Page 1
Evapotranspirasi Potensial DAS ....(Fanny Aditya Putri dan Sinta Berliana Sipayung)
29
EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL DAS CIMANUK
MENGGUNAKAN PARAMETER TEMPERATUR BERBASIS DATA MODIS
Fanny Aditya Putri dan Sinta Berliana Sipayung
Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional
Jl. Dr. Djundjunan 133, Bandung 40173 Indonesia
e-mail: [email protected]
RINGKASAN
Salah satu parameter iklim penting dalam perhitungan neraca air adalah evapotranspirasi.
DAS Cimanuk merupakan salah satu sumber daya air di Jawa Barat. Namun, tidak semua stasiun
cuaca yang terdapat di sepanjang DAS Cimanuk mempunyai alat untuk mengukur evapotranspirasi.
Hal ini menyebabkan penelitian mengenai evapotranspirasi menjadi terbatas. Salah satu metode
penginderaan jauh yang dapat digunakan untuk mengestimasi nilai evapotranspirasi adalah data
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Data evapotranspirasi berada di kanal 16
(MOD16). Data MOD16 dapat diunduh dari situs ftp.ntsg.umt.edu/pub/MODIS/Mirror/MOD16 dan
memiliki format Hierarchical Data Format-Earth Observing System (HDF-EOS). Data yang digunakan
dalam penelitian ini adalah data bulanan. Selanjutnya dilakukan reproyeksi menggunakan MODIS
Reprojection Tool (MRT) agar koordinat data sesuai dengan koordinat peta geografi. Data HDF-EOS
yang telah dilakukan reproyeksi kemudian diolah menggunakan software OpenGrADS2.0.a9 untuk
melihat variasi spasial dan temporalnya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh
bahwa data evapotranspirasi dari MOD16 dapat digunakan untuk mengestimasi nilai evapotranspirasi
potensial DAS Cimanuk. Data tersebut menunjukkan bahwa daerah hulu DAS Cimanuk memiliki
nilai evapotranspirasi potensial yang lebih rendah dibandingkan daerah hilir. Nilai rata-rata
evapotranspirasi potensial tertinggi diperoleh pada periode September-Oktober-November (SON)
dengan rentang nilai 140-200 mm.
1 PENDAHULUAN
Air merupakan salah satu
kebutuhan primer manusia. Hampir
semua aktivitas manusia memerlukan
air, baik untuk keperluan domestik,
pertanian, maupun perindustrian. Oleh
karena itu, ketersediaan air menjadi isu
yang penting. Water balance (neraca air)
didefinisikan sebagai neraca masukan
dan keluaran air di suatu luasan
tempat. Salah satu parameter iklim
penting dalam perhitungan neraca air
adalah evapotranspirasi (Hogstrom,
1967).
Evapotranspirasi merupakan
gabungan dari evaporasi dan transpirasi,
sehingga dipengaruhi tidak hanya oleh
faktor iklim tetapi juga faktor fisiologis
vegetasi (Asdak, 2010). Selain sebagai
parameter untuk menghitung neraca air,
informasi tentang evapotranspirasi juga
penting untuk memahami interaksi
daratan-tumbuhan-atmosfer.
Evapotranspirasi dibedakan menjadi
dua jenis yaitu evapotranspirasi potensial
(ETP) dan evapotranspirasi aktual (ETA).
ETP adalah evapotranspirasi maksimal
yang dapat terjadi pada kondisi cukup
air dan semua tanaman dianggap seragam
yaitu rumput hijau setinggi 5 cm. ETP
lebih dipengaruhi oleh faktor-faktor
iklim seperti suhu, kelembapan, dan
radiasi matahari. Sedangkan ETA lebih
dipengaruhi oleh faktor fisiologi tanaman
dan unsur tanah (Asdak, 2010).
Nilai evapotranspirasi dapat
ditentukan melalui pengukuran
langsung maupun perhitungan. Secara
Page 2
Berita Dirgantara Vol. 18 No. 1 Juni 2017:29-36
30
sederhana, pengukuran nilai evapotrans-
pirasi dapat dilakukan secara langsung
menggunakan alat ukur Lysimeter.
Namun, lysimeter kurang praktis, baik
dalam penggunaanya maupun biaya
sehingga dilakukan berbagai pendekatan
menggunakan persamaan empiris untuk
menentukan nilai evapotranspirasi.
