Perubahan Nilai Konsentrasi TSM dan Klorofil-a serta Kaitan terhadap Perubahan Land Cover di Kawasan Pesisir Tegal antara Tahun 1994-2012
Miftah Farid1 1
Departemen Geografi, FMIPA UI, Kampus UI Depok 16424
[email protected]
Abstrak Kawasan pesisir merupakan kawasan yang dinamis. Laju pembangunan ini mengakibatkan kawasan pesisir rentan akan perubahan dan kerusakan. Salah satu indikator adanya kerusakan pada kawasan pesisir dapat diketahui dari perubahan nilai konsentrasi Total Suspended Matter (TSM). Penelitian ini menggunakan aplikasi penginderaan jauh dan sistem informasi geografi untuk mengetahui perubahan sebaran nilai konsentrasi TSM dan klorofil-a di Kawasan Pesisir Tegal tahun 1994 dan 2012. Analisis pada penelitian ini menggunakan algoritma Jing Li (2008) untuk konsentrasi TSM. Perubahan nilai konsentrasi TSM kemudian dihubungkan dengan perubahan land cover untuk mengetahui adanya hubungan sebab-akibat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa; (1) Pada wilayah perairan Tegal nilai konsentrasi TSM tinggi meningkatnya sedangkan nilai konsentrasi klorofil-a mengalami penurunan (2) Perubahan konsentrasi TSM dan klorofil-a di wilayah pesisir Tegal sangat dipengaruhi oleh perubahan lahan terbangun dan tutupan vegetasi. Keywords: Algoritma , Klorofil-a, Total Suspended Matter.
1. PENDAHULUAN Kawasan pesisir merupakan kawasan yang
Salah satu indikator perubahan kualitas perairan dapat
dinamis, dimana pembangunan dikawasan tersebut
dilihat
dari
perubahan
nilai
konsentrasi
sangat tinggi. Hal ini dikarenakan kawasan pesisir
Suspended Matter (TSM) dan klorofil-a.
Total
mempunyai potensi sumber daya alam yang besar seperti terumbu karang, estuari, hutan mangrove (bakau) dan padang lamun. Pesatnya pembangunan dikawasan
tersebut
meningkatnya
diakibatkan
pertumbuhan
oleh
penduduk
semakin khususnya
dikawasan pesisir, sehingga kebutuhan akan ruang semakin meningkat pula. Meningkatnya pembangunan menjadikan kawasan pesisir rentan akan perubahan dan kerusakan (dahuri et al 2001).
Total Suspended Matter (TSM) adalah semua padatan yang melayang atau mengapung di perairan. Kenaikan nilai TSM mengakibatkan kekeruhan perairan sehingga menghalami penetrasi sinar matahari yang dibutuhkan fitoplankon untuk proses fotosintesis. Sedangkan klorofil-a adalah suatu pigmen yang didapatkan dalam fitoplankton, dan mempunyai fungsi sebagai mediator dalam proses fotosintesis. Untuk itu, TSM dan klorofila merupakan salah satu variabel yang menentukan kesuburan perairan.
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
Analisa
2. METODOLOGI
Citra
untuk
Penentuan
Konsentrasi
Klorofil-a Penelitian ini dilakukan di Kawasan Pesisir Tegal yang meliputi wilayah perairan dan wilayah
Klorofil-a dapat terdeteksi oleh citra karena
daratan dalam hal ini adalah daerah aliran sungai yang
mampu menyerap dan memantulkan spectrum cahaya
berada di wilayah Tegal. Untuk mengetahui perubahan
matahari.Menurut Wibowo et.al, (1994) menyatakan
nilai konsentrasi Total Suspended Matter (TSM) dan
bahwa kanal 3 dan kanal 4 dari citra satelit Landsat
land cover dilakukan dengan analisis citra landasat 5
dapat digunakan untuk mendeteksi konsentrasi klorofil-
TM dan 7 ETM tahun 1994 dan 2012. Pemilihan
a di perairan. Algoritma yang digunakan dalam
akusisi citra landsat dilakukan pada bulan April 1994
penelitian ini adalah algoritma wibowo (1994):
dan 2012, karena pada bulan April merupakan musim peralihan muson barat dan muson timur. Analisa Citra untuk Penentuan Konsentrasi TSM
.
+
= .
