Studi Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A Dengan Menggunakan Data Satelit Aqua-Modis Dan Seawifs Serta Data In Situ Di Teluk Jakarta

PENDAHULUAN

Latar belakang

Teluk Jakarta terletak di utara ibukota Jakarta dengan garis pantai memanjang sejauh 72 km dari Tanjung Pasir di Barat sampai Tanjung Karawang di Timur. Lokasi Teluk Jakarta yang strategis membuat wilayah ini terancam pencemaran lingkungan terutama kualitas perairan. Salah satu upaya untuk mengkaji kualitas perairan di Teluk Jakarta adalah dengan melakukan pengukuran konsentrasi klorofil-a (Wouthuyzen, 2006). Klorofil-a telah lama dikenal sebagai indikator untuk menduga biomassa fitoplankton dan mempelajari proses fotosintesis (Tan et al, 2005).

Penelitian tentang variabilitas klorofil-a telah banyak dilakukan di Teluk Jakarta dan menunjukan konsentrasi klorofil-a yang relatif lebih tinggi pada Musim Barat dan relatif lebih rendah pada Musim Timur (Meliani, 2006; Wouthuyzen, 2006, 2007). Namun penelitian-penelitian terdahulu masih bersifat sporadis dan dalam jangka waktu yang pendek. Oleh karena itu, penelitian tentang variabilitas konsentrasi klorofil-a secara sinoptik dan dalam rentang waktu yang lebih panjang di Teluk Jakarta perlu dilakukan.

Tujuan

Tujuan utama dari penelitian ini adalah mempelajari variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta menggunakan data citra satelit SeaWiFS periode September 1997-Desember 2007 dan Aqua-MODIS periode Juli 2002-Desember 2007 serta data in situ. Faktor-faktor yang mempengaruhi variabilitas tersebut juga dipelajari menggunakan data pendukung seperti Suhu Permukaan Laut (SPL) dari NOAA-AVHRR, curah hujan dan arah serta kecepatan angin.

METODOLOGI

Lokasi dan waktu penelitian

Lokasi penelitian adalah Teluk Jakarta dengan koordinat 5o55’30” LS-6o07’00” LS dan 106o42’30” BT -106o59’30” BT. Periode pengamatan variabilitas klorofil-a berdasarkan data satelit adalah September 1997- September 2007. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data citra satelit komposit level 3 bulanan beresolusi 9 x 9 km dari Aqua-MODIS periode Juli 2002-Desember 2007 dan SeaWiFS periode bulan September 1997 – Desember 2007 yang diambil dari situs www.oceancolor.gsfc.nasa.gov. Selain itu digunakan pula data kualitas perairan hasil pengukuran lapangan P2O-LIPI (4 Maret 2004-28 November 2004). Sebagai data penunjang digunakan data Suhu Permukaan Laut (SPL) dari sensor AVHRR melalui situs http://poet.jpl.nasa.gov, data arah dan kecepatan angin harian serta data curah hujan harian dari stasiun maritim BMG Tanjung Priok.

Ekstraksi dan penghitungan konsentrasi klorofil-a dari satelit dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak pendukung pengolah citra satelit SeaDAS 5.2 (SeaWiFS DAta Set) yang berjalan dibawah sistem operasi linux versi Ubuntu 7.0. Hal ini dengan alasan perangkat lunak ini menggunakan algoritma khusus untuk menghitung konsentrasi klorofil-a dari citra satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS. Penghitungan data arah dan kecepatan angin menggunakan program WRPLOT dari situs http://www.weblakes.com, sedangkan analisis statistika menggunakan program STATISTIA 6.0.

Metode pengolahan data

Proses pengolahan terdiri dari beberapa bagian seperti pengambilan data insitu kualitas perairan, pengumpulan data klimatologi (curah hujan, arah dan kecepatan angin) dari stasiun BMG Tanjung Priok, dan pengolahan data satelit (SeaWiFS, Aqua-MODIS dan AVHRR).

Pengolahan suhu permukaan laut dari satelit

Suhu Permukaan Laut (SPL) dihasilkan dari satelit NOAA-AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration-Advanced Very High Resolution Radiometer) dengan menggunakan algoritma pathfinder v5. Algoritma SPL pathfinder v5 merupakan modifikasi dari algoritma SPL Non Linier (NLSST) yang dibuat berdasarkan perbedaan nilai suhu kecerahan pada kanal 4 dan 5 (T4-T5). Menurut Kilpatrick et al., 2001; Evans dan Podestà, 1998 dirumuskan:

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Pengolahan SPL Teluk Jakarta dari AVHRR menggunakan menu siang hari (day time) pada situs http://poet.jpl.nasa.gov.