Persamaan empiris tersebut diantaranya
metode Thornthwaite, Blaney-Criddle,
Samani-Hargraeves, Prestley-Taylor,
Jansen-Haise, Penman, dan Penman-
Monteith. Metode Thornthwaite mengguna-
kan data suhu udara dan faktor koreksi
terhadap panjang hari dan lintang untuk
menghitung evapotranspirasi potensialnya.
Pada metode Blaney Criddle, untuk
menghitung ETP diperlukan data suhu,
kelembapan relatif, dan kecepatan
angin. Jika data yang tersedia hanya
data suhu dan radiasi matahari saja,
maka untuk menghitung ETP dapat
digunakan metode Hargreaves (Hargreaves,
1985). Metode Penman-Monteith adalah
metode yang direkomendasikan oleh
Food and Agriculture Organization (FAO)
(http://www.fao.org/docrep/x0490e/x0
490e06.htm).
Sungai Cimanuk merupakan salah
satu sumber daya air di wilayah Jawa
Barat. Hulu sungai ini berada di Gunung
Papandayan di Kabupaten Garut pada
ketinggian 1200 m di atas permukaan
laut. Sungai Cimanuk mengalir ke arah
utara sepanjang 180 km hingga ke Laut
Jawa di daerah Kabupaten Indramayu.
Wilayah Sungai Cimanuk bersama dengan
Sungai Cisanggarung memiliki potensi
air (alami) sebesar 10242 juta m3/tahun
atau 342,79 m3/detik. Daerah Aliran
Sungai (DAS) Cimanuk terbentang dari
Garut hingga Indramayu dengan luas
3584 km2 (Kepmen No. 267, 2010). DAS
Cimanuk merupakan salah satu sumber
daya air di Jawa Barat. Tidak semua
stasiun cuaca yang terdapat di sepanjang
DAS Cimanuk mempunyai alat untuk
mengukur evapotranspirasi. Hal ini
menyebabkan penelitian mengenai
evapotranspirasi menjadi terbatas.
Penginderajaan jauh saat ini
banyak digunakan untuk mengestimasi
nilai parameter-parameter iklim seperti
curah hujan dan temperatur. Teknik
penginderajaan jauh dapat meluaskan
wilayah pemantauan dan dapat
dilakukan setiap waktu. Salah satu
metode penginderaan jauh yang dapat
digunakan untuk mengestimasi nilai
evapotranspirasi adalah data Moderate
Resolution Imaging Spectroradiometer
(MODIS) (Jang, K., 2009; Yuan, W., 2010;
Jin, Y., 2011). Pada makalah ini dikaji
mengenai perubahan evapotranspirasi
potensial (ETP) di DAS Cimanuk
berbasis data MODIS.
2 METODE
Batas wilayah yang dikaji dalam
makalah ini yaitu DAS Cimanuk yang
terletak di 7,45⁰-6,42⁰ LS dan 107,6⁰-
108,8⁰9 BT (Gambar 2-1). Data evapotrans-
pirasi diperoleh dari MODIS. MODIS
merupakan salah satu instrumen yang
dibawa oleh satelit Terra yang diluncurkan
pada Desember 1999. MODIS memiliki
sensor multispektral yang terdiri dari 36
kanal. Sensor ini mempunyai beberapa
resolusi spasial yaitu 250 m (untuk
kanal 1 dan 2), 500 m (untuk kanal 3-7),
dan 1 km (untuk kanal 8-36) (https://
modis.gsfc.nasa.gov/). Data evapotrans-
pirasi berada di kanal 16 (MOD16). Data
ini memiliki resolusi spasial 1 km dan
mencakup 109,3 juta km2 lahan vegetasi
global dengan interval 8 harian, bulanan,
dan tahunan. Data tersedia dari tahun
2000 sampai tahun 2014 (http://www.
ntsg.umt.edu/project/mod16).
Gambar 2-1: Peta DAS Cimanuk
Page 3
Evapotranspirasi Potensial DAS ....(Fanny Aditya Putri dan Sinta Berliana Sipayung)
31
Data MOD16 dapat diunduh dari
situs ftp.ntsg.umt.edu/pub/MODIS/
Mirror/MOD16 dan memiliki format
Hierarchical Data Format-Earth Observing
System (HDF-EOS). Data yang digunakan
dalam penelitian ini adalah data bulanan.
Selanjutnya dilakukan reproyeksi
menggunakan MODIS Reprojection Tool
(MRT) agar koordinat data sesuai dengan
koordinat peta geografi (USGS EROS
Data Center, 2012). Data HDF-EOS yang
telah dilakukan reproyeksi kemudian
diolah menggunakan software Open
GrADS2.0.a9 untuk melihat variasi
spasial dan temporalnya.
