IMPLEMENTASI KARAKTERISTIK CURAH HUJAN DAN EVAPORASI DI DAERAH BERIKLIM KERING UNTUK PERTANIAN (Studi Kasus Jawa timur)
TUGAS AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat Kurikuler Program Sarjana di Program Studi Meteorologi
Oleh : CANDRASA SURYA DHARMA 12802012
PROGRAM STUDI METEOROLOGI FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
IMPLEMENTASI KARAKTERISTIK CURAH HUJAN DAN EVAPORASI DI DAERAH BERIKLIM KERING UNTUK PERTANIAN (Studi Kasus Jawa timur)
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Kurikuler Program Sarjana Program Studi Meteorologi Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung
Oleh : CANDRASA SURYA DHARMA 12802012
Bandung, Juni 2008 Telah diperiksa dan disetujui : Pembimbing
Dra. Atika Lubis MS
i
Untuk Allah SWT .....
untuk Ibu, Bapak, Aditya S.R, Indra S N dan semua yang kusayangi
ii
IMPLEMENTASI KARAKTERISTIK CURAH HUJAN DAN EVAPORASI DI DAERAH BERIKLIM KERING UNTUK PERTANIAN (Studi Kasus Jawa timur) ABSTRAK Curah hujan di suatu daerah memiliki karakteristik yang berbeda dengan daerah lainnya, hal itu terjadi karena fenomena global seperti monsun, maupun fenomena lokal berupa faktor topografi. Pola curah hujan yang berbentuk huruf V sepanjang tahun dan pola evaporasi yang cenderung meningkat di akhir tahun sangat menarik untuk diamati. Terutama di bidang pertanian untuk tanaman padi yang membutuhkan pengairan intensif, baik itu menggunakan sistem tadah hujan maupun irigasi. Fenomena monsun sebagai pengaruh utama karakteristik curah hujan di Jawa timur diaplikasikan pada stasiun yang berada dalam variabilitas kelompok cluster pertama. Sedangkan karakteristik evaporasi berada di bagian tengah Jawa timur pada variabilitas kelompok cluster pertama, pada kelompok kluster evaporasi ini, faktor topografi lebih bervariasi terutama pada bentukan pegunungan. Metode oldeman sebagai penentu karakteristik iklim di Jawa timur pada tugas akhir ini menghasilkan pengelompokan daerah kering yang termasuk kedalam zona D3 dan E di bagian timur laut Jawa timur. Berdasarkan metode oldeman pertanian di daerah kering dengan zona seperti itu akan membutuhkan sistem irigasi. Ketiga metode tersebut, yaitu metode oldeman, cluster, dan ketersediaan air, diaplikasikan di bidang pertanian untuk memperoleh daerah potensial pertanian beserta masa tanamnya dan menghasilkan wilayah cluster 1 sebagai daerah potensial pertama dengan setiap stasiun yang mengalami kekeringan sebanyak 8 bulan berurutan apabila dibandingkan dengan wilayah cluster lainnya termasuk lebih sedikit mengalami kekeringan. Wilayah cluster 1 ini mendapatkan dua kali periode persiapan lahan, sama dengan cluster 4, Namun cluster 4 memiliki urutan kekeringan yang lebih banyak. Periode persiapan lahan untuk Cluster 2, hanya satu kali, dan tidak ada persiapan lahan pada cluster 3. Kata Kunci : curah hujan, evaporasi Cluster, Oldeman, Ketersediaan Air
iii
IMPLEMENTATION IN ARID REGION AGRICULTURE BASED ON RAIN AND EVAPORATION CHARACTERISTIC AT EAST JAVA ABSTRACT Rain characteristic between one and the other area is different, and usually influenced by global phenomena like monsoon or by local phenomena like topography. While the nature of evaporation have the tendency to increase on mid to the beggining of the year. These pattern was attracting to be observed especially for a rain based agriculture or for an irrigation system agriculture. Clustering methods used to get the rain and evaporation characteristics. Each station that has been grouped in first cluster on rain and evaporation data that have the most simillarity. Oldeman methods was used to get the climatic classification on east Java and that in whole Java region classified as zone D3 and E, which is categorized as an arid region. And Oldeman recommend an irrigation based system agriculture in this area, so in this final project we examine the water surplus in East java based on rain and evaporation data. Those three methods, which is oldeman, cluster, and water surplus. Was applied to know the potential agriculture region in east Java. Especially for a region that had precipitation rate less than 1500 mm per year, and resulting a region in the first cluster who is still be available for paddy agriculture, the 1st and 4thcluster have twice preparatory plantation periods, one preparatory periods ocure in the 3rd cluster while the 2nd doesn’t have any. With this characteristics farmer could make a plan, for which periods he should beggin his plants. Key Words : Rain, evaporation, cluster, oldeman, water surpluss.