Analisis deret waktu

Variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta secara temporal dapat diperjelas dengan melihat periodisitas data yang dominan. Hal tersebut didapat dengan menghitung Power Spectral Density (PSD). Sebelumnya data konsentrasi klorofil-a diubah domainnya dari berbasis waktu menjadi berbasis frekuensi dengan metode Fast Fourier Transform (FFT) (Bendat dan Pierson, 1986 in Rauf, 2007) dengan persamaan:

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

HASIL DAN PEMBAHASAN

Distribusi dan variabilitas konsentrasi klorofil-a

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Pendugaan konsentrasi klorofil-a untuk lokasi A dan B dari satelit SeaWiFS dengan menggunakan algoritma OC4v4 secara umum cenderung menghasilkan nilai duga yang lebih tinggi (over estimate) daripada satelit Aqua-MODIS dengan algoritma OC3M dengan rata-rata perbedaan konsentrasi klorofil-a 0,035 mg/m3 (lokasi A) dan 0,516 mg/m3 (lokasi B) perbulannya. Hal ini mungkin terjadi karena adanya perbedaan algoritma dan sensitivitas sensor kedua satelit tersebut dalam menduga konsentrasi klorofil-a.

Berdasarkan analisis data spasial, secara umum konsentrasi klorofil-a di lokasi B jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan lokasi A baik yang diduga menggunakan satelit SeaWiFS maupun Aqua-MODIS. Pada lokasi B rentang konsentrasi klorofil-a dari SeaWiFS adalah 1,10-16,20 mg/m3 dan dari Aqua-MODIS adalah 0,58-13,95 mg/m3. Sedangkan kisaran konsentrasi klorofil-a daerah A dari SeaWiFS adalah 0,17-1,22 mg/m3 dan dari Aqua-MODIS adalah 0,18-0,93 mg/m3. Peningkatan konsentrasi klorofil-a khususnya di lokasi B (daerah dekat pantai) secara umum mengikuti pola peningkatan jumlah curah hujan atau jumlah debit sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta.

Faktor-faktor yang mempengaruhi variabilitas konsentrasi klorofil-a

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Berdasarkan hasil analisis data curah hujan (Gambar 3) yang diperoleh dari stasiun BMG Tanjung Priok, curah hujan tertinggi terjadi pada bulan Januari 2002 sebesar 813,50 mm sedangkan curah hujan terendah biasanya terjadi pada bulan Juni-Agustus (0 mm). Pola curah hujan yang tinggi pada Musim Barat secara umum diikuti dengan pola konsentrasi klorofil-a yang relatif tinggi pada Musim ini di Teluk Jakarta sehingga diduga curah hujan berpengaruh secara langsung terhadap sebaran konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta.

Kecepatan angin (Gambar 3) pada Musim Barat secara umum relatif lebih tinggi dibandingkan dengan musim lainnya. Hal ini dapat membantu terjadinya percampuran nutrien dari perairan bawah ke permukaan (vertical mixing) sehingga kandungan nutrient dipermukaan menjadi lebih tinggi dan mengakibatkan peningkatan konsentrasi klorofil-a pada Musim Barat, begitu juga sebaliknya. berdasarkan hasil analisis data SPL dari satelit NOAA AVHRR ditemukan bahwa secara umum suhu permukaan laut rata-rata pada bulan Juli relatif lebih rendah dari bulan-bulan sebelum dan sesudahnya (Gambar 4). Hal ini mengindikasikan terjadinya proses upwelling di Teluk Jakarta. Hasil satelit ocean color juga memperlihatkan meningkatnya konsentrasi klorofil-a pada Musim Timur ini.

Spektrum densitas energi konsentrasi klorofil-a

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Spektrum densitas energi klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi A periode September 1997-Desember 2007 dari satelit SeaWiFS menunjukan nilai spektrum yang paling berpengaruh adalah 5,91 bulan. Sinyal tersebut menunjukan pengaruh musiman sangat dominan (3-6 bulan). Disamping itu juga terdapat sinyal tahunan (15,50 bulan) dan sinyal interannual (41,34 bulan) yang mungkin disebabkan oleh faktor el nino atau la nina (Gambar 5.a). Spektrum densitas energi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS dilokasi yang sama periode Juli 2002-Desember 2007 menunjukan adanya sinyal spektrum yang dominan pada periode 6,0 bulan yang termasuk sinyal musiman. Selain itu juga terdapat sinyal tahunan yang ditunjukan oleh periode 13,20 bulan (Gambar 5.b).

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Perhitungan spektrum densitas energi klrofil-a dari satelit SeaWiFS di Teluk Jakarta lokasi B dengan rentang waktu yang sama dengan lokasi A ditemukan terdapat sinyal dominan pada periode 12,20 bulan yang merupakan sinyal tahunan. Selain itu juga terdapat beberapa sinyal musiman lain yang tidak terlalu dominan (4,51 bulan dan 7,18 bulan) dan juga terdapat sinyal interannual (20,33 bulan dan 40,67 bulan)yang mungkin disebabkan oleh faktor yang sama dengan lokasi A seperti el nino dan la nina (Gambar 6.a). Spektrum densitas energi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS di Teluk Jakarta lokasi B dengan periode Juli 2002-Desember 2007 menunjukan sinyal dominan pada pada periode 2,13 bulan yang menunjukan sinyal musiman. Selain periode tersebut sinyal musiman juga ditunjukan oleh periode 3,56 bulan , 4,92 bulan dan 7,11 bulan. (Gambar 6.b).