Total Suspended Matter (TSM) adalah semua padatan yang melayang atau mengapung di perairan. TSM
dapat
panjang
diidentifikasi
gelombang
dengan
Visible
dan
Dimana :
menggunakan NIR
(Near
C
= Konsentrasi Klorofil-a (mg/m3)
Infrared).Untuk melakukan pemetaan TSM, terlebih
TM3,TM4 dan TM 5 =Band 3, 4 dan 5 citra satelit
dahulu dilakukan land-sea masking yaitu memisahkan
yang telah terkoreksi atmosfir.
wilayah daratan dan perairan tujuannya agar wilayah daratan tidak masuk dalam hitungan TSM. Selanjutnya untuk menentukan persebaran TSM menggunakan
Persamaan tersebut kemudian disubtitusikan pada perangkat lunak ER Mapper 7.0 menjadi :
algoritma yang dikembangkan oleh Jing Li , 2008 10
Log S (mg/l)= 0.892+6.2244*(TM 2 + TM 3)*(TM 3 / TM 2)
C=ifI5 <20 Then (0.2818*(Pow((I4+I5)/I3,3.497)))
Analisa Citra untuk Perubahan Land Cover Dimana,
Untuk mendapatkan informasi tutupan lahan (landcover)
S (mg/l) = Nilai Sedimen
yaitu
dengan
melakukan
klasifikasi
terbimbing (supervised classification) pada citra yang TM2, TM3= Band 2 dan Band 3 Persamaan tersebut
telah dikoreksi radiometrik dan geometrik.
kemudian disubtitusikan pada
perangkat lunak ER Mapper menjadi :
diinginkan kemudian memilih daerah latihan yang mewakili tiap kategori (training sampel). Deteksi perubahan
S= If I5<20 then Pow(10,(0.892+(6.2244*((I2+I3)*(I3/I2)))))
Dimana : I2, I3, I5 = Band 2, 3 dan 5
yang
land
mengidentifikasi
cover
perubahan proporsi
terbangun dengan area vegetasi
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
dilakukan
dengan
antara
area
Peningkatan luas nilai konsentrasi tinggi sebagian
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
besar terjadi di sepanjang pesisir pantai yaitu kurang
Perubahan Konsentrasi TSM
lebih 1 km dari garis pantai. Perubahan ini sangat
Nilai konsentrasi TSM hasil pengolahan citra landsat tahun 1994 dan 2012
terlihat jelas terutama pada muara-muara sungai seperti
mempunyai nilai
yang terjadi di Kali Gangsa (DAS Gangsa), Kali Gung
minimum 3.7 mg/l dan maksimum 253.9 mg/l. Nilai
(DAS Gung), dan Kali Cacaban (DAS Pah). Perubahan
konsentrasi ini kemudian diklasifikasi menjadi 5 kelas
ini menunjukan bahwa kondisi perairan di pesisir Tegal
yaitu kelas ≤ 50 mg/l, 50 – 100 mg/l, 100–150 mg/l,
semakin mengalami penurunan kualitas. Pada tahun
150– 200 mg/l dan ≥ 200 mg/l. Hasil pengolahan citra
1994 nilai konsentrasi TSM rendah (≤ 50 mg/l) sangat
menunjukkan pada tahun 1994 nilai konsentrasi TSM
dominan
rendah (≤ 50 mg/l) sangat dominan dibandingkan
sementara pada tahun 2012, walaupun nilai konsentrasi
kelas-kelas yang lain, sementara pada tahun 2012,
TSM rendah (≤ 50 mg/l) masih mendominasi akan
walaupun nilai konsentrasi TSM rendah (≤ 50 mg/l)
tetapi
masih mendominasi akan tetapi nilai-nilai konsentrasi
peningkatan yang cukup signifikan dari segi luasan.
