BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Permasalahan Menurut Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC,2001), konsentrasi gas-gas rumah kaca, khususnya CO2, CH4, dan N2O dalam dua abad terakhir meningkat sangat tajam. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca menyebabkan rata-rata suhu atmosfer global naik sekitar 10 C. Hal ini kemudian mempengaruhi perilaku pergerakan udara dan curah hujan. Pola pergerakan udara dan curah hujan berubah dari pola normal, bahkan kadang-kadang berubah secara drastis. Perubahan iklim diprediksi memiliki dampak yang serius terhadap lingkungan, ekonomi, dan sosial, terutama pada petani tradisional di negara-negara berkembang yang menggantungkan ladangnya pada air hujan (Dresani, 2013). Sebagai salah satu negara berkembang, mayoritas penduduk indonesia masih menggantungkan hidup dari sektor pertanian. Padahal sektor pertanian Indonesia sangat dipengaruhi kondisi alam khususnya curah hujan. Dampak perubahan iklim dapat dirasakan oleh semua lapisan masyarakat baik yang tinggal di perkotaan maupun di pedesaan, namun yang paling merasakan dampak tersebut adalah masyarakat petani miskin di pedesaan. Dalam beberapa tahun terakhir para petani di desa-desa di Pulau Jawa sudah mulai mengeluhkan mengenai musim yang tidak normal. Sudah banyak petani yang kesulitan menentukan waktu yang tepat untuk memulai musim tanam, atau sudah mengalami gagal tanam karena hujan yang tidak menentu atau kemarau panjang. Kearifan lokal petani di Indonesia mengenai penanggalan musim tanam, seperti pranata mangsa di Jawa, palontara di Sulawesi Selatan, dan banyak kearifan lokal lainnya sudah dikacaukan oleh perubahan iklim. Di sebagian besar wilayah di Sumatera selama kurun waktu 1960-1990 dan 1991-2003, awal musim hujan kini menjadi terlambat 10 hingga 20 hari dan awal kemarau menjadi terlambat 10 hingga 60 hari. Berbagai
1
2
pergeseran serupa juga sudah dirasakan di pulau Jawa (Moediarta dan Stalker, 2007). Pola-pola perubahan iklim berpeluang untuk berlanjut di masa depan. Wilayah yang terletak di sebelah selatan garis katulistiwa dapat mengalami musim kemarau yang lebih panjang dan musim hujan yang lebih pendek. Musim hujan yang pendek tersebut bercirikan curah hujan yang tinggi sehingga menimbulkan banjir dan tanah longsor. Di samping itu, iklim juga kemungkinan akan menjadi makin berubahubah, dengan makin seringnya curah hujan yang tidak menentu. Suhu yang lebih tinggi juga dapat mengeringkan tanah, mengurangi sumber air tanah, mendegradasi lahan, dan dalam beberapa kasus dapat mengakibatkan penggurunan. Perubahan dalam pola curah hujan akan bervariasi bergantung pada bentang alam suatu wilayah. Para petani yang akan paling sengsara adalah mereka yang tinggal di wilayah pegunungan yang dapat mengalami kehilangan lapisan tanah akibat erosi (Moerdiarta dan Stalker, 2007). Kabupaten Gunungkidul adalah salah satu contoh daerah di Indonesia yang paling rentan terhadap perubahan iklim. Perlu diketahui Gunungkidul adalah salah satu kabupaten yang terletak di wilayah selatan Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta yang tentu terletak di sebelah selatan garis katulistiwa. Kabupaten Gunungkidul adalah salah satu daerah yang sering dilanda kekeringan. Kekeringan di Kabupaten Gunungkidul disebabkan oleh beberapa faktor seperti minimnya curah hujan akibat perubahan iklim dan kondisi relief alam Kabupaten Gunungkidul yang terdiri dari perbukitan dengan kandungan batu gamping yang tebal (Nestmann, dkk., 2013; Retnowati, dkk., 2014). Kondisi hidrologi Kabupaten Gunungkidul jarang dijumpainya air permukaan karena sebagian besar air yang jatuh ke permukaan tanah bergamping langsung masuk kedalam tanah sehingga hampir sebagian besar tersimpan dalam sungai bawah tanah (Nestmann, dkk., 2013; Retnowati, dkk., 2014). Dampak perubahan iklim akan berpengaruh pada kondisi sosial ekonomi masyarakat Kabupaten Gunungkidul. Rumah tangga di Kabupaten Gunungkidul sebagian besar mempunyai mata pencaharian pokok sebagai petani dan sebagian besar adalah buruh tani (Rahayu, 2008). Selain sebagai sumber penghidupan seperti
3