Perbedaan sinyal dominan pada perhitungan spektrum densitas energi di lokasi B antara data SeaWiFS dan Aqua-MODIS diperkirakan terjadi akibat perbedaan rentang waktu antara data SeaWiFS dengan Aqua-MODIS yang terpaut jauh. Selain itu tingginya anomali konsentrasi klorofil-a di lokasi B akibat letaknya yang berdekatan dengan sungai-sungai mengakibatkan terjadinya perbedaan dalam penghitungan sinyal dominan antara kedua satelit tersebut.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan analisis temporal, secara umum konsentrasi klorofil-a maksimum terjadi pada Musim Barat (Des-Feb) dan minimum terjadi pada Musim Peralihan I dan II (Apr-Mei; Sep-Okt). Hal ini diduga terkait dengan curah hujan dan kecepatan angin yang maksimum terjadi pada Musim Barat. Pada Musim Timur juga ditemukan nilai konsentrasi klorofil-a yang relatif tinggi dan diduga disebabkan oleh faktor upwelling yang diindikasikan dengan rendahnya suhu permukaan laut pada musim ini.

Estimasi pendugaan konsentrasi klorofil-a dari SeaWiFS cenderung over estimate terhadap pendugaan dari Aqua-MODIS dengan rata-rata perbedaan perbulan sebesar 0,035 mg/m3 (lokasi A) dan 0.516 mg/m3 (lokasi B). Hal ini diduga diakibatkan terdapat perbedaan algoritma dan sensitivitas kedua sensor tersebut dalam menduga konsentrasi klorofil-a.

Berdasarkan analisis data spasial, secara umum konsentrasi klorofil-a di lokasi B jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan lokasi A baik yang diduga menggunakan satelit SeaWiFS maupun Aqua-MODIS. Peningkatan konsentrasi klorofil-a didaerah pesisir cenderung mengikuti pola curah hujan sehingga diduga curah hujan mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap peningkatan konsentrasi klorofil-a di wilayah pesisir Teluk Jakarta.

Berdasarkan spektrum densitas energi, variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta dipengaruhi oleh faktor musiman, tahunan dan interannual. Terjadi perbedaan sinyal dominan pada lokasi B dari satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS yang diduga akibat tingginya anomali konsentrasi klorofil-a di lokasi tersebut.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap kecenderungan konsentrasi klorofil-a yang relatif tinggi pada Musim Timur dengan faktor oseanografi fisika yang lebih lengkap seperti salinitas dan arus laut.

DAFTAR PUSTAKA

Evans, R and G. Podestà. 1998. Pathfinder sea surface temperature algorithm version 4.0. http://www.rsmas.miami.edu.groups/rrsl/pathfinder/Algorithm (23 December 2008:3.15 pm).

Kilpatrick, K.A, G. P. Podestà, and R.E. Evans. 2001. Overview of the NOAA/NASA Advanced Very high resolution radiometer Pathfinder algorithm for sea surface temperature and associated matchup database. Journal of Geophysical Research, 106: 9179-9197.

Meliani, F. 2006. Kajian Konsentrasi and Sebaran Spasial Klorofil-a di Perairan Teluk Jakarta Menggunakan Citra AQUA-MODIS. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor .

NASA, 1998. An Overview of SeaWiFS. http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS. (23 Januari 2009:11.10 am).

Rauf, M.I.A. 2007. Variabilitas Massa Air pada Lapisan Termoklin Perairan Selat Lombok and Ombai Periode Januari 2004-Juni 2005. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor.

Tan, K.C., J. Ishizaka, S. Matsumura, F.Mo. Yusoff, and M.I.H. Mohamed. 2005. Seasonal Variability of SeaWiFS Chlorophyll-a in the Malacca Straits in Relation to Asian Monsoon. Continental Shelf Research, 26:168-178.

Wouthuyzen, S. 2006. Pemetaan and Pemantauan Kualitas Perairan Teluk Jakarta Sebagai Muara Akhir DAS JABOPUNCUR dengan Menggunakan Multi-Sensor and Multi-Temporal Data Citra Satelit. Laporan Kumulatif 2004-2006 P2O-LIPI. Jakarta. 84 hal.

Wouthuyzen, S. 2007. Pendeteksian Dini Kejadian Marak Alga (Harmful Algal Blooms/HAB) Perairan Teluk Jakarta and Sekitarnya. Laporan Akhir Tahun. P20-LIPI. Jakarta.

Penulis

Variabilitas Konsentrasi Klorofil-A, Aqua-Modis

Perdana Karim Prihartato, S.Pi, merupakan alumni mahasiswa Institut Pertanian Bogor Program Studi Ilmu Kelautan.

0 komentar:

Poskan Komentar