BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Indonesia memiliki wilayah lautan yang lebih luas dibandingkan luasan daratannya. Luas wilayah laut mencapai 2/3 dari luas wilayah daratan. Laut merupakan medium yang selalu begerak baik di permukaan maupun dibawahnya. Hal ini menyebabkan terjadinya sirkulasi air baik dalam skala kecil maupun dalam skala besar (Nontji, 2005). Iklim merupakan faktor global yang dapat mengakibatkan perbedaan pergerakan dan distribusi massa air serta perubahan karakteristik fisika, kimia dan biologi laut. Iklim terbentuk terutama oleh perbedaan energi matahari yang diterima oleh permukaan bumi yang berakibat pada perbedaan suhu dan tekanan udara. Perbedaan tekanan udara dapat menimbulkan pergerakan angin daerah tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Perbedaan tekanan udara juga mengakibatkan perbedaan kelembaban dan curah hujan yang jatuh ke laut. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan atau perbedaan karakteristik antar wilayah yang mendapatkan curah hujan tinggi dan curah hujan rendah (Sunarto, 2008) Upwelling merupakan penaikan massa air laut dalam (kedalaman 100 sampai 200 meter) ke permukaan (sampai lapisan euphotic) yang disebabkan oleh berbagai pengaruh, salah satunya yaitu divergensi arus dimana angin yang bertiup di ekuator atau yang bertiup sejajar pantai akan mendorong massa air menjauh dari pantai (Thurman, 1988). Upwelling pantai disebabkan pengaruh angin yang bertiup sejajar pantai, yang mengakibatkan massa air permukaan bergerak menjauhi pantai akibat gaya coriolis, dan kekosongan massa air pada permukaan akan diisi oleh massa air di bawahnya(Thurman, 1988). Upwelling terjadi di beberapa perairan Indonesia, salah satunya terjadi di sepanjang selatan Jawa hingga Bali (Susanto, 2001). Data tentang lokasi upwelling sangat berguna untuk bidang perikanan hal ini dikarenakan pada daerah tersebut memiliki potensi perikanan yang besar. Dalam bidang perikanan, variabilitas suhu permukaan laut dapat menjadi penanda lokasi upwelling,
1
sedangkan variabilitas konsentrasi klorofil-a dapat digunakan sebagai indikasi tingkat kesuburan perairan. Kemili (2012) mempelajari pengaruh dari durasi dan intensitas upwelling terhadap produktifitas primer di perairan Indonesia. Dia juga menjelaskan bahwa dengan adanya fenomena El nino, mengakibatkan durasi upwelling yang lebih lama dan intensitas upwelling meningkat, sehigga menghasilkan produktivitas yang lebih tinggi dibandingkan tahun-tahun normal. Di lepas pantai selatan Jawa terdapat arus besar yaitu arus khatulistiwa selatan (south equatorial current) yang mengalir ke arah barat. Pada musim timur, diatas perairan ini berhembus kuat angin tenggara yang membuat arus besar bergerak melebar ke utara, menggeser sepanjang pantai Selatan Jawa hingga Sumbawa, kemudian membelok ke arah barat daya. Jadi, pada saat itu arus permukaan menunjukkan pola sirkulasi antisinklonik atau berputar ke arah kiri. Karena arus ini membawa serta air permukaan ke luar menjauhi pantai, maka akan menyebabkan kekosongan sehingga mengakibatkan naiknya air dari bawah. Hal tersebut diperkirakan terjadi sekitar bulan Mei dan berakhir sekitar September. Pertanda upwelling ini ditandai dengan turunnya suhu pada kedalaman 200 m hingga 30C lebih rendah dibanding di saat musim barat yang tanpa air naik (Nontji, 2005). Pemetaan daerah upwelling dilakukan dengan mengidentifikasi variabilitas suhu permukaan laut dan juga konsentrasi klorofil-a yang dapat dilakukan berdasarkan data-data penginderaan jauh karena memiliki jangkauan wilayah yang luas dibanding dengan pengecekan langsung di lapangan dan juga dapat dilakukan secara berkala. Kelemahan pada penggunaan citra penginderaan jauh ini yaitu, walaupun panjang gelombang yang digunakan sensitif terhadap perubahan dan perbedaan suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil – a, tetapi tidak dapat menembus awan. Sedangkan daerah penelitian yang terletak pada daerah tropis dimana tutupan awan yang sangat tinggi, tentunya hal ini dapat mengurangi ketersediaan data secara kontinue dan lengkap. Data yang digunakan adalah