Data suhu permukaan diperoleh
dari sensor AIRS yang juga terdapat
pada satelit AQUA-TERRA. Data suhu
permukaan ini diunduh melalui situs
(http://acdisc.gsfc.nasa.gov/data/Aqua_
AIRS_Level3/AIRS3STM.006/).Di beberapa
stasiun pengamat DAS Cimanuk hanya
tersedia panci klas-A untuk mengukur
evaporasi. Data evaporasi observasi
diperoleh dari Badan Pengelolaan
Daerah Aliran Sungai (BPDAS) Cimanuk.
Namun, karena keterbatasan data yang
tersedia hanya ada pada tiga stasiun
pengamat dan hanya ada dari tahun
2012-2014.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai evapotranspirasi yang tersedia
dalam set data MOD16 merupakan nilai
evapotranspirasi yang dikembangkan
oleh Mu et al. pada tahun 2007 berbasis
perhitungan empiris Penman-Monteith
(Mu, et al., 2007) yang kemudian
disempurnakan dalam Mu et al. pada
tahun 2011. Algoritma ET menggunakan
data tutupan lahan, albedo, indeks luas
daun, indeks vegetasi yang juga
diperoleh dari MODIS serta data
meteorologi harian dari NASA's Global
Modeling and Assimilation Office (GMAO).
Evapotranspirasi potensial (ETP)
rata-rata dari tahun 2001-2014 untuk
DAS Cimanuk yang diperoleh dari
MODIS ditunjukkan pada Gambar 3-1.
Terlihat bahwa untuk daerah bagian
selatan (Kabupaten Garut) yang merupa-
kan hulu dari Sungai Cimanuk memiliki
nilai lebih rendah dibandingkan dengan
daerah bagian utara (Kabupaten
Indramayu dan Cirebon). Garut merupa-
kan daerah dataran tinggi sehingga
memiliki suhu permukaan lebih rendah
dibandingkan dengan Indramayu dan
Cirebon yang merupakan wilayah pesisir
(Gambar 3-2). Salah satu faktor yang
mempengaruhi evapotranspirasi adalah
suhu. Suhu permukaan yang rendah
mengakibatkan evapotranspirasi juga
rendah.
Gambar 3-1: Rata-rata Evapotranspirasi Potensial (ETP) MODIS tahun 2001-2014
Page 4
Berita Dirgantara Vol. 18 No. 1 Juni 2017:29-36
32
Gambar 3-2: Suhu rata-rata dan topografi DAS Cimanuk
Gambar 3-3: Rata-rata ETP MODIS musiman
Gambar 3-3 menunjukkan nilai
ETP rata-rata musiman dari tahun
2001-2014 sedangkan suhu rata-rata
musiman ditunjukkan pada Gambar 3-4.
Nilai ETP paling tinggi diperoleh pada
bulan SON (September-Oktober-November).
Sedangkan nilai ETP minimum dicapai
pada bulan DJF (Desember-Januari-
Februari). Hal ini dapat disebabkan pada
DJF suhu permukaan paling rendah
sehingga ETP juga paling rendah.
Page 5
Evapotranspirasi Potensial DAS ....(Fanny Aditya Putri dan Sinta Berliana Sipayung)
33
Pada penelitian ini, untuk melihat
variasi temporal ETP DAS cimanuk
dipilih dua stasiun pengamat yaitu
Leuwigoong (Kab.Garut) yang mewakili
bagian selatan dan kantor Pengelolaan
Sumber Daya Air-PSDA (Kab. Cirebon)
yang mewakili bagian utara. Seperti
yang terlihat pada Gambar 3-5, ETP di
kantor PSDA lebih tinggi dibandingkan
ETP di Leuwigoong. ETP dipengaruhi
suhu, curah hujan, radiasi matahari,
kecepatan angin, kelembaban udara,
tekanan udara, lama penyinaran
matahari. Daerah Cirebon yang
merupakan dataran rendah mempunyai
suhu permukaan lebih tinggi dan
kelembapan udara lebih rendah
dibandingkan Garut yang merupakan
dataran tinggi. Nilai ETP di stasiun
pengamat PSDA Cimanuk sejak tahun
2010 mengalami penurunan sedangkan
untuk stasiun Leuwigoong mengalami
sedikit peningkatan. Dibutuhkan
penelitian lebih lanjut untuk memahami
fenomena tersebut.