lain mengalami peningkatan yang cukup signifikan dari
(gambar 2)
dibandingkan
nilai-nilai
kelas-kelas
konsentrasi
lain
yang
lain,
mengalami
segi luasan. Perubahan itu terlihat pada Tabel 1dan
Gambar 1. Tabel 1 Perubahan Luas Nilai Konsentrasi TSM di Perairan Pesisir Tegal tahun 1994-2012 Klasifikasi
1994
2012
Perubahan
Nilai Konsentrasi TSM (mg/l) ≤ 50
Luas (Ha)
%
Luas (Ha)
%
Luas (Ha)
%
20,485.35
89.37
13,663.89
59.61
-6,821.46
-29.8
50 – 100
1,376.20
6.00
5,051.81
22.04
+3,675.61
+16.0
100 – 150
684.61
2.99
1,865.96
8.14
+1,181.35
+5.2
150 – 200
187.65
0.82
1,134.79
4.95
+947.14
+4.1
≥ 200
188.07
0.82
1,205.43
5.26
+1,017.36
+4.4
Total
22,921.88
100.00
22,921.88
100.00
Gbr.2 Peta Perubahan Sebaran Konsentrasi TSM Tahun antara 1994 dan 2012
Perubahan Konsentrasi Klorofil-a Hasil
pengolahan
citra
landsat
diperoleh
nilai
konsentrasi klorofil-a pada tahun 1994 antara 0,007 – 1,29 mg/m3dan 0,002 – 1,09 mg/m3 pada tahun 2012. Nilai konsentrasi ini kemudian diklasifikasi menjadi
tiga kelas yaitu kelas ≤ 0,01 mg/m3, 0,01 - 0,1 mg/m3 dan 0,1 -1 mg/m3. Berdasarkan pola sebaran yang dihasilkan dari ketiga kelas nilai konsentrasi klorofil-a menunjukan adanya perubahan luas setiap kelas
Gbr.1 Perbandingan Luas Nilai Konsentrasi TSM tahun antara 1994 dan 2012
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
Perubahan luasan nilai konsentrasi klorofil dapat
dengan klorofil-a, maka ada suatu hubungan terbalik.
dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 3
Jika pada muara sungai nilai konsentrasi TSM tinggi mengalami kenaikan luasan maka nilai konsentrasi
klorofil-a rendah akan naik, begitu juga sebaliknya Tabel 1 Perubahan Luas Nilai Konsentrasi Klorofil-a di Perairan Pesisir Tegal tahun 1994-2012 Klasifikasi
1994
2012
(Gambar4)
Perubahan
Nilai Konsentrasi Klorofil-a (mg/m3)
Luas (Ha)
%
Luas (Ha)
%
Luas (Ha)
%
≤ 0,01
458.61
2.1
1,197.65
5.52
+739.04
3.4
0,01 - 0,1
8,917.23
41.1
9,023.62
41.56
+106.39
0.5
0,1 -1
12,334.40
56.8
11,488.97
52.92
-845.43
3.9
Total
22,921.88
100.00
22,921.88
100.00
Gbr.4 Peta Perubahan Sebaran Konsentrasi Klorofil-a Tahun antara 1994 dan 2012
Perubahan Land Cover Hasil intepretasi pengolahan citra landsat tahun 19942012 menunjukan bahwa selama kurun waktu 18 Gbr.3 Perbandingan Luas Nilai Konsentrasi TSM tahun antara 1994 dan 2012
tahun tutupan lahan di daerah aliran sungai yang berada di Kota dan Kabupaten Tegal mengalami banyak perubahan yang cukup signifikan (Tabel 3
Nilai
konsentrasi
≤
0,01
mg/m3
mengalami
dan Gambar 5)
pertambahan luas terlihat pada muara Kali Gangsa
Dari tabel dan grafik memperlihatkan perubahan
(DAS Gangsa), Kali Gung (DAS Gung) dan Kali
tutupan lahan (land cover) mengarah pada semakin
Cacaban (DAS Pah). Pada muara DAS Pah sangat
meningkatnya lahan terbangun dan lahan pertanian.
terlihat jelas peningkatan luas nilai konsentrasi ≤ 0,01
Lahan terbangun pada tahun 2012 mengalami
mg/m3, hal ini di pengaruhi oleh sungai yang berada
peningkatan luas sebesar +5,738.23 Ha dari tahun
di
jika
1994 yang hanya 8,481.55 Ha atau meningkat 60 %,
dibandingkan dengan jumlah sungai yang berada di
sedangkan lahan pertanian meningkat dari 72,530.54
DAS lain yaitu ada 4 sungai dengan sungai
Ha menjadi 72,940.98 Ha. Peningkatan lahan
terbesarnya Sungai Cacaban. Jika dibandingkan
terbangun sebagian besar terjadi di Kota Tegal
dengan perubahan luasan nilai konsentrasi TSM)
sedangkan lahan pertanian meningkat di wilayah di
DAS
Pah
jumlahnya
lebih
banyak
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
Kabupaten Tegal. Hal ini disebabkan Kota Tegal
Berbanding
terbalik
dengan
secara ekonomi didominasi sektor perdagangan,
Tegal,perokonomian
industri dan jasa dengan tingkat pertumbuhan
mengandalkan sektor pertanian dan perikanan.Akibat
ekonomi 4,61 % (BPS Kota Tegal, 2011).
dari meluasnya lahan terbangun dan lahan pertanian,
Kabupaten
Tegal
Kota masih
tutupan vegetasi mengalami penurunan luas 3.385,07 Tabel 3 Perubahan Luas Land Cover di Perairan Pesisir Tegal tahun 1994-2012
Ha atau hampir 50 % pada tahun 1994-2012 yaitu dari 39,051.43 Ha menjadi 22,976.54 Ha.
