53 Metode Pemetaan Sebaran Klorofil-a Secara Spasial dan...

Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019

447

Metode Pemetaan Sebaran Klorofil-a Secara Spasial dan Temporal diTeluk Jakarta Menggunakan Citra Aqua MODIS

The Method of Spatial and Temporal Chlorophyll-a Mapping DistributionUsing Aqua MODIS Data

Ardya Hilda Nazula1*), Arif Rahman2, dan Gathot Winarso3

1Universitas Diponegoro2Pusat Pemanfaatan Penginderaan Jauh LAPAN

*)E-mail: [email protected]

ABSTRAK - Teluk Jakarta secara geografis terletak di bagian utara Provinsi DKI Jakarta. Teluk Jakarta memiliki luas514 km2. Perairan ini merupakan kawasan perairan tempat bermuaranya 13 sungai di daerah DKI Jakarta dan sekitarnya.Tingkat kesuburan perairan dari teluk jakarta sangat terpengeruh dengan adanya akumulasi limbah ataupun materiterlarut dari perairan sekitar dan sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta. Kandungan klorofil-a di perairan merupakansalah satu parameter dari tingkat kesuburan perairan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui metode sebaranklorofil-a di Teluk Jakarta menggunakan citra satelit Aqua MODIS dan mengetahui sebaran konsentrasi klorofil-a diTeluk Jakarta secara spasial dan temporal. Metode yang digunakan adalah metode yang diperoleh dari LembagaPenerbangan dan Antariksa Nasional dimana metode ini menggunakan dua software yaitu WIM dan ArcMap. Hasilpemetaan menunjukan bahwa sebaran konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta beragam. Bagian paling dekat denganpantai daerah Teluk Jakarta berkisar 2,5-34 mg/m3. Bagian lepas pantai, berkisaran 2,5-10 mg/m3. Sedangkankonsentrasi klorofil-a pada bagian yang mengarah ke lautan semakin menurun, berkisar 1-2,1 mg/m3. Sebarankonsentrasi klorofil-a yang lebih tinggi didominasi terdapat pada daerah paling dekat dengan pantai di Teluk Jakarta.Banyak faktor yang menyebabkan konsentrasi klorofil-a di dekat daratan Teluk Jakarta antara lain tingginya curahhujan dan berlebihnya akumulasi zat hara dari aliran air sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta. Faktor tersebut dapatmeningkatkan proses fotosintesis hingga diatas rata-rata dan beresiko adanya blooming dan perairan terlalu subur.

Kata kunci: Aqua MODIS, klorofil-a, teluk Jakarta

ABSTRACT - The Jakarta Bay is geographically located in the northern part of the DKI Jakarta Province. Jakarta Bayhas 514 km2 area. It is the areas where 13 rivers operate in the area of DKI Jakarta and its surroundings. The level ofquality of the waters of the bay of Jakarta is greatly affected by the accumulation of waste or dissolved material fromthe waters around the Jakarta Bay and the river that empties into the Jakarta Bay. Chlorophyll-a concentration inwaters area is one of the waters quality parameters. This aim of this research is to know the method of chlorophyll-adistribution in Jakarta Bay by spatial and temporal with Aqua MODIS satellite data. This research uses a method fromLAPAN which is using two software namely WIM and ArcMap. The results show that the distribution of chlorophyll-aconcentrations in Jakarta Bay have variety. The coastal area of Jakarta Bay has chlorophyll-a concentration resultaround 2.5-34 mg/m3. The offshore area has result around 2.5-10 mg/m3 while area towards to the sea has resultaround 1-2.1 mg/m3. The higher chlorophyll-a concentration values usually found in a coastal area. Many factorsaffect the chlorophyll-a concentration near the mainland of Jakarta Bay has a high value like rainfall, accumulation ofnutrients blooming from the river which disembogue to Jakarta Bay can increase photosynthesis process to aboveaverage and causing blooming algae phenomenon.

Keywords: Aqua MODIS, chlorophyll-a, Jakarta bay

1. PENDAHULUAN

Menurut Sachoemar dan Wahjono (2007) Teluk Jakarta terletak di sebelah utara Kota Jakarta yangmerupakan Ibukota Republik Indonesia. Perairan ini secara keseluruhan merupakan daerah perairan dangkal.Posisi Teluk Jakarta terletak pada 106°21’00” - 107°03’00” BT dan 5°48’30” - 6°10’30” LS, yang dibatasi

Judul Tulisan : Metode Pemetaan Sebaran Klorofil-a Secara Spasial dan Temporal di Teluk Jakarta Menggunakan Citra AquaMODIS (Nazula, A. H., dkk.)