pemenuhan kebutuhan konsumsi, pertanian juga mempunyai andil sebagai sumber penghasilan rumah tangga tani penduduk Kabupaten Gunungkidul. Perubahan iklim berdampak pada berkurangnya produksi pertanian sehingga mengakibatkan berkurangnya pendapatan. Berkurangnya pendapatan akan berdampak pada minimnya akses masyarakat terhadap pendidikan yang memadai dan kesehatan yang layak. Guna mengurangi dampak negatif anomali cuaca seperti kemarau panjang dan minimnya curah hujan akibat perubahan iklim di Kabupaten Gunungkidul maka diperlukan upaya penanggulangan. Salah satu upaya penanggulangan tersebut adalah pada ketersediaan informasi yang akurat tentang distribusi air melalui prediksi curah hujan. Hal ini penting karena siklus air memegang peranan penting bagi kehidupan manusia dan ekosistem bumi (Dairaku, dkk., 2008). Berdasarkan pertimbangan pola cuaca dan iklim yang kini mengalami anomali, sehingga perlu adanya aplikasi prediksi curah hujan yang bisa memprediksi curah hujan meskipun pola iklim dan cuaca mengalami anomali. Menurut Yang, dkk.(2000) metode yang dapat digunakan untuk tujuan prediksi adalah jaringan syaraf tiruan (JST). Salah satu keunggulan jaringan saraf tiruan adalah kemampuan komputasi yang paralel dengan cara belajar dari pola-pola data secara periodik termasuk data cuaca (Yang, dkk.2000). Berdasarkan keunggulan tersebut maka jaringan saraf tiruan dapat digunakan untuk tujuan prediksi curah hujan berdasarkan anomali pola curah hujan. Dari uraian di atas maka dapat diteliti lebih lanjut mengenai prediksi curah hujan di Kabupaten Gunungkidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan uraian sebelumnya, maka dapat dirumuskan sebuah masalah, yaitu bagaimana melakukan prediksi curah hujan harian di Kabupaten Gunungkidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta menggunakan jaringan syaraf tiruan dengan metode backpropagation.
4
1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi pada hal – hal sebagai berikut : 1. Arsitektur backpropagation yang digunakan adalah 5 unit input, sebuah hidden layer, dan 1 unit output. 2. Lima unit input terdiri dari elemen-elemen cuaca harian yaitu suhu maksimal, suhu minimal, kelembabab udara, radiasi harian dan radiasi per satuan luas/wilayah. Satu unit output adalah curah hujan harian. 3. Fungsi aktivasi yang digunakan adalah sigmoid bipolar. 4. Data latih dan data uji dinormalkan atau dikonversi pada rentang data [-1,1]. 5. Maksimal iterasi pelatihan yang digunakan adalah 10.000 epoch. 6. Target error menggunakan Mean Square Error(MSE) sebesar 0,001. 7. Data yang menjadi rujukan data training dan data testing adalah data cuaca harian yang diperoleh dari Fakultas Teknologi Pertanian UGM. Data yang digunakan sebagai data latih dan data uji adalah rekaman data cuaca dari tanggal 21 september 2010 sampai tanggal 23 desember 2010 di Kecamatan Saptosari, Kecamatan Tanjungsari dan Kecamatan Rongkop, Kabupaten Gunungkidul. 1.4 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah membuat aplikasi prediksi curah hujan khususnya untuk wilayah Kabupaten Gunungkidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Aplikasi yang dibuat dalam penelitian ini mengimplementasikan algoritma jaringan saraf tiruan metode standar backpropagation. Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitan ini adalah agar aplikasi yang dibuat dalam penelitian ini dapat memberikan tingkat pengenalan akurat dalam prediksi curah hujan harian di Kabupaten Gunungkidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta.Bagi peneliti lain, hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan referensi dalam penelitian lebih lanjut tentang prediksi curah hujan.
5
1.5 Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut. BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Bab ini memuat pembahasan mengenai penelitian digunakan sebagai bahan referensi. Referensi yang dibahas adalah penelitian terdahulu mengenai prediksi dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan metode backpropagation. BAB 3 LANDASAN TEORI Bab ini berisi teori-teori yang menjadi landasan dalam penulisan penelitian ini yaitu mengenai jaringan syaraf tiruan metode backpropagation, prediksi, dan Software Matlab. BAB 4 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi analisis terhadap sistem yang akan dikembangkan, serta penjelasan mengenai perancangan sistem berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan. BAB 5 IMPLEMENTASI Pada bab ini akan dijelaskan hasil implementasi dari sistem yang telah dibangun berdasarkan perancangan yang telah dilakukan sebelumnya. BAB 6 HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dijelaskan proses pengujian serta hasil yang diperoleh setelah sistem selesai diimplementasikan disertai pula pembahasan hasil implementasi tersebut.
6
BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi mengenai kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan dan saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
