Kajian Satelit Altimeter Untuk Mengamati Kelautan, Studi Awal Perubahan Kedudukan Muka Laut (Sea Level Change) di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit Altimetri Topex (1992-2002)
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam era informasi sekarang ini, kemajuan dalam ilmu dan pengetahuan dan teknologi (IPTEK) diperlukan untuk mempercepat dan mempermudah penyampaian informasi. Di bidang teknologi, terdapat kecanggihan untuk penyampaian informasi dari satelit yang memberikan informasi kondisi permukaan bumi. Informasi yang diberikan berupa data baik mengenai daratan maupun lautan. Salah satu satelit tersebut adalah satelit altimeter yang digunakan di bidang geodesi dan bidang kelautan.
Menurut www.geodesy.gd.itb.ac.id, aplikasi satelit altimeter saat ini berkembang dalam penentuan topografi permukaan laut (SST), penentuan topografi lapisan es, penentuan karakteristik dan pola arus, pasut, dan gelombang, penentuan penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut, penentuan geoid di wilayah lautan, penentuan batas laut dengan lapisan es, serta unifikasi datum tinggi di wilayah kepulauan. Sehingga, saat ini altimeter mempunyai fungsi dan aplikasi yang dapat dikembangkan lagi untuk memenuhi kebutuhan informasi dunia global.
Aplikasi dari satelit altimeter yang berguna untuk kajian kelautan merupakan hal yang menarik dalam perkembangan satelit saat ini terutama di perairan Indonesia. Untuk itulah, penulis menggunakan judul “Kajian Satelit Altimeter Untuk Mengamati Kelautan, Studi Awal Perubahan Kedudukan Muka Laut (Sea Level Change) di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit Altimetri Topex (1992-2002)” dalam tugas paper mata kuliah Penginderaan Jarak Jauh Kelautan.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari judul paper, “Kajian Satelit Altimeter Untuk Mengamati Kelautan, Studi Awal Perubahan Kedudukan Muka Laut (Sea Level Change) di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit Altimetri Topex (1992-2002)” antara lain”
1. Untuk mengetahui kinerja, fungsi, dan aplikasi satelit altimeter di bidang kelautan.
2. Mendapatkan indikasi awal mengenai trend kenaikan muka laut di wilayah perairan Indonesia.
2. METODOLOGI
2.1 Metodologi
2.1.1 Data
Data yang digunakan untuk pemantauan perubahan kedudukan muka laut hanya data Topex yang aktif selama ± 10 tahun, dari cycle 001-364 (10 Agustus 1992 – 23 Juli 2002). Data Topex yang aktif adalah 90% dari 364 cycle saja karena 10 % lainnya merupakan data pengamatan Poseidon.
2.1.1.1 Batas Daerah Kajian
Pemilihan daerah kajian ini berdasarkan pertimbangan bahwa daerah perairan Indonesia terdiri dari bermacam-macam karakteristik. Laut tertutup (enclosed sea) diasumsikan merupakan laut yang dikelilingi pulau-pulau, sedangkan laut lepas diasumsikan sebagai laut yang menghadap ke lautan terbuka yang memiliki kedalaman lebih dari 100 m. Untuk perairan kepulauan, misalnya di Laut Jawa dan Laut, Bangka memiliki kedalaman kurang dari 100 m yang dapat dikategorikan sebagai laut dangkal. Untuk studi kasus Samudera Hindia 1 dan Samudera Hindia 2 merupakan lautan lepas dengan kedalaman mencapai lebih dari 3000 m yang dapat dikategorikan sebagai wilayah laut dalam. Sedangkan untuk daerah Laut Banda yang merupakan perairan kepulauan yang dapat mencapai kedalaman 3000 meter atau lebih. Untuk daerah Laut di sekitar kepulauan Maluku merupakan laut dalam tetapi dikelilingi oleh banyak pulau.
2.1.1.2 Prinsip Dasar Altimetri
Pada dasarnya satelit altimetri bertugas mengukur jarak vertikal dari satelit ke permukaan laut (d). Karena tinggi satelit di atas permukaan ellipsoid referensi diketahui maka tinggi muka laut (sea surface height atau SSH) saat pengukuran dapat ditentukan sebagai selisih antara tinggi satelit (h) dengan jarak vertikal (d). Nilai SSH yang diperoleh masih mengandung efek variasi periode pendek, seperti pasut, loading tide, dan sebagainya. Selanjutnya, variasi muka laut periode pendek dihilangkan sehingga fenomena perubahan kedudukan muka laut yang bersifat periode panjang (efek sekular) dapat terlihat melalui analisis deret waktu (time series analysis).