citra
bulanan
aqua
MODIS
(Moderate-Resolution
Imaging
Spektroradiometer) level 3. Hal ini dimaksudkan agar seluruh daerah penelitian dapat terpetakan secara keseluruhan. Pada penelitian ini juga menggunakan data
2
Argo Float yang merupakan hasil pengukuran insitu dari parameter suhu permukaan laut. Data Argo float bisa digunakan untuk memvalidasi data suhu permukaan laut pada citra MODIS karena data tersebut dianggap dapat mewakili data pengukuran lapangan. 1.2. Perumusan Masalah Pemetaan daerah upwelling sangat membantu dalam bidang perikanan, dikarenakan pada daerah ini terdapat konsentrasi ikan. Dengan adanya informasi mengenai daerah terjadinya upwelling dapat membantu nelayan dalam penentuan lokasi penangkapan ikan. Informasi mengenai suhu permukaan laut berfungsi untuk menduga posisi arus naik atau upwelling. Pada kondisi perairan yang terjadi upweling memiliki suhu yang lebih dingin daripada sekitarnya. Upwelling juga terjadi pada daerah front yaitu pada daerah batas perairan suhu panas dengan suhu dingin. Pada saat upwelling, nutrient yang berada di dasar laut akan ikut terangkat naik ke permukaan, maka di permukaan laut akan terpenuhi oleh nutrient yang selanjutnya berubah menjadi fitoplankton. Konsentrasi fitoplankton ini dapat diidentifikasi dengan konsentrasi klorofil-a di perairan tersebut. Pada zona WPP RI-573 meliputi perairan Samudera Hindia sebelah Selatan Jawa hingga sebelah Selatan Nusa Tenggara, Laut Sawu dan Laut Timor bagian Barat dipengaruhi oleh ENSO (El nino Southern Oscilation) dan IOD (Indian Oscillation Dipole Mode), merupakan faktor yang mempengaruhi luasan dan intensitas upwelling di perairan tersebut. 1.3. Pertanyaan Penelitian Berdasarkan uraian yang terdapat pada latar belakang dan perumusan masalah diatas, maka dapat disimpulkan beberapa pertanyaan untuk penelitian ini sebagai berikut : a.
Apakah citra penginderaan jauh dapat mengidentifikasi daerah berpotensi upwelling?
b.
Bagaimana hubungan variabilitas suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil-a dengan kejadian upwelling?
c.
Bagaimana distribusi daerah upwelling di zona WPP RI 573?
d.
Berapa lama durasi upwelling di zona WPP RI 573?
3
1.4. Tujuan Penelitian a. Mengetahui kemanfaatan
citra
MODIS
untuk
mengidentifikasi
parameter penentu upwelling. b.
Menentukan
hubungan
variabilitas
suhu
permukaan
laut
dan
konsentrasi klorofil-a dengan kejadian upwelling. c.
Memetakan kejadian upwelling di zona WPP RI 573.
d.
Menentukan lama durasi kejadian upwelling di zona WPP RI 573.
1.5. Waktu dan Tempat Penelitian Penlitian mengenai monitoring kejadian upwelling di zona WPP RI 573 dengan menggunakan citra MODIS dari tahun 2004 hingga 2013. Selain menggunakan data tersebut, juga digunakan data Argo Float yang merupakan data hasil pengukuran insitu suhu permukaan laut pada tahun yang sama. 1.6. Kegunaan Penelitian a. Penelitian ini merupakan penerapan teknologi penginderaan jauh di bidang kelautan. b.
Memberikan gambaran tentang hubungan variabilitas suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil-a dengan kejadian upwelling.
c.
Memberikan informasi tentang lokasi kejadian dan durasi upwelling di zona WPP RI 573.