iv
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmaanirrahiim Alhamdulillah, berkat rahmat dan ridha Allah Yang Maha Kuasa, akhirnya penulis berhasil menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Penulis ingin mengucapkan terimakasih dan menghaturkan doa kepada Alm. Bapak. Drs. Saryono, MS, yang sebelumnya menjadi dosen wali dan memberikan bimbingan terhadap pengerjaan Tugas Akhir.
2. Ibu Dra. Atika Lubis MS. selaku Pembimbing I, atas bimbingan, bantuan, dukungan dan kesabaran yang tak terkira, hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr. rer. nat Armi Susandi. MT, sebagai Ketua Program Studi Meteorologi ITB.
4. Semua pihak yang secara lugas dan rendah hati menyatakan keinginannya untuk selalu maju dan berkembang demi meteorologi di Indonesia. Dengan seluruh dedikasi dan daya upaya maksimal terhadap karya kecil ini, penulis juga menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, Penulis mengharapkan kritik dan saran, demi perbaikan mutu Tugas Akhir ini, Semoga karya yang sederhana ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Wassalam Bandung, Juni 2008,
Penulis
v
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ............................................................................................................ iii ABSTRACT ........................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ I-1 1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................................ I-2 1.3 Pernyataan dan Batasan Masalah .................................................................... I-3 1.4 Hipotesis.......................................................................................................... I-4 1.5 Kajian Pustaka................................................................................................. I-4 1.5.1 Daerah Beriklim Kering ............................................................................... I-4 1.5.2 Daerah Pertanian .......................................................................................... I-7 1.5.3 Klasifikasi Iklim ........................................................................................... I-7 1.5.4 Metode Oldeman .......................................................................................... I-7 1.5.5 Karakteristik Curah Hujan ........................................................................... I-8 1.6 Sistematika Pembahasan ............................................................................... I-10
BAB II
TEORI DASAR .............................................................................. II-1
2.1 Fenomena Yang Mempengaruhi Curah Hujan .............................................II-1 2.1.1 Monsun........................................................................................................II-1 2.1.2 Monsun pada Iklim dan Curah Hujan di Jawa timur ..................................II-3 2.1.3 Angin pasat pada Iklim dan Curah Hujan di Jawa timur ............................II-4 2.1.4 Pengaruh Lokal pada Iklim dan Curah Hujan di Jawa timur ......................II-4 2.2 Metode Kluster ...............................................................................................II-6 2.2.1 Analisa Kelompok.......................................................................................II-6
vi
2.2.2 Partisi ..........................................................................................................II-7 2.2.3 Kriteria Kuadrat Jarak .................................................................................II-9 2.3 Metode Oldeman ..........................................................................................II-12 2.4 Ketersediaan Air Untuk Tanaman Pertanian................................................II-13 2.4.1 Ketersediaan Air........................................................................................II-14
BAB III
DATA DAN METODOLOGI ....................................................III-21
3.1 Data ............................................................................................................ III-21 3.2 Metode Penelitian ...................................................................................... III-21 3.3 Karakteristik Wilayah ................................................................................ III-22 3.4 Metode Oldeman ........................................................................................ III-22 3.5 Metode Kluster ........................................................................................... III-23 Lanjutan Tabel 5 .............................................................................................. III-24 3.6 Metode Ketersediaan air ............................................................................ III-24 3.6.1 Parameter Tanaman Padi ........................................................................ III-24 3.6.2 Penentuan Masa Tanam Padi .................................................................. III-25 3.7 Skema Kerja Penelitian .............................................................................. III-26
BAB IV
PEMBAHASAN DAN ANALISIS ............................................... IV-1