Untuk dapat melihat adanya fenomena sea level rise dilihat dari perilaku efek sekularnya. Pada penelitian ini digunakan data altimetri Topex yang tersedia pada basis data RADS (Radar Altimetri Database System) yang dikembangkan oleh Delft Institute for Earth-Oriented Space Research dan NOAA Laboratory for Satellite Altimetry [Scharroo, 2004]. Basis data tersebut tersedia di Kelompok Kepakaran Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan ITB.
2.1.2 Variasi Temporal Kedudukan Muka Laut
Data yang didapatkan dari satelit altimetri adalah sea level anomaly (SLA) yang didefinisikan sebagai tinggi permukaan laut di atas permukaan geofisik (geoid atau mean sea surface) setelah dihilangkan efek pasang surut dan pengaruh tekanan atmosfer. Mengingat setiap individu data altimetri masih dipengaruhi oleh noise maka untuk mereduksi noise diambil rata-rata SLA di setiap daerah kajian per cycle selama kurun waktu 10 tahun. Pada penelitian ini diterapkan penggunaan 2 jenis model pasut global, yaitu GOT00.2 (Global Ocean Tide) dan FES2002 (Finite Element Solution) yang dikoreksikan terhadap data satelit altimetry Topex. Untuk melihat kecenderungan perubahan kedudukan muka laut dilakukan regresi linier. Dari gambar estimasi variasi tahunan sudah terlihat fenomena altimetri dari deret waktu tersebut. Plot variasi tahunan dan estimasi velocity rates 6 seluruh daerah kajian.
3. PEMBAHASAN
3.1 Pembahasan
Penggunaan model pasut global ada yang memberikan hasil yang konsisten dan ada pula yang tidak. Contohnya untuk daerah kajian seperti Samudera Hindia 1, Laut Maluku dan Laut Bangka memberikan nilai rata-rata SLA yang berbeda. Meskipun demikian, kecenderungan dari analisis time series memberikan kecenderungan kedudukan muka laut yang hampir sama. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi mismodeling pasut global dalam arti bahwa model pasut tersebut tidak mewakili perairan Indonesia. Oleh karena itu, untuk daerah yang sifatnya lokal diperlukan resolusi pasut yang lebih baik.
Pada semua plot SLA di seluruh daerah kajian terlihat bahwa pada antara tahun 1997-1998 (sekitar cycle 190 - 200), terjadi penurunan grafik yang cukup tajam. Hal ini terjadi pada saat fenomena El-Nino berlangsung. Dengan demikian hasil estimasi trend linier kenaikan muka laut masih terpengaruh pada efek El-Nino, tetapi efeknya tidak signifikan terhadap efek trend linier.
Untuk melihat komponen-komponen sinyal dart satu deret waktu dapat dilihat dari periodogram. Pada periodogram terlihat komponen-komponen yang dapat mempe-ngaruhi analisis trend yang merupakan komponen data yang memiliki frekuensi tinggi (perulangan terjadi dalam jangka waktu singkat) ataupun frekuensi rendah (perulangan terjadi dalam jangka waktu lama). Periodogram untuk setiap deret waktu di wilayah daerah kajian.
Apabila dilihat periodogram dari data, terlihat variasi tahunan yang cukup domi-nan pada setiap daerah kajian. Terdapat pula komponen-komponen sinyal diatas frekuensi satu tahun yang belum dapat diketahui penyebabnya. Untuk daerah Laut Jawa, Samudera Hindia 2 dan Laut Bangka yang memiliki nilai rata-rata SLA yang hampir sama ternyata jika dilihat periodogramnya di Laut Bangka memiliki karakteristik yang berbeda dengan Jawa dan Hindia. Untuk mengidentifikasi
fenomena yang terjadi pada komponen data tersebut diperlukan informasi tambahan selain dari data altimetri, misalnya temperatur, salinitas, densitas dan sebagainya. Informasi tersebut diperlukan juga untuk melihat adanya fenomena sekular untuk melakukan prediksi kedudukan muka laut.
4. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan pemantauan yang dilakukan satelit altimetri selama 10 tahun dalam skala lokal di wilayah perairan Indonesia, terlihat indikasi adanya kenaikan muka laut dengan magnitude sekitar 8 mm/tahun. Kenaikan muka laut tersebut merupakan total dari pengaruh perubahan eustatik dan sterik. Penyebabnya sampai saat ini belum dapat diidentifikasi secara pasti, apakah berasal dari perubahan sekular atau dari faktor lainnya yang menyebabkan terjadinya kenaikan muka laut. Untuk mengkonfirmasikan hasil pemantauan data satelit altimetri akibat adanya efek thermal expansion atau pemanasan global, diperlukan data variasi suhu muka laut (sea surface temperature) secara spasio-temporal.