1.7. Penelitian Sebelumnya Aji Putra Perdana tahun 2006 melakukan penelitian tentang perbandingan citra NOAA-AVHRR, Aqua MODIS dan Data Argo Float untuk pemetaan suhu permukaan laut di perairan selatan pulau Jawa, pulau Bali, dan kepulauan Nusa Tenggara. Penelitian ini mengkaji tentang ketelitian citra NOAA dan Aqua MODIS dengan data Argo Float yang merupakan hasil pengukuran insitu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji suhu permukaan laut berdasarkan analisis data penginderaan jauh dan data Argo Float. Metode yang digunakan adalah analisis deskriptif dengan cara membandingkan hasil pengukuran data Argo dengan hasil pengolahan data penginderaan jauh. Hasilnya yaitu pengolahan data citra MODIS lebih mendekati distribusi suhu permukaan laut dari data Argo Float, meskipun nilainya relatif lebih tinggi, sedangkan data NOAA memberikan
4
hasil sebaran suhu permukaan laut lebih rendah dibandingkan data suhu permukaan laut dari Argo Float. Kunarso tahun 2011 melakukan penelitian tentang variabilitas suhu dan klorofil-a di daerah upwelling pada variasi kejadian ENSO dan IOD di perairan selatan Jawa sampai Timor dengan memanfaatkan sumber data citra MODIS level 3 bulanan. Penelitian ini mengkaji pada 4 kejadian variasi ENSO dan IOD dengan waktu yang berbeda dengan melihat trend setiap kejadian tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji dan menggambarkan variabilitas suhu dan klorofil-a baik secara spasial maupun temporal di daerah upwelling pada kejadian ENSO dan IOD di perairan selatan Jawa hingga Timor. Metode yang digunakan adalah analisis deskriptif dan analitik. Hasilnya yaitu secara umum kisaran SPL di daerah upwelling pada variasi ENSO dan IOD berkisar 26,18 – 28,35°C dengan rerata 27,04°C dan standar deviasi 0,93, sedangkan kisaran klorofil-a sebesar 0,3 – 0,95 mg/m³ dengan rerata 0,69 mg/m³ dan standar deviasi 0,28. Putri Kemili tahun 2012 melakukan penelitian tentang pengaruh durasi dan intensitas upwelling anomali suhu permukaan laut terhadap variabilitas produktivitas primer di perairan Indonesia. Tujuan dari penelitian ini yaitu mengkaji kekuatan dan durasi upwelling mempengaruhi tingkat produktivitas primer di beberapa perairan Indonesia. Sumber data yang digunakan adalah citra SeaWiFS dan mixed layer depth (MLD) dari Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center (FNMOC) pada periode Januari tahun 2000 sampai Desember 2007. Untuk mengetahui produktifitas primer tersebut maka digunakan metode Carbon-based Production
Model (CbPM) untuk menghasilkan
produktivitas primer bersih NPP. Hasil dari penelitian ini adalah durasi upwelling berkisar antara 2-4 bulan dengan penurunan temperatur >20C di bawah rata-rata normal. Fenomena ENSO menyebabkan durasi dan intensitas upwelling meningkat. Kunarso tahun 2005 meneliti tentang karakteristik upwelling di sepanjang perairan selatan NTT hingga barat Sumatera. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi karakteristik temporal, spasial dan intensitas upwelling pada tipe periode fenomena iklim yang berbeda. Data yang digunakan yaitu citra SeaWiFS level 3, data WOD (World Ocean Database), dan data angin dari BMG.