448

oleh Tanjung Pasir di sisi barat dan Tanjung Karawang di sisi timur. Teluk ini memiliki luas kawasan laut514 km2 dengan panjang garis pantai 461 km, serta kedalaman rata-rata 15 m (Aprilia dan Danar, 2017).Terdapat sebanyak 13 sungai di sekitar provinsi DKI Jakarta yang bermuara ke Teluk Jakarta. Perairan TelukJakarta merupakan kawasan perairan yang mendapatkan tekanan lingkungan yang besar dari pertumbuhanpenduduk yang semakin tinggi, aktifitas pembangunan di wilayah pesisir, limbah cair dan tingginya curahhujan khususnya di daerah Jakarta dan sekitarnya.

Menurut Arifin (2004) dalam Prihartato (2009) jumlah penduduk di sekitar daerah Teluk Jakarta(Jakarta, Bogor, Tangerang, Bekasi) yang besar dan mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi, semakinmenambah tekanan lingkungan di perairan Teluk Jakarta. Pembukaan lahan yang terjadi di wilayah hulu(upland) dan wilayah penunjang (hinterland) ini membawa material tanah dan sedimen ke sungai yangmengalir ke Teluk Jakarta sehingga menyebabkan perairan menjadi keruh. Tekanan lingkungan lain berupapencemaran dari limbah rumah tangga, limbah industri, dan limbah pertanian telah merubah kandungannutrient di Teluk Jakarta (Nastiti dan Hartati, 2013). Tekanan lingkungan tersebut menyebabkan limpahannutrien yang dapat memasuki perairan karena disebabkan oleh partikel – partikel tersuspensi dan larut yangmengakibatkan proses fotosintesis oleh fitoplankton meningkat secara tidak wajar di dalam perairan.

Menurut Mann dan Lazier (1991) dalam Rasyid (2009) menyatakan klorofil yang terkandung dalamfitoplankton merupakan salah satu parameter yang sangat menentukan produktivitas primer di laut. Sebarandan tinggi rendahnya konsentrasi klorofil sangat terkait dengan kondisi oseanografis suatu perairan. MenurutFitriya dkk., (2011), Beberapa faktor oseanografis yang berpengaruh dalam distribusi klorofil-a selainintensitas cahaya dan kandungan zat hara adalah suhu dan arus. Masukan nutrien dari daratan baik secaralangsung maupun tidak langsung memiliki korelasi yang sangat kuat terhadap klorofil-a dari fitoplanktonsebagai bahan indikator tingkat kesuburan dari perairan. (Marlian dkk.,2015).

Pendugaan konsentrasi klorofil-a di suatu perairan terdapat banyak teknik. Teknik penginderaan jauhmerupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk menduga konsentrasi klorofil-a di suatu perairan.Citra satelit Aqua-MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) dapat dimanfaatkan untukpemantauan dan analisis klorofil-a karena mempunyai band thermal dan resolusi temporal yang termasuktinggi, sehingga perubahan konsentrasi klorofil-a dapat diamati secara kontinyu.

2. METODE

Lokasi penelitian berada di Teluk Jakarta. Data satelit yang digunakan adalah citra Aqua Modis level 2,hasil perekaman tanggal 1 Januari, 8 Januari, 4 April, 30 Juni, 4 Juli, 11 Juli, 27 Juli, 30 Juli, dan 17Agustus 2016. Perangkat lunak yang digunakan antara lain laptop, ArcGIS 10.4, WIM, dan MicrosoftOffice 2016.

Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian


449

Data yang telah diperoleh sudah dilakukan koreksi Reflektan untuk meminimalisasi kesalahan akibatperolehan data. Data yang sudah dikoreksi dilakukan cropping data untuk daerah penelitian berdasarkanbatas administrasi daerah penelitian, sebagaimana terlihat pada diagram alir berikut ini:

Gambar 2. Diagram Alir Metode Pengolahan Data Citra

Cropping adalah proses untuk memotong atau memfokuskan tempat yang akan diteliti, tepatnya perairanTeluk Jakarta merupakan daerah penelitian yang dikaji, oleh karena itu data citra Aqua Modis dipotong(cropping) terlebih dahulu untuk mempersempit daerah kajian yang akan diolah. Konversi Algoritma adalahkonversi terhadap digital number untuk mendapatkan nilai konsentrasi klorofil-a. Koreksi Algoritmamemerlukan formula yang cocok sehingga meminimalisir error pada hasil sebaran konsentrasi klorofil-a.Software WIM mempunyai formula algoritma sendiri untuk perhitungan klorofil-a yang diolah denganSoftware ini. Menurut Pehitungan Algoritma Konsentrasi klorofil-a dikembangkan secara semi-analitis,dengan menggunakan bio-reflektansi penginderaan jarak jauh (Rrs) dengan formula:

Dimana:nLw () :nilai nominal band,F0 () :solar irradiasi.