Hal ini dilakukan untuk melihat korelasi antara perubahan kedudukan muka laut dan suhu muka laut. Selain itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai berapa besar perubahan kenaikan muka laut akibat pemanasan global dengan metodologi yang lebih baik dari segi algoritma pengolahan data maupun penggunaan jenis data yang lebih banyak (misalnya penggunaan data Topex, Poseidon dan Jason atau penggunaan data lainnya seperti temperatur, salinitas, densitas, tekanan dan sebagainya). Untuk melihat variasi kedudukan muka laut diperlukan pemanfaatan model-model lokal untuk diterapkan sesuai dengan karakteristik lokal suatu wilayah, misalnya penggunaan model pasut lokal yang memperhitungkan efek topografi dasar laut dan lainnya.
Penggunaan geoid yang dinamik dari GRACE juga diperlukan untuk meningkatkan ketelitian variasi kedudukan muka laut. Prospek yang menarik untuk diteliti lebih lanjut yaitu pemodelan perubahan kedudukan muka laut dengan kontribusi perubahan iklim terhadap sea level. Hal yang telah dilakukan untuk mendukung penelitian tersebut adalah dengan diluncurkannya satelit altimetri JASON pada Desember 2001 dan misi GRACE pada Maret 2002.
4.2 Saran
Diharapkan dengan diluncurkannya kedua satelit tersebut didapatkan informasi independent untuk mengestimasi perubahan sea level akibat faktor land water dan ice mass, serta dapat memisahkan informasi thermal sehingga dapat dilihat hubungan pengaruh temperature terhadap kenaikan muka laut.
DAFTAR PUSTAKA
Anonym. Diunduh 10 Desember 2009. High Tech Tool For Ocean Data Parameter Collection. www.geodesy.gd.itb.ac.id.
Nurmaulia, S.L, Prijatna, K, dkk. 2005. Studi Awal Perubahan Kedudukan
Muka Laut (Sea Level Change) Di Perairan Indonesia Berdasarkan Data
Satelit Altimetri Topex (1992-2002). Kelompok Keilmuan Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB. Indonesia.
Scharroo, Remko (2004), RADS v2.2: User Manual and Format Specification. Delft
Institute for Earth- Oriented Space Research, Delft University of Technology.,
Netherlands.
1.1 Latar Belakang
Dalam era informasi sekarang ini, kemajuan dalam ilmu dan pengetahuan dan teknologi (IPTEK) diperlukan untuk mempercepat dan mempermudah penyampaian informasi. Di bidang teknologi, terdapat kecanggihan untuk penyampaian informasi dari satelit yang memberikan informasi kondisi permukaan bumi. Informasi yang diberikan berupa data baik mengenai daratan maupun lautan. Salah satu satelit tersebut adalah satelit altimeter yang digunakan di bidang geodesi dan bidang kelautan.
Menurut www.geodesy.gd.itb.ac.id, aplikasi satelit altimeter saat ini berkembang dalam penentuan topografi permukaan laut (SST), penentuan topografi lapisan es, penentuan karakteristik dan pola arus, pasut, dan gelombang, penentuan penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut, penentuan geoid di wilayah lautan, penentuan batas laut dengan lapisan es, serta unifikasi datum tinggi di wilayah kepulauan. Sehingga, saat ini altimeter mempunyai fungsi dan aplikasi yang dapat dikembangkan lagi untuk memenuhi kebutuhan informasi dunia global.
Aplikasi dari satelit altimeter yang berguna untuk kajian kelautan merupakan hal yang menarik dalam perkembangan satelit saat ini terutama di perairan Indonesia. Untuk itulah, penulis menggunakan judul “Kajian Satelit Altimeter Untuk Mengamati Kelautan, Studi Awal Perubahan Kedudukan Muka Laut (Sea Level Change) di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit Altimetri Topex (1992-2002)” dalam tugas paper mata kuliah Penginderaan Jarak Jauh Kelautan.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari judul paper, “Kajian Satelit Altimeter Untuk Mengamati Kelautan, Studi Awal Perubahan Kedudukan Muka Laut (Sea Level Change) di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit Altimetri Topex (1992-2002)” antara lain”
1. Untuk mengetahui kinerja, fungsi, dan aplikasi satelit altimeter di bidang kelautan.
2. Mendapatkan indikasi awal mengenai trend kenaikan muka laut di wilayah perairan Indonesia.
2. METODOLOGI
2.1 Metodologi
2.1.1 Data
Data yang digunakan untuk pemantauan perubahan kedudukan muka laut hanya data Topex yang aktif selama ± 10 tahun, dari cycle 001-364 (10 Agustus 1992 – 23 Juli 2002). Data Topex yang aktif adalah 90% dari 364 cycle saja karena 10 % lainnya merupakan data pengamatan Poseidon.