5
Analisis pada penelitian ini menggunakan analisis deskriptif yang menjelaskan hubungan tentang kejadian upwelling berdasarkan perubahan iklim yang terjadi. Hasilnya yaitu upwelling pada musim timur di perairan selatan NTT hingga barat Sumatera bertipe periodik. Upwelling pada tipe periode El nino mempunyai karakteristik lebih lama, lebih luas distribusi spasialnya dan lebih kuat intensitasnya dibanding pada periode Normal dan La nina. R. Dwi Susanto tahun 2001 meneliti tentang upwelling di sepanjang pantai Jawa hingga Sumatera dan kaitannya dengan ENSO. Tujuan dari penelitian ini yaitu mengidentifikasi karakteristik upwelling pada periran selatan jawa dan Sumatera. Analisis yang digunakan adalah analisis deskriptif yang menjelaskan hubungan perubahan iklim dengan kejadian upwelling diperairan tersebut. Hasilnya yaitu musim timur dan ENSO menjadi faktor yang mempengaruhi kejadian upwelling. Pada kejadian normal, bulan terjadinya upwelling berkisar antara bulan Juni hingga Oktober. Penelitian yang dilakukan Ismail Pratama tahun 2013 yaitu mengkaji tentang variabilitas suhu permukaan laut dan klorofil-a pada daerah upwelling di zona WPP RI 573 terhadap perubahan iklim pada periode tahun 2001 hingga 2010. Tujuan dari penelitian tersebut yaitu untuk mengidentifikasi anomali perubahan suhu dan klorofil-a dan pengaruh perubahan iklim terhadap kejadian upwelling di zona tersebut. Data yang digunakan yaitu citra MODIS level 3 bulanan, data SOI, ENSO dan data angin. Analisis yang digunakan yaitu analisis deskriptif untuk menjelaskan keterkaitan perubahan iklim terhadap kejadian upwelling pada zona tersebut. Hasil dari penelitian ini yaitu peta kejadian upwelling pada periode Januari 2001 hingga Desember 2010. Kesamaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya yaitu dari wilayah yang dikaji dan beberapa faktor iklim yang mempengaruhi. Perbedaannya adalah tahun-tahun kejadian upwelling yang diamati dan penambahan beberapa variabel yang mempengaruhi upwelling seperti SOI.
6
Tabel 1. 1 Matriks Perbandingan Penelitian Sebelumnya Peneliti Aji Putra Perdana
Kunarso
Judul dan Tahun penelitian Citra NOAAAVHRR, Aqua MODIS Dan Data Argo Float Untuk Pemetaan Suhu Permukaan Laut Di Perairan Selatan Pulau Jawa, Pulau Bali Dan Kepulauan Nusatenggara Variabilitas Suhu dan Klorofil-a di Daerah Upwelling pada Variasi Kejadian ENSO dan IOD di Perairan Selatan Jawa sampai Timor (2011)
Lokasi Penelitian Perairan Selatan Pulau Jawa, Pulau Bali Dan Kepulauan Nusatenggara
Perairan selatan Jawa sampai Timor
Tujuan
Metode Analisis
Hasil Penelitian
mengkaji suhu permukaan laut berdasarkan analisis data penginderaan jauh dan data Argo Float
analisis deskriptif dengan cara membandingkan hasil pengukuran data Argo dengan hasil pengolahan data penginderaan jauh
pengolahan data citra MODIS lebih mendekati distribusi suhu permukaan laut dari data Argo Float, meskipun nilainya relatif lebih tinggi, sedangkan data NOAA memberikan hasil sebaran suhu permukaan laut lebih rendah dibandingkan data suhu permukaan laut dari Argo Float.
Analisis deskriptif mengkaji dan dan analitik menggambarkan variabilitas suhu dan klorofil-a baik secara spasial maupun temporal di daerah upwelling pada kejadian ENSO dan IOD
Kisaran SPL di daerah upwelling pada variasi ENSO dan IOD berkisar 26,18 – 28,35°C dengan rerata 27,04°C dan standar deviasi 0,93, sedangkan kisaran klorofil-a sebesar 0,3 – 0,95 mg/m³ dengan rerata 0,69 mg/m³ dan standar deviasi 0,28.