Nilai “terbaik” dari F0 () adalah nilai dari hitungan sebagai panjang gelombang semua band dari nLw(tapi nilai F0 () dihitung dari 10 nm distribusi persegi, berpusat pada sensor nominal panjang gelombanguntuk standar pengolahan, nLw (adalah nilai nominal band dari Rrs (Perhitungan konsentrasi klorofil-a, dengan menggunakan perhitungan algoritma standar yang dijelaskan sesuai website MODIS Ocean Color,

dan telah dimodifikasi oleh OBPG (2010). Formulanya adalah sebagai berikut:dimana:R adalah singkatan representasi yang berarti maksimal kasus algoritmanya adalah dua nilai. (Winarso dan

Marini, 2014).

Composite atau perhitungan data adalah semua data yang diinput dan dihitung sesuai dengan perhitunganolahan yang dikehendaki, perhitungan dikalkulasi seecara digital konsentrasi klorofil-a. Proses tersebutdiantaranya adalah perhitungan rata-rata nilai, jumlah konsentrasi, nilai maksimal, nilai minimal, dan datahasil olahan yang terakhir terinput dari semua data yang akan terhitung. Hasil dari perhitungan ditampilkansesuai dengan gambar hasil data olahan citra satelite Aqua Modis, dan dapat ditentukan sesuai kebutuhanyang dapat mendukung proses selanjutnya untuk menampilkan sebaran konsentrasi klorofil-a. hasil terpilihdilakukan layouting agar dapat menyajikan informasi yang jelas secara gambar dan tulisan singkat.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pemetaan konsentrasi sebaran klorofil-a yang diolah menggunakan software WIM di Teluk Jakartadengan data satelit Aqua Modis untuk setiap data rekam yang terunduh pada tahun 2016 secara temporaladalah sebagai berikut :

Rrs () = nLw () / F0 ()..................................................................................(1)

Ca =10CR mg/m³........................................................................................................(2)

CR 0,24242,7423R1,8017R2 0,0015R3 1,2280R4............................................(3)

R = log10 ((Rrs443> Rrs489)/ Rrs547) and (Rrs443> Rrs489)....................................(4)


450

Gambar 3. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 1 Januari 2016

Gambar 4. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 8 Januari 2016

Gambar 5. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 4 April 2016


451

Gambar 6. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 30 Juni 2016

Gambar 7. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 4 Juli 2016



452


Gambar 10. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta 17 Agustus 2016

Hasil pemetaan konsentrasi sebaran klorofil-a yang diolah menggunakan software WIM di Teluk Jakartadengan data satelit Aqua Modis dengan rata-rata semua data rekam yang terunduh pada tahun 2016 secaratemporal adalah sebagai berikut :

Gambar 10. Hasil Pengolahan Data Aqua Modis untuk Rata-rata Sebaran Klorofil-a di Teluk Jakarta(sumber: hasil pengolahan)


453

Berdasarkan hasil pengolahan data satelit Aqua MODIS, sebaran konsentrasi klorofil-a pada TelukJakarta paling tinggi adalah pada bagian pinggiran pantai di Teluk Jakarta, konsentrasi klorofil-a pada bagiantersebut berkisar antara 2,5-34 mg/m3. Sedangkan pada bagian yang mengarah ke lautan semakin menurun,kisaran sebaran konsentrasi klorofil-a pada bagian tersebut adalah 1-2,1 mg/m3. Berdasarkan sebaran,konsentrasi klorofil-a yang didominasi lebih tinggi terdapat pada daerah pinggiran pantai di Teluk Jakarta.Hal ini diduga karena bagian pesisir pantai merupakan tempat bermuaranya banyak sungai di daerah Jakarta.Aliran sungai tersebut membawa nutrien yang didapatkan dari limbah-limbah sepanjang aliran sungai.Nutrien yang terbawa dapat mempengaruhi dan membantu proses fotosintesis, selama jumlah nutireantersebut tidak terlalu banyak.

