelit yang saat ini

beroperasi yaitu orbit geostasioner dan orbit polar. Satelit NOAA dengan orbit geostasioner

memonitor belahan bumi bagian barat pada ketinggian sekitar 22,240 mil di atas

permukaan bumi. Sedangkan satelit NOAA dengan orbit polar mengitari bumi pada

ketinggian sekitar 540 mil di atas permukaan bumi (NOAA, 2008)

AVHRR (advanced very high resolution radiometer) adalah sensor radiasi yang

bisa digunakan untuk menentukan tutupan awan dan suhu permukaan. Sensor ini berupa

radiometer yang menggunakan 6 detector yang merekam radiasi pada panjang gelombang

yang berbeda-beda seperti ditunjukan pada Tabel. 1


5/16



AVHRR pertama memiliki 4 saluran radiometer. Di luncurkan pada satelit TIROS-

N pada bulan Oktober 1978. Kemudian dikembangkan menjadi 5 saluran yang pertama kali

diluncurkan pada satelit NOAA-7 pada bulan Juni 1981. Dan terakhir diluncurkan pada

satelit NOAA-18 pada bulan Mei 2005. Pembuatan buoy Tropical Atmosphere Ocean

(TAO) termotivasi oleh adanya kejadian El Nino pada tahun 1982 -1983 yang merupakan

El Nino paling kuat pada saat itu dan terjadi tanpa terdeteksi maupun di perkirakan

sebelumnya. Hal tersebut mengingatkan akan perlunya data real-time Samudera Pasifik

bagian tropis untuk pemantauan maupun prakiraan, serta pengembangan pengetahuan

mengenai El Nino. Pada saat ini buoy TAO/TRITON dioperasikan oleh NOAA Amerika,JAMSTEC Jepang dengan kontribusi dari IRD/ORSTOM, Perancis. Buoy TAO terpasang

sepanjang katulistiwa di Samudera Pasifik seperti pada gambar 1.(TAO Project. 2008).

Karakteristik Panjang Gelombang Satelit NOAA-AVHRR

Saluran ResolusiPanjang

Gelombang (um)Penggunaan

1 1.09 km 0.58 - 0.68Pemetaan awan dan Permukaan

siang hari

2 1.09 km 0.725 - 1.00 Batas Daratan dan Perairan

3A 1.09 km 1.58 - 1.64 Deteksi salju dan es

3B 1.09 km 3.55 - 3.93Pemetaan awan malam hari dan suhu

permukaan laut

4 1.09 km 10.30 - 11.30Pemetaan awan malam hari dan suhu

permukaan laut

5 1.09 km 11.50 - 12.50 Suhu permukaan laut

Tabel 1. Karakteristik Panjang Gelombang Satelit NOAA-AVHRR

(NOAA-AVHRR Band Characteristic)


6/16



Akurasi buoy TAO untuk pengukuran suhu permukaan laut sangat tinggi, (TAO Project,

2008), dengan spesifikasi sebagai berikut :

Sensor : Thermistor

Model : NX ATLAS using YSI

Resolusi : 0.001C

Batas ukuran : -5C hingga 35C

Akurasi : 0.003C

METODOLOGI

Penelitian dilakukan dengan menggunakan data satelit NOAA-17 dan NOAA-18

periode perekaman 2007 yang tutupan awannya relatif kecil dan pada lokasi buoy TAO

bebas awan. Data buoy TAO yang digunakan adalah data buoy pada 137o

BT 2o

U serta

buoy pada 137 o BT 5 o U. Data satelit NOAA diperoleh dari stasiun bumi NOAA yg

dioperasikan oleh Balai Riset dan Observasi Kelautan Perancak Bali.

Dari keseluruhan data satelit NOAA yang direkam pada tahun 2007 terdapat 20 citra

satelit yang bisa di gunakan untuk validasi suhu permukaan laut. Hal ini karena sebagian

dari data yang direkam memiliki tutupan awan yang tinggi, sehingga data tersebut tidak

Gambar 1. Konfigurasi buoy TAO sepanjang Katulistiwa di Samudera Pasifik

(TAO Buoy array along equator in Pacific)


7/16



bisa diolah menjadi data suhu permukaan laut. Data satelit dengan tutupan awan relatif

sedikit seperti terlihat pada gambar 2, pada lokasi buoy TAO tidak tertutup oleh awan.