2.1.1.1 Batas Daerah Kajian
Pemilihan daerah kajian ini berdasarkan pertimbangan bahwa daerah perairan Indonesia terdiri dari bermacam-macam karakteristik. Laut tertutup (enclosed sea) diasumsikan merupakan laut yang dikelilingi pulau-pulau, sedangkan laut lepas diasumsikan sebagai laut yang menghadap ke lautan terbuka yang memiliki kedalaman lebih dari 100 m. Untuk perairan kepulauan, misalnya di Laut Jawa dan Laut, Bangka memiliki kedalaman kurang dari 100 m yang dapat dikategorikan sebagai laut dangkal. Untuk studi kasus Samudera Hindia 1 dan Samudera Hindia 2 merupakan lautan lepas dengan kedalaman mencapai lebih dari 3000 m yang dapat dikategorikan sebagai wilayah laut dalam. Sedangkan untuk daerah Laut Banda yang merupakan perairan kepulauan yang dapat mencapai kedalaman 3000 meter atau lebih. Untuk daerah Laut di sekitar kepulauan Maluku merupakan laut dalam tetapi dikelilingi oleh banyak pulau.
2.1.1.2 Prinsip Dasar Altimetri
Pada dasarnya satelit altimetri bertugas mengukur jarak vertikal dari satelit ke permukaan laut (d). Karena tinggi satelit di atas permukaan ellipsoid referensi diketahui maka tinggi muka laut (sea surface height atau SSH) saat pengukuran dapat ditentukan sebagai selisih antara tinggi satelit (h) dengan jarak vertikal (d). Nilai SSH yang diperoleh masih mengandung efek variasi periode pendek, seperti pasut, loading tide, dan sebagainya. Selanjutnya, variasi muka laut periode pendek dihilangkan sehingga fenomena perubahan kedudukan muka laut yang bersifat periode panjang (efek sekular) dapat terlihat melalui analisis deret waktu (time series analysis).
Untuk dapat melihat adanya fenomena sea level rise dilihat dari perilaku efek sekularnya. Pada penelitian ini digunakan data altimetri Topex yang tersedia pada basis data RADS (Radar Altimetri Database System) yang dikembangkan oleh Delft Institute for Earth-Oriented Space Research dan NOAA Laboratory for Satellite Altimetry [Scharroo, 2004]. Basis data tersebut tersedia di Kelompok Kepakaran Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan ITB.
2.1.2 Variasi Temporal Kedudukan Muka Laut
Data yang didapatkan dari satelit altimetri adalah sea level anomaly (SLA) yang didefinisikan sebagai tinggi permukaan laut di atas permukaan geofisik (geoid atau mean sea surface) setelah dihilangkan efek pasang surut dan pengaruh tekanan atmosfer. Mengingat setiap individu data altimetri masih dipengaruhi oleh noise maka untuk mereduksi noise diambil rata-rata SLA di setiap daerah kajian per cycle selama kurun waktu 10 tahun. Pada penelitian ini diterapkan penggunaan 2 jenis model pasut global, yaitu GOT00.2 (Global Ocean Tide) dan FES2002 (Finite Element Solution) yang dikoreksikan terhadap data satelit altimetry Topex. Untuk melihat kecenderungan perubahan kedudukan muka laut dilakukan regresi linier. Dari gambar estimasi variasi tahunan sudah terlihat fenomena altimetri dari deret waktu tersebut. Plot variasi tahunan dan estimasi velocity rates 6 seluruh daerah kajian.
3. PEMBAHASAN
3.1 Pembahasan
Penggunaan model pasut global ada yang memberikan hasil yang konsisten dan ada pula yang tidak. Contohnya untuk daerah kajian seperti Samudera Hindia 1, Laut Maluku dan Laut Bangka memberikan nilai rata-rata SLA yang berbeda. Meskipun demikian, kecenderungan dari analisis time series memberikan kecenderungan kedudukan muka laut yang hampir sama. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi mismodeling pasut global dalam arti bahwa model pasut tersebut tidak mewakili perairan Indonesia. Oleh karena itu, untuk daerah yang sifatnya lokal diperlukan resolusi pasut yang lebih baik.