4.1 Spasialisasi Data Curah Hujan dan Data Evaporasi ..................................... IV-1 4.1.1 Data Curah Hujan...................................................................................... IV-1 4.1.2 Data Evapotranspirasi Potensial................................................................ IV-2 4.2 Spasialisasi Ketersediaan Air Untuk Tanaman Pertanian ............................ IV-3 4.2.1 Nilai Evapotranspirasi Potensial ............................................................... IV-3 4.2.2 Spasialisasi Data Ketersediaan Air ........................................................... IV-3 4.3 Spasialisasi Metode Oldeman ...................................................................... IV-5 4.4 Analisa dari Overlay Hasil Metode Cluster ................................................. IV-6 4.4.1 Terhadap Data Curah Hujan...................................................................... IV-6 4.4.2 Terhadap data Evapotranspirasi Potensial (PET) ...................................... IV-7 4.5 Pola Tanam Pada Masing-Masing Kluster................................................... IV-8
BAB V
KESIMPULAN ............................................................................... V-1
vii
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... DP-1
LAMPIRAN ......................................................................................................La-1
UCAPAN TERIMAKASIH ........................................................................... UT-1
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Peta Jawa Timur dengan posisi stasiun pengamatan Curah Hujan ..... I-3 Gambar 2. Peta Jawa Timur dengan posisi stasiun pengamatan Evaporasi .......... I-3 Gambar 3. Karakteristik Curah Hujan di Jawa timur (Sumber : Susanto, Aldrian, 2003) ..................................................................................................................... I-9 Gambar 4. Pola Curah Hujan Wilayah A di Indonesia (Sumber : Susanto, Aldrian, 2003) ..................................................................................................................... I-9 Gambar 5. Gambar Ketersediaan Air di Jawa Timur berdasarkan Cocheme dan Franquin (1967)................................................................................................. II-20 Gambar 6. Langkah Kerja Tugas Akhir ........................................................... III-26 Gambar 7. Hasil pola tanam pada wilayah cluster satu ..................................... IV-8 Gambar 8. Hasil pola tanam pada wilayah cluster dua ...................................... IV-9 Gambar 9. Hasil pola tanam pada wilayah cluster tiga .................................... IV-11 Gambar 10. Hasil pola tanam pada wilayah cluster empat .............................. IV-12 Gambar 11. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Januari.............................. L-1 Gambar 12. 4 Cluster Data Curah Hujan Bulan Februari .................................... L-1 Gambar 13. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Maret................................ L-1 Gambar 14. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan April ................................. L-1 Gambar 15. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Mei ................................... L-2 Gambar 16. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Juni .................................. L-2 Gambar 17. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Juli ................................... L-2 Gambar 18. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Agustus ............................ L-2 Gambar 19. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan September ........................ L-3 Gambar 20. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Oktober ............................ L-3 Gambar 21. 4 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan November ........................ L-3 Gambar 22. 5 Cluster pada Data Curah Hujan Bulan Desember ......................... L-3 Gambar 23. Curah Hujan Desember-Januari-Februari ........................................ L-4 Gambar 24. Curah Hujan Maret-April-Mei ......................................................... L-4 Gambar 25. Curah Hujan Juni-Juli-Agustus ........................................................ L-4 Gambar 26. Curah Hujan September-Oktober-November................................... L-4 ix
Gambar 27. 4 Cluster Data PET Bulan Januari ................................................... L-5 Gambar 28. 4 Cluster Data PET Bulan Februari ................................................. L-5 Gambar 29. 4 Cluster Data PET Bulan Maret ..................................................... L-5 Gambar 30. 4 Cluster Data PET Bulan April....................................................... L-5 Gambar 31. 4 Cluster Data PET Bulan Mei......................................................... L-6 Gambar 32. 4 Cluster Data PET Bulan Juni ........................................................ L-6 Gambar 33. 4 Cluster Data PET Bulan Juli ......................................................... L-6 Gambar 34. 4 Cluster Data PET Bulan Agustus .................................................. L-6 Gambar 35. 4 Cluster Data PET Bulan September .............................................. L-7 Gambar 36. 4 Cluster Data PET Bulan Oktober .................................................. L-7 Gambar 37. 4 Cluster Data PET Bulan November .............................................. L-7 Gambar 38. 4 Cluster Data PET Bulan Desember ............................................... L-7 Gambar 39. Cluster Musiman Periode DJF Data PET......................................... L-8 Gambar 40. Cluster Musiman Periode MAM Data PET ..................................... L-8 Gambar 41. Cluster Musiman Periode JJA Data PET ......................................... L-8 Gambar 42. Cluster Musiman Periode SON Data PET ....................................... L-8 Gambar 43. Ketersediaan Air Bulan Januari........................................................ L-9 Gambar 44. Ketersediaan Air Bulan Februari...................................................... L-9 Gambar 45. Ketersediaan Air Bulan Maret.......................................................... L-9 Gambar 46. Ketersediaan Air Bulan April ........................................................... L-9 Gambar 47. Ketersediaan Air Bulan Mei ........................................................... L-10 Gambar 48. Ketersediaan Air Bulan Juni .......................................................... L-10 Gambar 49. Ketersediaan Air Bulan Juli ........................................................... L-10 Gambar 50. Ketersediaan Air Bulan Agustus .................................................... L-10 Gambar 51. Ketersediaan Air Bulan September ................................................ L-11 Gambar 52. Ketersediaan Air Bulan Oktober .................................................... L-11 Gambar 53. Ketersediaan Air Bulan November ................................................ L-11 Gambar 54. Ketersediaan Air Bulan Desember ................................................. L-11 Gambar 55. Ketersediaan Air Periode DJF ........................................................ L-12 Gambar 56. Ketersediaan Air Periode MAM .................................................... L-12 Gambar 57. Ketersediaan Air Periode JJA ........................................................ L-12 Gambar 58. Ketersediaan Air Periode SON ...................................................... L-12
x
Gambar 59. Klasifikasi Bulan Kering Oldeman ................................................ L-13 Gambar 60. Klasifikasi Bulan Basah Oldeman.................................................. L-13 Gambar 61. Klasifikasi Spesifik BK Oldeman .................................................. L-13 Gambar 62. Klasifikasi Spesifik BB Oldeman .................................................. L-13 Gambar 63. Rata-Rata Curah Hujan Tahun 1974 Untuk Pertanian (BAKOSURTANAL dan UGM) ....................................................................... L-14 Gambar 64. Pola Curah Hujan 39 Stasiun Jawa Timur ..................................... L-15 Gambar 65. Pola Evaporasi 21 Stasiun Jawa Timur .......................................... L-15 Gambar 66. Posisi Stasiun Evaporasi Jawa timur .............................................. L-23 Gambar 67. Posisi Stasiun Curah Hujan Jawa timur ......................................... L-24
xi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Data Stasiun Pengamatan Curah Hujan .................................................. I-6 Tabel 2. Pembagian zona iklim berdasarkan klasifikasi oldeman (Sumber, T.H.K Bayong. 1999) ................................................................................................... II-13 Tabel 3. Kemungkinan Pertanaman Berdasarkan Zona Agroklimat Oldeman (Sumber : Conbul, 1997 dalam Zulfakriza) ...................................................... II-13 Tabel 4. Nilai Koefisien Tanaman Kc Untuk tanaman Padi (Sumber, Suriadikusumah. 1975) ..................................................................................... II-15 Tabel 5. Hasil metode kluster dan oldeman pada setiap stasiun pengamatan curah hujan ................................................................................................................. III-23 Tabel 6. Jumlah Urutan Bulan Kering Oldeman Pada Tiap Stasiun .................. IV-5 Tabel 7. Hasil Cluster Data Stasiun Curah Hujan Bulanan ............................... IV-6 Tabel 8. Hasil Cluster Data PET Bulanan.......................................................... IV-7 Tabel 9. Data Stasiun Pengamatan Evaporasi Jawa Timur ................................ L-17 Tabel 10. Data Evapotranspirasi Potensial......................................................... L-18 Tabel 11. Data 0,5ETP ....................................................................................... L-19 Tabel 12. Data 0,1ETP ....................................................................................... L-20 Tabel 13. Data Stasiun Pengamatan Curah Hujan Jawa Timur ......................... L-21
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman LAMPIRAN 1 Spasialisasi Data Curah Hujan dan Cluster Curah Hujan di Jawa Timur .................................................................................................................... L-1 LAMPIRAN 2 Spasialisasi Musiman Data Curah Hujan ................................... L-4 LAMPIRAN 3 Spasialisasi Data PET dan Cluster PET di Jawa Timur ............. L-5 LAMPIRAN 4 Spasialisasi Musiman Data PET ................................................. L-8 LAMPIRAN 5 Spasialisasi Ketersediaan Air di Jawa Timur ............................. L-9 LAMPIRAN 6 Spasialisasi Musiman Ketersediaan Air ................................... L-12 LAMPIRAN 7 Spasialisasi Metode Oldeman .................................................. L-13 LAMPIRAN 8 Rata-Rata Curah Hujan Setahun di Indonesia (BAKOSURTANAL dan UGM, 1974) ................................................................................................ L-14 LAMPIRAN 9 Pola Curah Hujan dan Evaporasi di Jawa Timur ...................... L-15 LAMPIRAN 10 Data Evaporasi 24 Stasiun Rata-Rata 14 Tahun Periode 19521976 dan Data Curah Hujan 39 Stasiun Rata-Rata 24 Tahun Periode 1952-1976 di Jawa Timur ......................................................................................................... L-16
xiii