Gambar 2 memperlihatkan bahwa tutupan awan lebih banyak berada di bagian barat

dan selatan, sedangkan di lokasi buoy yang terletak di utara pulau Papua relatif tidak

tertutup awan, sehingga memungkinkan untuk dilakukan pengolahan data menjadi suhu

permukaan laut yang kemudian di validasi menggunakan data buoy TAO.

Pengolahan data satelit NOAA-AVHRR menjadi suhu permukaan laut dilakukan

dengan menggunakan algoritma Day Time Multy Chanel Sea Surface Temperature

(MCSST) yang menggunakan saluran 4 dan saluran 5 dari satelit NOAA. Algoritma

MCSST dapat di tuliskan sebagai berikut :

MCSST NOAA 18

Ts : A1*T4+A2*(T4-T5)+ A3*(T4-T5)*(sec(satelite Angle)-1)+A4

Ts = suhu permukaan lautA1 = 1.02453

A2 = 2.10044

A3 = 0.784059

A4 = -280.430

Gambar 2. Data Satelit NOAA 17 Tanggal Perekaman 8 Januari 2007 (NOAA Satellite Data

Received in January 8th

2007)


8/16



MCSST NOAA 17

Ts: A1*T4+A2*(T4-T5)+ A3*(T4-T5)*(sec(sate_Angle)-1)+A4

Ts = suhu permukaan lautA1 = 0.992818

A2 = 2.49916

A3 = 0.915103A4 = -271.206

T4 dan T5 (Te) adalah equivalent blackbody temperature yang dihitung dengan

menggunakan nilai dari data satelit NOAA pada saluran 4 dan saluran 5 sebagaimana

dihitung dengan menggunakan kalkulasi berikut ini


9/16



Keterangan :

TBB : measured black body temperature

Ve, A dan B : coefficient and value, lihat Tabel 2 dan Tabel 3

C1 : first radiation constant : 0.000011910659

C2 : second radiation constant : 1.4387752

e eular value : 2.718281828459045235360287471352

NBB : Blackbody Radiance

Cs : Average Space Count

CBB : Average Blackbody Count

CE : Nilai digital pada saluran 4 dan

NOAA

18

Chanel Ve A B

3B 2669.3554 1.702380 0.997378

4 926.2947 0.271683 0.998794

5 839.8246 0.309180 0.999012

NOAA

17

Chanel Ve A B

3B 2659.7952 1.698704 0.996960

4 928.1460 0.436645 0.998607

5 833.2532 0.253179 0.999057

Tabel 2.Koefisien A, B dan Nilai Ve Satelit NOAA 18

(A , B Coefficient and Ve Value of NOAA 18 satellite)

Tabel 3.Koefisien A, B dan nilai Ve satelit NOAA 17

(A , B Coefficient and Ve Value of NOAA 17 Satellite)


10/16



HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil pengolahan data satelit NOAA-AVHRR, suhu permukaan laut di

lokasi buoy TAO berkisar antara 26,30oC hingga 30,75

. suhu terendah didapati pada bulan

januari seperti terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3 memperlihatkan adanya sebaran suhu permukaan laut yang relatif rendah di

lokasi buoy TAO yang terletak di sebelah utara Pulau Papua yang diwakili dengan warna

hijau hingga kuning, yang menunjukan kisaran suhu permukaan laut sekitar 26o

C - 27o

C.

Sedangkan suhu permukaan laut yang relatif tinggi terlihat di sekitar laut Banda dan laut

Arafura yang terletak di bagian barat pulau Papua yang terlihat dengan warna kuning

hingga merah, yang berkisar antara 27oC hingga 32

oC.

Suhu permukaan laut di lokasi buoy TAO yang tertinggi didapati pada bulan februari

seperti yang terlihat pada data suhu permukaan laut hasil pengolahan data satelit NOAA 17

perekaman tanggal 20 Februari 2007 seperti terlihat pada gambar 4.

buoy TAO

buoy TAO

oC

Gambar 3. Suhu permukaan laut hasil pengolahan data satelit

NOAA18 tanggal 19 Januari 2007 (Sea surface temperature derivedfrom NOAA 18 satellite data received in Jnuary 18

th2007)


11/16



Suhu permukaan laut di lokasi buoy TAO relatif tinggi, berkisar antara 30o

C hingga

31o

C yang terlihat dengan warna merah. Hampir secara keseluruhan suhu permukaan laut

di utara pulau Papua relatif tinggi dan rata. Sedangkan di bagian barat pulau Papua suhu

permukaan laut tidak terukur seperti terlihat pada gambar 4 yang diwakili dengan warna

biru. Hal ini terjadi karena pada daerah tersebut memiliki tutupan awan yang tinggi,

sehingga suhu permukaan laut tidak terekam oleh satelit. Dari keseluruhan data yang

diolah untuk mendapatkan suhu permukaan laut dapat dilihat adanya fluktuasi suhu

permukaan laut seperti yang terlihat pada gambar 5.