7
Peneliti
Judul dan Tahun penelitian Pengaruh Durasi Putri Kemili dan Mutiara R. Dan Intensitas Putri Upwelling Berdasarkan Anomali Suhu Permukaan Laut Terhadap Variabilitas Produktivitas Primer Di Perairan Indonesia (2012) Karakteristik Kunarso, Nining Sari Upwelling Ningsih, Agus di Sepanjang Perairan Selatan Supangat NTT Hingga Barat Sumatera (2005)
Tabel 1.1 Matriks Perbandingan Penelitian Sebelumnya (Lanjutan) Lokasi Tujuan Metode Analisis Hasil Penelitian Penelitian Durasi upwelling berkisar antara 2-4 Metode CarbonMengkaji kekuatan Seluruh bulan dengan penurunan temperatur dan durasi upwelling based Production perairan di >20C di bawah rata-rata normal. Model (CbPM) mempengaruhi Indonesia tingkat produktivitas untuk Fenomena ENSO menyebabkan menghasilkan primer di beberapa durasi dan intensitas upwelling produktivitas perairan Indonesia meningkat. primer bersih NPP
Perairan selatan NTT hingga Barat Sumatera
Mengidentifikasi karakteristik temporal, spasial dan intensitas upwelling pada tipe periode fenomena iklim yang berbeda
Analisis deskriptif yang menjelaskan hubungan tentang kejadian upwelling berdasarkan perubahan iklim yang terjadi.
upwelling pada musim timur di perairan selatan NTT hingga barat Sumatera bertipe periodik. Upwelling pada tipe periode El nino mempunyai karakteristik lebih lama, lebih luas distribusi spasialnya dan lebih kuat intensitasnya dibanding pada periode Normal dan La nina.
8
Tabel 1.1 Matriks Perbandingan Penelitian Sebelumnya (Lanjutan) Peneliti Judul dan Tahun Lokasi Tujuan Metode Analisis Hasil Penelitian penelitian Penelitian musim timur dan ENSO menjadi analisis deskriptif Perairan mengidentifikasi Upwelling along R. Dwi faktor yang mempengaruhi kejadian yang menjelaskan selatan Jawa karakteristik the coasts of Java Susanto, upwelling. Pada kejadian normal, hubungan hingga upwelling pada and Sumatera and Arnold L. bulan terjadinya upwelling berkisar Sumatera periran selatan Jawa perubahan iklim its relation to Gordon, antara bulan Juni hingga Oktober. dengan kejadian dan Sumatera Quanan Zheng ENSO (2001) upwelling diperairan tersebut Peta kejadian upwelling perbulan Zona WPP RI Mengetahui manfaat analisis deskriptif Ismail Pratama Aplikasi untuk menjelaskan dari periode Januari 2004 hingga citra MODIS untuk Penginderaan Jauh 573 keterkaitan Desember 2013 pemetaan daerah Untuk Pemetaan perubahan iklim upwelling dan Daerah Upwelling terhadap kejadian mengidentifikasi Di Perairan Bagian anomali perubahan Selatan Pulau Jawa upwelling suhu dan klorofil-a - Laut Timor dan pengaruh perubahan iklim terhadap kejadian upwelling di zona tersebut
9
1.8. Kerangka Pemikiran Upwelling merupakan suatu fenomena yang penting untuk mengetahui kesuburan suatu perairan hal ini dikarenakan upwelling banyak membawa unsur hara ke permukaan sehingga perkembangan fitoplankton akan meningkat pada perairan tersebut. Perkembangan teknologi penginderaan jauh dapat dengan baik melakukan pengukuran perubahan suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil-a terhadap kejadian upwelling. Hal ini dikarenakan saat kejadian upwelling kondisi perairan akan memiliki ciri khas yaitu suhu permukaan akan lebih rendah daripada suhu reratanya dan juga terjadi peningkatan konsentrasi klorofil – a sebagai penanda berkembangnya fitoplankton pada perairan terebut. Dengan teknik penginderaan jauh, suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil–a dapat diukur dengan menggunakan sensor-sensor yang terpasang pada berbagai satelit tersebut. Citra satelit yang akan digunakan pada pengukuran ini yaitu citra Aqua MODIS bulanan level 3. Penggunaan data bulanan agar seluruh area penelitian dapat dipetakan dengan baik. Penelitian ini akan menggunakan data temporal dengan waktu 10 tahun