Pada semua plot SLA di seluruh daerah kajian terlihat bahwa pada antara tahun 1997-1998 (sekitar cycle 190 - 200), terjadi penurunan grafik yang cukup tajam. Hal ini terjadi pada saat fenomena El-Nino berlangsung. Dengan demikian hasil estimasi trend linier kenaikan muka laut masih terpengaruh pada efek El-Nino, tetapi efeknya tidak signifikan terhadap efek trend linier.
Untuk melihat komponen-komponen sinyal dart satu deret waktu dapat dilihat dari periodogram. Pada periodogram terlihat komponen-komponen yang dapat mempe-ngaruhi analisis trend yang merupakan komponen data yang memiliki frekuensi tinggi (perulangan terjadi dalam jangka waktu singkat) ataupun frekuensi rendah (perulangan terjadi dalam jangka waktu lama). Periodogram untuk setiap deret waktu di wilayah daerah kajian.
Apabila dilihat periodogram dari data, terlihat variasi tahunan yang cukup domi-nan pada setiap daerah kajian. Terdapat pula komponen-komponen sinyal diatas frekuensi satu tahun yang belum dapat diketahui penyebabnya. Untuk daerah Laut Jawa, Samudera Hindia 2 dan Laut Bangka yang memiliki nilai rata-rata SLA yang hampir sama ternyata jika dilihat periodogramnya di Laut Bangka memiliki karakteristik yang berbeda dengan Jawa dan Hindia. Untuk mengidentifikasi
fenomena yang terjadi pada komponen data tersebut diperlukan informasi tambahan selain dari data altimetri, misalnya temperatur, salinitas, densitas dan sebagainya. Informasi tersebut diperlukan juga untuk melihat adanya fenomena sekular untuk melakukan prediksi kedudukan muka laut.
4. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan pemantauan yang dilakukan satelit altimetri selama 10 tahun dalam skala lokal di wilayah perairan Indonesia, terlihat indikasi adanya kenaikan muka laut dengan magnitude sekitar 8 mm/tahun. Kenaikan muka laut tersebut merupakan total dari pengaruh perubahan eustatik dan sterik. Penyebabnya sampai saat ini belum dapat diidentifikasi secara pasti, apakah berasal dari perubahan sekular atau dari faktor lainnya yang menyebabkan terjadinya kenaikan muka laut. Untuk mengkonfirmasikan hasil pemantauan data satelit altimetri akibat adanya efek thermal expansion atau pemanasan global, diperlukan data variasi suhu muka laut (sea surface temperature) secara spasio-temporal.
Hal ini dilakukan untuk melihat korelasi antara perubahan kedudukan muka laut dan suhu muka laut. Selain itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai berapa besar perubahan kenaikan muka laut akibat pemanasan global dengan metodologi yang lebih baik dari segi algoritma pengolahan data maupun penggunaan jenis data yang lebih banyak (misalnya penggunaan data Topex, Poseidon dan Jason atau penggunaan data lainnya seperti temperatur, salinitas, densitas, tekanan dan sebagainya). Untuk melihat variasi kedudukan muka laut diperlukan pemanfaatan model-model lokal untuk diterapkan sesuai dengan karakteristik lokal suatu wilayah, misalnya penggunaan model pasut lokal yang memperhitungkan efek topografi dasar laut dan lainnya.
Penggunaan geoid yang dinamik dari GRACE juga diperlukan untuk meningkatkan ketelitian variasi kedudukan muka laut. Prospek yang menarik untuk diteliti lebih lanjut yaitu pemodelan perubahan kedudukan muka laut dengan kontribusi perubahan iklim terhadap sea level. Hal yang telah dilakukan untuk mendukung penelitian tersebut adalah dengan diluncurkannya satelit altimetri JASON pada Desember 2001 dan misi GRACE pada Maret 2002.
4.2 Saran
Diharapkan dengan diluncurkannya kedua satelit tersebut didapatkan informasi independent untuk mengestimasi perubahan sea level akibat faktor land water dan ice mass, serta dapat memisahkan informasi thermal sehingga dapat dilihat hubungan pengaruh temperature terhadap kenaikan muka laut.
DAFTAR PUSTAKA
Anonym. Diunduh 10 Desember 2009. High Tech Tool For Ocean Data Parameter Collection. www.geodesy.gd.itb.ac.id.
Nurmaulia, S.L, Prijatna, K, dkk. 2005. Studi Awal Perubahan Kedudukan
Muka Laut (Sea Level Change) Di Perairan Indonesia Berdasarkan Data
Satelit Altimetri Topex (1992-2002). Kelompok Keilmuan Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB. Indonesia.
Scharroo, Remko (2004), RADS v2.2: User Manual and Format Specification. Delft
Institute for Earth- Oriented Space Research, Delft University of Technology.,
Netherlands.