Gambar 4. Suhu permukaan laut hasil pengolahan data satelit NOAA17 tanggal 20 Februari

2007 (Sea surface temperature derived from NOAA 17 satellite data received in

February 20th

2007)


12/16



Secara umum dari gambar 5 dapat diketahui bahwa suhu permukaan laut di lokasi buoy

TAO mengalami fluktuasi harian yang berkisar antara 26 o

C hingga 31 o

C dengan suhu

terendah didapati pada bulan januari, sedangkan suhu tertinggi didapati pada bulan juni.

Apabila di bandingkan dengan menggunakan data hasil pengukuran menggunakan buoy

TAO maka terdapat sedikit perbedaan antara suhu permukaan laut yang didapatkan dari

pengolahan data satelit NOAA-AVHRR dengan data insitu seperti yang terlihat pada

tabel 4.

Suhu permukaan laut 2007

26.00

26.50

27.00

27.50

28.00

28.50

29.00

29.50

30.00

30.50

31.00

29-Nov 18-Jan 9-Mar 28-Apr 17-Jun 6-Aug

Tanggal

Suhu

'C

Suhu permukaan laut

Gambar 5. Fluktuasi Suhu permukaan laut di lokasi buoy TAO tahun 2007 (Sea

surface temperature fluctuation in TAO buoy location during 2007)


13/16



Dari tabel 4 terlihat bahwa secara umum suhu permukaan laut hasil pengolahan data

satelit NOAA-AVHRR lebih rendah dibandingkan data pengukuran buoy TAO. Seperti

misalnya data tanggal 7 januari 2007 yang diolah dari data satelit n17_070107

memperlihatkan suhu permukaan laut pada lokasi 137oBT - 2

oLU berkisar pada 26,31

oC

sedangkan hasil pengukuran dengan menggunakan buoy TAO memperlihatkan suhu

permukaan laut berkisar 28,73oC. Sedangkan pada tanggal yang sama data suhu permukaan

laut di lokasi 137oBT - 5

oLU berkisar 26,89

oC dimana buoy TAO mencatat suhu

permukaan laut pada saat itu berkisar 29,07o

C.

No satelit bujur lintang AVHRR C Tao C Suhu C

1 n17_070107 137 2 26.31 28.73 2.42

2 n17_070107 137 5 26.89 29.07 2.18

3 n17_070117 137 2 26.50 28.86 2.36

4 n17_070121 137 2 28.33 28.79 0.46

5 n17_070220 137 2 30.75 29.26 1.49

6 n17_070220 137 5 28.77 28.21 0.56

7 n17_070408 137 5 27.19 29.04 1.85

8 n17_070409 137 2 29.91 29.99 0.089 n18_070108 137 2 27.80 29.00 1.20

10 n18_070108 137 5 28.69 29.07 0.38

11 n18_070119 137 2 27.55 28.82 1.27

12 n18_070119 137 5 26.30 28.18 1.88

13 n18_070120 137 2 27.87 28.87 1.00

14 n18_070120 137 5 27.62 28.44 0.82

15 n18_070121 137 2 27.75 28.79 1.04

16 n18_070121 137 5 27.26 28.51 1.25

17 n17_070413 137 2 29.10 29.69 0.59

18 n18_070614 137 5 27.36 29.80 2.4419 n18_070623 137 2 28.46 30.37 1.91

20 n18_070623 137 5 28.52 30.34 1.82

Tabel 4.Perbandingan suhu Permukaan laut dari data satelit NOAA dengan data insitu daribuoy TAO (Comparison of sea surface temperature derived from NOAA satellite

data with insitu data from TAO buoy)


14/16



Perbandingan SPL NOAA dengan TAO

26.00

26.50

27.0027.50

28.00

28.50

29.00

29.50

30.00

30.50

31.00

29-Nov 18-Jan 9-Mar 28-Apr 17-Jun 6-Aug

Tanggal

SuhuP

ermukaanLaut'C

noaa

TAO

Fluktuasi suhu permukaan laut yang diperoleh dari pengolahan data satelit NOAA-

AVHRR relatif lebih rendah dibandingkan fluktuasi suhu permukaan laut hasil pengukuran

insitu menggunakan buoy TAO seperti terlihat pada gambar 6.