Gambar 3-4: Rata-rata suhu permukaan DAS Cimanuk
Gambar 3-5: Perbandingan ETP MODIS untuk daerah Leuwigoong (Kab.Garut) dan Kantor PSDA
Cimanuk (Kab.Cirebon)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1-J
an-0
1
1-A
gust
-01
1-M
ar-0
2
1-O
kt-0
2
1-M
ei-0
3
1-D
es-0
3
1-J
ul-
04
1-F
eb-0
5
1-S
ep-0
5
1-A
pr-
06
1-N
op
-06
1-J
un
-07
1-J
an-0
8
1-A
gust
-08
1-M
ar-0
9
1-O
kt-0
9
1-M
ei-1
0
1-D
es-1
0
1-J
ul-
11
1-F
eb-1
2
1-S
ep-1
2
1-A
pr-
13
1-N
op
-13
1-J
un
-14
ETP
(m
m)
ETP MODIS
Leuwigoong PSDA Cimanuk
Page 6
Berita Dirgantara Vol. 18 No. 1 Juni 2017:29-36
34
Gambar 3-6: Perbandingan evaporasi dan evapotranspirasi potensial
Data yang tersedia di stasiun-
stasiun pada umumnya hanya data
evaporasi yang diukur menggunakan panci
Klas-A. Telah dilakukan perbandingan
antara nilai evaporasi observasi dengan
nilai ETP MODIS untuk melihat hubungan
antara keduanya. Data yang digunakan
adalah data evaporasi stasiun pengamat
Hulu Cimanuk. Dari Gambar 3-6 terlihat
bahwa evaporasi observasi memiliki nilai
lebih rendah dibandingkan ETP MODIS
(metode Penman-Monteith).
Hasil yang serupa juga didapatkan
oleh Manik (2012) yang membandingkan
metode Penman-Monteith dengan
observasi menggunakan panci Klas-A di
provinsi Lampung. Dia mendapatkan
bahwa di salah satu stasiun yaitu
Branti, secara rata-rata metode Penman-
Monteith 1,09 kali lebih tinggi dari hasil
pengamatan dan mempunyai korelasi
yang rendah yaitu r = 0,3. Penelitian di
luar negeri pun menunjukkan hasil yang
tidak jauh berbeda, seperti Fontenot
(2004) yang melakukan penelitian untuk
daerah Louisiana (Amerika Serikat)
memperoleh bahwa laju ETP standar
yang diukur dengan panci Klas-A tidak
cocok dengan hasil dari metode Penman-
Monteith. Xing et al., (2008) yang melaku-
kan penelitian untuk daerah di Kanada
juga mendapatkan hasil yang sama bahwa
untuk mendapatkan laju evapotranspirasi
standar, hasil pengukuran dengan panci
harus dikonversikan dengan menggunakan
koefisien panci. Xing et al., (2008)
menggunakan metode Cuenca dan Snyder
untuk memperoleh koefisien panci untuk
iklim maritim Kanada, yang nilainya
bervariasi antara 0,78 – 0,94 sedangkan
Danang (2013) menyatakan koefisien
panci untuk wilayah Indonesia berkisar
antara 0,7-0,8 atau rata-rata 0,75.
Hubungan yang rendah antara
nilai evaporasi panci klas-A dan ETP
MODIS dapat disebabkan oleh banyak
hal. Salah satunya ialah apakah data
evaporasi pengamatan merupakan data
yang berkualitas. Terlihat pada Gambar
3-6, nilai evaporasi hasil pengamatan
meningkat kembali pada bulan Desember.
Nilai ini patut dicurigai. Oleh karena itu,
dibutuhkan data observasi yang lebih
panjang agar hasil perbandingan lebih
akurat.
4 PENUTUP
Data evapotranspirasi dari MOD16
dapat digunakan untuk mengestimasi
nilai evapotranspirasi potensial DAS
Cimanuk. Berdasarkan data tersebut
terlihat bahwa daerah hulu DAS
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov Des
mm
/bu
lan
Hulu Cimanuk
Evaporasi ETP MODIS
Page 7
Evapotranspirasi Potensial DAS ....(Fanny Aditya Putri dan Sinta Berliana Sipayung)
35
Cimanuk memiliki nilai evapotranspirasi
potensial yang lebih rendah
dibandingkan daerah hilir. Nilai rata-
rata evapotranspirasi potensial tertinggi
diperoleh pada periode September-
Oktober-November (SON) dengan
rentang nilai 140-200 mm.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih
kepada Dr. Lilik Slamet dan Amalia
Nurlatifah, S.Si atas diskusi dan
masukannya selama penelitian dan
pembuatan karya tulis ini.