yaitu dari periode Januri tahun 2001 hingga Desember 2010. Dengan pemetaan temporal tersebut dapat mengidentifikasi perbedaan setiap tahunnya terhadap kejadian upwelling di perairan tersebut, sehingga nanti dapat diketahui faktorfaktor yang mempengaruhi kuat lemahnya upwelling. Selain itu, perkembangan teknologi kelautan yang semakin maju, dengan adanya Argo Float dimana dapat melakukan pengukuran temperatur dan salinitas hingga kedalaman 2000 m dimana menghasilkan profil temperatur dan salinitas. Data ini dapat diperoleh secara near real time dan delayed mode. Berdasarkan kemampuan citra MODIS dan Argo float maka peneliti tertarik untuk melakukan pemetaan daerah berpotensi upwelling berdasarkan analisis kedua data tersebut. Parameter yang digunakan yaitu suhu permukaan laut dan konsentrasi klorofil – a karena kedua parameter tersebut merupakan salah satu penanda terjadinya upwelling yang dapat diketahui melalui teknik penginderaan jauh. Citra MODIS digunakan untuk melakukan pengukuran suhu permukaan laut dan juga konsentrasi klorofil – a sedangkan data Argo Float dijadikan sebagai data
10
acuan untuk suhu permukaan laut karena kemampuan dan akurasinya sebagai data hasil pengukuran insitu. Iklim yang beragam pada setiap tahunnya, tentunya akan mempengaruhi kejadian upwelling pada daerah penelitian. Perubahan iklim dapat menjadi faktor melemah dan menguatnya intensitas dan durasi upwelling di perairan tersebut. Beberapa faktor iklim tersebut yaitu ENSO dan angin monsun. Kedua faktor tersebut sangat mempengaruhi kejadian upwelling di Indonesia. Diagram alir kerangka penelitian :
Gambar 1. 1 Kerangka Pemikiran
11
1.9. Batasan Istilah Argo merupakan singkatan dari Array for Real – time Geostrophic Oceangraphy Argo Float merupakan instrumentasi yang bergerak mengikuti arus bawah laut untuk memperoleh data-data oseanografi di banyak lokasi sesuai dengan pergerakan arus bawah laut (Brodjonegoro, I. S. Dan Pranowo, W. S., 2004) Arus merupakan gerakan mengalir suatu massa air yang dapat disebabkan oleh tiupan angin, atau dikarenakan oleh perbedaan densitas air laut, atau bisa juga diakibatkan oleh gerakan bergelombang yang panjang (Nontji, 2005). Citra merupakan gambaran visual tenaga yang direkam dngan menggunakan piranti penginderaan jauh (Ford, 1979, dalam Sutanto, 1986) El-Nino Southern Oscillation (ENSO) adalah anomali SPL di daerah Samudera Pasifik dekat ekuator bagian tengah dan timur. Indian Ocean Dipole (IOD) perbedaan anomali SPL antara bagian barat (10°LU-10°LS; 60°BT-80° BT) dan Timur (0°-10°LS; 90°BT-110° BT) dari Samudera Hindia (Saji et al, 1999; Behera dan Yamagata, 2003 dalam Hermawan dan Komalaningsih, 2008) Klorofil – a berkaitan erat dengan prokdutifitas yang ditunjukan dengan besarnya biomassa fitoplankton (Rosyadi, 2011) Penginderaan jauh merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik untuk mendeteksi dan mengetahui karakteristik objek di permukaan bumi, baik daratan maupun permukaan laut tanpa melakukan kontak langsung dengan objek yang diteliti tersebut (Lillesand dan Kiefer, 1979) Suhu adalah ukuran energi gerakan molekul (Paena, M.,2002) Suhu permukaan laut merupakan suhu di lapisan permukaan (suhu pada kedalaman beberapa meter), dapat meliputi tiga bagian yaitu suhu permukaan laut lapisan atas (Skin Sea Surface Temperature (SSPL)), suhu permukaan laut bagian bawah permukaan (Bulk Sea Surface Temperature (BSPL)), dan suhu permukaan laut lapisan campuran
12
(Mixed Layer Sea Surface Temperature (MLSPL))(Barton, 2001, dalam Perdana, 2006) Upwelling adalah proses kenaikan masa air dari bawah permukaan. Gerakan naik ini membawa serta air yang suhunya lebih dingin, salinitas yang yang tinggi dan zat-zat hara seperti fosfat dan nitrat ke permukaan (Nontji,2005).
13