Pemetaan sebaran konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta dengan data satelit Aqua Modis dan diolahdengan software WIM dan Arc GIS 10.2.2. Software tersebut memberikan kemudahan dalam pemrosesandata satelit, WIM sangat membatu untuk menampilkan hasil data citra Aqua Modis dan mengkonversikandata menjadi data sebaran konsentrasi klorofil-a dengan sangat cepat dan tidak memerlukan ruangpenyimpanan yang besar, sehingga komputer tidak akan berat dalam memprosesnya. Konversi algoritma darisoftware WIM sudah tertanam di dalam aplikasi ini, maka dari itu konversi algoritma klorofil-a tidak lagimemerlukan input formula untuk klorofil-a. langkah konversi logaritma dengan software WIM langsungmenampilkan sebaran konsentrasi klorofil-a dari dataset yang terdapat pada file data citra dari website OceanColor dengan tipe data level 2 OC Aqua Modis yang telah diunduh dan diproses. Langkah cropping jugadilakukan pada software WIM. Cropping adalah proses pemotongan data citra satelit untuk mempersempitruang kajian, pemotongan daerah tergantung oleh kebutuhan pengguna, dalam praktek kerja lapangan ini,cropping dilakukan pada area Teluk Jakarta dan sekitarnya. Hal ini diperkuat oleh Parman (2010), yangmenyatakan bahwa cropping adalah pemotongan citra sesuai dengan daerah yang dikehendaki. Pemotongandilakukan karena setiap satu scene citra mengcover daerah dengan luasan tersendiri, sehingga kitamemerlukan pemotongan sesuai dengan daerah yang diteliti. Pemotongan citra mengakibatkan daerahmenjadi lebih sempit dan fokus.

Berdasarkan hasil pemprosesan data citra satelit Aqua Modis yang diperoleh, sebaran konsentrasiklorofil-a di Teluk Jakarta rata-rata berikisar antar 1-34 mg/m3. Pada bagian dekat pantai Teluk Jakarta,konsentrasi klorofil-a tergolong lebih tinggi ketimbang daerah lepas pantai. Semakin jauh daerah dari pantai,maka konsentrasi klorofil-a semakin menurun. Hal ini diduga karen adanya kelimpahan nutrien dari sungai-sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta. Tinggi rendahnya konsentrasi klorofil-a sangatlah penting karenaklorofil-a merupakan salah satu indikator produktifitas peraian. Faktor oseanografis juga dapatmempengaruhi konsentrasi klorofil-a. faktor oseanografi yang dapat mempengaruhi konsentrasi klorofil-aantara lain suhu dan arus. Hal ini diperkuat oleh Hidayat dkk., (2010) bahwa, beberapa faktor oseanografisyang berpengaruh dalam distribusi sebaran klorofil-a ialah suhu dan perubahan arus yang bisa terjadi kapansaja. Dalam hal ini, nilai konsentrasi klorofil-a dapat mengalami kenaikan dan penurunan secara mendadak.

Kelimpahan zat hara atau nutrien dapat mempengaruhi proses fotosintesis dan akan mempengaruhitingkat konsentrasi klorofil-a. Konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta pada bagian dekat dengan pantai lebihtinggi daripada tingkat konsentrasi klorofil-a pada bagian teluk jakarta lepas pantai. Hal ini karena bagianpinggiran pantai Teluk Jakarta adalah tempat terakumulasinya air dari daratan dan limbah yang terbawakemungkinan mengandung nutrien berlebih. Hal tersebut dapat meningkatkan proses fotosintesis dankonsentrasi klorofil-a pada perairan. Curah hujan juga mempengaruhi sebaran konsentrasi klorofil-a diperairan Teluk Jakarta. Air hujan akan mengakumulasi nutrien dari daratan dan terbawa ke muara TelukJakarta, dan tingkat nutrien yang terlalu tinggi akan mempengaruhi konsentrasi klorofil-a pada perairan.Proses fotosintesis sangat memerlukan cahaya matahari, curah hujan yang tinggi akan menghalangi cahayamatahari untuk masuk ke badan perairan oleh awan hujan tersebut, jadi intensitas cahaya matahari yangmasuk ke badan perairan dapat berkurang dan akan mempengaruhi proses terjadinya fotosintesis. Hal inidiperkuat oleh Kunarso dkk.,(2011) menyatakan bahwa meningkatnya nutrien terlarut bisa disebabkan olehmeningkatnya curah hujan yang membawa limpasan nutrien dari darat ke laut melalui muara sungai. Padasaat curah hujan intensitasnya kecil yang berarti kondisi awan cenderung bersih diduga intensitas cahayayang membantu proses fotosintesis akan meningkat dan kadar klorofil-a permukaan laut juga meningkat.