Tutupan Lahan
1994 Luas (Ha)
2012 %
Luas (Ha)
Perubahan %
Lahan Terbangun
8,481.55
7.71
14,219.78
12.92
Lahan Pertanian
72,530.54
65.92
72,940.98
Tutupan Vegetasi
26,045.36
23.67
17,343.53
2,813.25
2.56
Awan
151.17
Total
110,021.87
Badan Air
Luas (Ha)
%
+5,738.23
+5.22
66.30
+410.44
+0.37
15.76
-8,701.83
-7.91
5,047.40
4.59
+2,234.15
+2.03
0.14
470.18
0.43
+319.01
+0.29
100.00
110,021.87
100.00
Ket : (-) = Luasan Berkurang (+) = Luasan Bertambah
Lahan terbangun Lahan Pertanian Tutupan Vegetasi Badan Air Awan
Gbr 5 Perubahan Tutupan Lahan Tahun 1994 dan 2012
Gbr 6 Peta Perubahan Tutupan Lahan Tahun 1994 dan 2012
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
Analisis Keterkaitan Perubahan TSM dengan Land Cover
Hubungan antara perubahan tutupan lahan dengan nilai konsentrasi TSM terlihat pada perubahan tutupan lahan pada daerah aliran sungai dan muara daerah aliran tersebut. Pada DAS Gangsa dan DAS Gung perubahan tutupan lahan dominan berubah ke lahan terbangun, sementara itu konsentrasi TSM di muara daerah aliran sungai tersebut cenderung meluas pada nilai konsentrasi sedang (50-200 mg/l)
Gbr 8.Grafik Hubungan TSM dengan Lahan Pertanian
dan tinggi (≥200 200 mg/l). Pada DAS Cacaban, Pah, dan Cenang perubahan tutupan lahan cenderung beralih dari tutupan vegetasi ke lahan pertanian, sedangkan pola sebaran TSM menunjukan adanya peningkatan luas pada kelas tinggi (≥200 mg/l). Hasil analisis regresi munjukkan bahwa kenaikan nilai konsentrasi TSM mengikuti kenaikan lahan terbangun dan lahan pertanian, akan tetapi kalau di
lihat dari kekuatan hubungan (nilai “r”) maka kemaikan TSM lebih dipengaruhi oleh lahan
terbangun dengan nilai R2= 0,678. Kenaikan TSM juga
sangat
dipengaruhi
penyusutan
Gbr 9.Grafik Hubungan TSM dengan Tutupan Vegetasi
tutupan
vegetasi artinya semakin menyusut atau berkurang tutupan vegetasi maka nilai konsentrasi TSM
Analisis Keterkaitan Perubahan Klorofil-a dengan Land Cover
semakin tinggi. Hubungan antara TSM dan tutupan vegetasi mempunyai nilai R2= 0,722.
Sama halnya dengan TSM, perubahan tutupan lahan juga berpengaruh terhadap perubahan luasan nilai konsentrasi. Hal ini diindikasikan dari seiring berubahnya tutupan lahan yang mengarah pada semakin meluasnya lahan terbangun dan lahan pertanian serta menurunnya tutupan vegetasi, nilai
konsentrasi klorofil-a rendah (≤ 0,01mg/m3) dan sedang (0,01 - 0,1 mg/m3) mengalami perluasan sementara nilai konsentrasi tinggi (0,1 -1mg/m3)
mengalami penurunan luas selama kurun waktu 1994 sampai 2012. Gbr 7.Grafik Hubungan TSM dengan Lahan Terbangun
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
Hubungan tersebut salah satu contohnya terlihat pada DAS Gung dan DAS Pah. Pada DAS Gung tutupan lahan cenderung beralih dari lahan pertanian menjadi lahan terbangun sedangkan pada DAS Pah yang
dominan berubah yaitu tutupan vegetasi berubah menjadi lahan pertanian. Akibatnya dari perubahan tersebut terlihat pada muara Kali Gung dan Kali Cacaban, nilai konsentrasi klorofil-a rendah (≤
0,01mg/m3) yang pada tahun 1994 tidak terlihat akan Gbr 10.Grafik Hubungan Klorofil-a dengan Lahan Terbangun
tetapi pada tahun 2012 terlihat jelas. Berdasarkan
perhitungan
statistik
menunjukkan
perubahan lahan terbangun, lahan pertanian dan tutupan
vegetasi
diikuti
dengan
perubahan
konsentrasi klorofil-a. Meningkatnya lahan terbangun diikuti
menurun
nilai
konsentrasi
klorofil-a.