Perbedaan antara suhu permukaan laut hasil pengolahan data satelit NOAA-

AVHRR dengan data insitu dari buoy TAO rata-rata sebesar 1.15 o

C, dimana suhu

permukaan laut hasil pengolahan data satelit lebih rendah. Hal ini dimungkinkan oleh

adanya beberapa faktor seperti yang telah diungkap dalam penelitian sebelumnya antara

lain adanya perbedaan antara skin temperaturpada beberapa milimeter di permukaan laut

yang direkam oleh sensor satelit dan suhu kolom air yang berada beberapa sentimeter

dibawah permukaan laut yang diukur oleh buoy TAO.

Perbedaan suhu permukaan laut tersebut juga dimungkinkan oleh adanya perbedaan

waktu antara perekaman oleh satelit dan pengukuran oleh buoy TAO yang berkisar antara 1

hingga 2 jam, hal ini terjadi karena data buoy TAO yang tersedia adalah pengukuran suhu

permukaan laut harian pada jam 12.00 waktu setempat sedangkan perekaman satelit

Gambar 6. Perbandingan Fluktuasi Suhu permukaan laut hasil pengolahandata satelit NOAA dengan pengukuran buoy TAO (Comparison

of sea surface temperature fluctuation between NOAA satellite

data with TAO buoy)


15/16



NOAA-AVHRR yang digunakan dalam penelitian ini berkisar pada jam 10.00 hingga jam

14.00 waktu setempat.

Hal lain yang memungkinkan terjadinya perbedaan adalah bahwa koefisien MCSST

yang digunakan harus di sesuaikan lagi dengan karakteristik suhu permukaan laut di lokasi

penelitian mengingat bahwa suhu permukaan laut di setiap wilayah , khususnya pada

wilayah yang berada pada lintang yang berbeda akan memiliki karakteristik yang berbeda

pula.

Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

- Secara umum data satelit NOAA-AVHRR dapat digunakan untuk menentukan suhu

permukaan laut dengan akurasi yang cukup tinggi

- Algoritma MCSST bisa diaplikasikan untuk mengolah data satelit NOAA-AVHRR

dengan tingkat akurasi yang memuaskan

- Dari hasil validasi diketahui terdapat perbedaan antara suhu permukaan laut hasil

pengolahan data satelit NOAA-AVHRR dengan suhu permukaan laut dari data

insitu yang diukur oleh buoy TAO sebesar 1,15 o

C dimana data dari satelit lebih

rendah dibandingkan data buoy TAO.

- Perbedaan pengukuran suhu dari data satelit dengan data buoy TAO dimungkinkan

oleh beberapa faktor antara lain adanya perbedaan suhu permukaan dan suhu kolom

air, perbedaan waktu pengukuran dan perbedaan nilai koefisien MCSST.

Daftar Pustaka

Kazmin, A. S. (2002). Seasonal to Decadal Variability in the Oceanic Frontal Zones as

Revealed in Satellite and Ship Observations. Proceeding of PORSEC II 2002.

Denpasar.

Pariwono, J., & Siregar, V. (2002). Variabilitas Suhu Permukaan Laut di Sekitar Laut Jawa

dan Perairan Selatan Jawa Timur dari Citra Satelit Antara 1997 dan 2000.

Proceeding of PORSEC II 2002. Denpasar.


16/16



Miller, R, L. et al. (Ed). (2005). Remote Sensing of Coastal Aquatic Environtments

Technologies, Technique and Applications.Netherlands : Springer.

NOAA. (2008). National Oceanic and Atmospheric Administration satellite. Retrieved

February 13, 2008. Website : http://www.noaa.gov/satellites.html

Realino, B,. Suryo, S,. Widodo, S, P,. Marina, C,. Retno, A,. Bambang, A,.2005.

Peningkatan Informasi Daerah Penangkapan Ikan Melalui Integrasi Teknologi

Inderaja Pemodelan Hidrodinamika dan Bioakustik. Jakarta: Departemen Kelautan

dan Perikanan.

Sukresno, Bambang. (2008). Dynamical Analysis of Banda Sea Concerning With El Nino

Indonesian Through Flow and Monsoon By Using Satellite Data and Numerical

Model. Tesis yang tidak dipublikasikan, Universitas Udayana, Denpasar.

TAO Project. 2008.History of TAO Array. Retrieved February 13, 2008.

Website : http://www.pmel.noaa.gov/tao/proj_over/taohis.html

sst mcsst revisi

Documents