454

4. KESIMPULAN

Berdasarkan pengolahan data yang telah dilaksanakan dapat disimpulkan bahwa, proses pengolahandata Aqua MODIS untuk nilai konsentrasi sebaran Klorofil-a dimulai dengan pengunduhan danpengumpulan data, lalu dilakukan pengolahan data dengan Software WiM yang meliputi cropping, konversialgoritma klorofil-a, composite data, overlay garis pantai, dan pembuatan layouting dengan software ArcGismg/m3). Sebaran konsentrasi klorofil-a terendah terdapat pada bagian lepas pantai (1 - 2,1 mg/m3).

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Arif Rahman, S. Pi, M. Si dan Bapak Gahtot Winarso,S.T., M. Sc yang telah memberikan saran dan masukan untuk penulis dalam penulisan artikel ini. PusatPemanfaatan dan Penginderaan Jauh LAPAN yang telah menyediakan tempat untuk penulis dalammelaksanakan dan menyelesaikan pengolahan data; serta semua pihak yang telah membantu dalampenyusunan artikel ini.

6. DAFTAR PUSTAKA

Aprilia, E., dan Danar G. P. (2017). Pemodelan Hidrodinamika 3-Dimensi Pola Persebaran Sedimentasi Pra dan PascaReklamasi Teluk Jakarta. Jurnal Teknik ITS. 6(2):A543-A547.

Fitriya, N., H. Surbakti., R. Aryawati. (2011). Pola Sebaran Fitoplankton Serta Klorofil-a Pada Bulan November DiPerairan Tambelan Laut Natuna. Jurnal Maspari 3(2):1-8.

Hidayat, R., Viruly, L., Tp, S., Si, M., Azizah, D., Pi, S., Ali, R. (2013). Kajian Kandungan Klorofil- A PadaFitoplankton Terhadap Parameter Kualitas Air Di Teluk Tanjungpinang Kepulauan Riau. Program StudiManajemen Sumberdaya Perairan Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan, Universitas Maritim Raja Ali Haji.

Kunarso, S. H., Nining S. N., dan Mulyono S. B. (2011). Variabilitas Suhu Klorofil-a Daerah Upwelling pada VariasiKejadian ENSO dan IOD di Perairan Selatan Jawa samapi Timor. Jurnal Ilmu Kelautan 16(3):171-180.

Marlian, N., A. Damar dan H. Effendi. (2015). Distribusi Horizontal Klorofil-a Fitoplankton Sebagai Indikator TingkatKesuburan Perairan di Teluk Meulaboh Aceh Barat. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia 20(3):272-279.

Nastiti, A. S., dan S. T. Hartati. (2013). Struktur Komunitas Plankton Dan Kondisi Lingkungan Perairan Di TelukJakarta. Jurnal Bawal 5(3):131-150.

Parman, S. (2010). Deteksi Perubahan Garis Pantai Melalui Citra Penginderaan Jauh di Pantai Utara Semarang Demak.Jurnal Geografi. 7(1):30-38.

Prihartato, P. K. (2009). Studi Variabilitas Konsentrasi Klorofil-a Dengan Menggunakan Data Satelit Aqua-MODIS danSeaWiFS Serta Data In Situ Di Teluk Jakarta. Institut Pertanian Bogor. (Skripsi). Institut Pertanian Bogor:1-47.

Rasyid, A., (2009). Distribusi Klorofil-a Pada Musim Peralihan Barat-Timur Di Perairan Spermonde Propinsi SulawesiSelatan. Jurnal Sains dan Teknologi 9(2):125-132.

Sachoemar, S. I., dan Heru, D.W. (2007). Kondisi Pencemaran Lingkungan Perairan di Teluk Jakarta. Jai, 3(1), 1–14.

Winarso, G., dan Yennie, M. (2014). Modis Standar (OC3) Chlorophyll-a Algorithm Evaluation in Indonesia Seas.International Journal of Remote Sensing and Earth Science. 11(1):11-20.

53 Metode Pemetaan Sebaran Klorofil-a Secara Spasial dan...

Documents

Transcript of 53 Metode Pemetaan Sebaran Klorofil-a Secara Spasial dan...