Hubungan antara lahan terbangun dengan nilai konsentrasi klorofil-a tidak terlalu kuat (moderat) dengan nilai R=0,517 (Gambar 10). Gambar 11 menunjukkan kenaikan lahan pertanian juga diikuti dengan penurunan nilai konsetrasi
Gbr 11.Grafik Hubungan Klorofil-a dengan Lahan Pertanian
klorofil-a. Hubungan penurunan nilai konsentrasi klorofil-a dengan kenaikan lahan pertanian tidak kuat (moderat) dengan nilai R=0,571. Berbeda dengan
lahan terbangun dan lahan pertanian, hubungan tutupan
vegetasi
dengan
konsentrasi
klorofil-a
mempuyai hubungan yang kuat dengan nilai R=0,772 dengan kontribusi
pengaruhnya sebesar 59,5%
(Gambar 12). Berdasarkan hasil perhitungan tutupan lahan yang
paling mempengaruhi perubahan klorofil-a yaitu tutupan vegetasi.
nilai konsentrasi Gbr 12.Grafik Hubungan Klorofil-a dengan Tutupan Vegetasi
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
(a)
(b)
(b)
Gbr 13.Peta Sebaran Konsentrasi TSM dan Tutupan Vegetasi (a) 1994 (b) 2012
(a)
(b)
Gbr 14.Peta Sebaran Konsentrasi Klorofil-a dan Tutupan Vegetasi (a) 1994 (b) 2012
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
DAFTAR ACUAN
4. KESIMPULAN
Budhiman, S. 2005. Pemetaan Sebaran Total Suspended
Perubahan-perubahan yang terjadi di wilayah pesisir
Matter
(Tsm)
Menggunakan
Tegal menunjukkan adanya suatu hubungan yang
Pendekatan
saling mempengaruhi. Jika pada daerah aliran
Penerbangan dan Antariksa.
Bio-Optical
Data
Model.
Aster
Jakarta:
Dengan Lembaga
sungai mengalami peningkatan lahan terbangun yang awalnya merupakan lahan pertanian atau tutupan vegetasi maka pada wilayah perairan di
Dahuri, R,. Jacub, R,. Sapta, P,G,. Sitepu, MJ. 2001. Pengelolaan Sumber Daya Wilayah Pesisir dan Lautan Secara Terpadu. Pradnya Paramita. Bogor.
bagian hilir daerah aliran sungai tersebut terjadi peningkatan nilai konsentrasi TSM serta penurunan
Lillesand, T.M and R.W. Kiefer, 2004. Remote Sensing
nilai konsentrasi klorofil-a yang cukup signifikan.
and Image Interpretation, John Wiley and Sons.
Selain itu yang menyebabkan meningkatnya nilai
York
konsentrasi TSM dan menurunnya nilai konsentrasi
Li, J et al. 2008.
klorofil-a
vegetasi
suspended sedimentsconcentration in Changjiang Estuary
menjadi lahan terbangun dan lahan pertanian.
using Landsat TM imageries. MOE Key laboratory of
Perubahan lahan terbangun, lahan pertanian dan
Coastal and Island Development, Nanjing University,
tutupan vegetasi akan mengakibatkan terjadinya
Nanjing, P. R. China.
peningkatan laju sedimentasi. Hal ini lah yang
Wibowo, A,. Sumartono, B,. Setyantini, W,H,. Populus, J.
mempengaruhi nilai konsentrasi TSM dan klorofil-a.
1994. The application of satellite data improvement site
yaitu
berubahnya
tutupan
New
Temporal and spatial changes of
selection and monitoring shrimp pond culture case study on Cirebon, Lampung, Jambi, and Jepara Coasts. In Remote Sensing and Geographic Information System. BPPT. Jakarta. h16-27
Perubahan nilai..., Miftah Farid, FMIPA-UI, 2013