DAFTAR RUJUKAN
Asdak C., 2010. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah
Aliran Sungai. Yogyakarta: Gajah Mada
University Press dalam Prachmayandini,
R., 2012. Perhitungan Evapotranspirasi
Menggunakan Citra Modis (Studi Kasus:
Das Cimadur, Banten), Skripsi, Institut
Pertanian Bogor, Bogor, Indonesia.
Fontenot, R.L., 2004. An Evaluation of Reference
Evapotranspiration Models in Louisiana.
MSc thesis, Louisiana State Univ., Baton
Rouge, La. USA.
ftp.ntsg.umt.edu/pub/MODIS/Mirror/MOD16.
Hargreaves, G.L., and Z.A., Samani, 1985.
Reference Crop Evapotranspiration from
Temperature, Applied Engineering in
Agriculture, Vol 1 (2), 96–99.
Hogstrom, Ulf., 1968. Studies on the Water
Balance of a Small Natural Catchment
Area in Southern Sweden, Tellus XX, 4,
633-641.
http://acdisc.gsfc.nasa.gov/data/Aqua_AIRS_L
evel3/AIRS3STM.006/.
https://modis.gsfc.nasa.gov/.
http://www.fao.org/docrep/x0490e/x0490e06.
htm.
http://www.ntsg.umt.edu/project/mod16.
Jang, K., S., Kang, J., Kim, C., B. Lee, T., Kim,
J., Kim, R., Hirata, N., Saigusa, 2010.
Mapping Evapotranspiration using MODIS
and MM5 Four-Dimensional Data
Assimilation, Remote Sensing of
Environment, 114, 657-673.
Jin, Y., J. T., Randerson, and M. L., Goulden,
2011. Continental-Scale Net Radiation
and Evapotranspiration Estimated using
MODIS Satellite Observations, Remote
Sensing of Environment, 115, 2302-
2319.
Keputusan Menteri Pekerjaan Umum No.
267/KPTS/M/2010 tentang Pola
Pengelolaan Sumber Daya Air Wilayah
Sungai Cimanuk Cisanggarung.
Manik, T.K., R. B., Rosadi, dan A., Karyanto,
2012. Evaluasi Metode Penman-Monteith
dalam Menduga Laju Evapotranspirasi
Standar (ET0) di Dataran Rendah Propinsi
Lampung, Indonesia, Jurnal Keteknikan
Pertanian, Vol 26, No. 2, 121-128.
Mu, Q., F.A., Heinsch, M., Zhao, and S. W.,
Running, 2007. Development of a Global
Evapotranspiration Algorithm based on
MODIS and Global Meteorology Data,
Remote Sensing of Environment, 111,
519-536, doi: 10.1016/ j.rse.2007. 04.015.
Mu, Q., M., Zhao, and S., W., Running, 2011.
Improvements to a MODIS Global
Terrestrial Evapotranspiration Algorithm,
Remote Sensing of Environment, 115,
1781-1800.
Nuryanto, D.E., dan Jose Rizal, 2013.
Perbandingan Evapotranspirasi Potensial
Antara Hasil Keluaran Model RegCM 4.0
Dengan Perhitungan Data Pengamatan,
Jurnal Meteorologi dan Geofisika, Vol 14,
No. 2, 75-85.
USGS EROS Data Center, 2012. MODIS
Reprojection Tool-User’s Manual. Release
3.0., Department of Mathematics and
Computer Science. South Dakota School
of Mines and Technology.
Xing Zisheng, L., Chow, F., Meng, H.W., Rees,
J., Monteith, and S., Lionel, 2008. Testing
Reference Evapotranspiration Estimation
Methods Using Evaporation Pan and
Modeling in Maritime Region of Canada,
Journal of Irrigation and Drainage
Engineering, 134, 4, 417-424.
Page 8
Berita Dirgantara Vol. 18 No. 1 Juni 2017:29-36
36
Yuan, W., S., Liu, G., Yu, J., M., Bonnefond, J.,
Chen, K., Davis, A., R., Desai, A., H.,
Goldstein, D., Gianelle, F., Rossi, A., E.,
Suyker, and S., B., Verma, 2010. Global
Estimates of Evapotranspiration and
Gross Primary Production based on
MODIS and Global Meteorology Data,
Remote Sensing of Environment, 114,
1416-1431.