Tujuan Pendugaan Nilai Suhu Permukaan Berdasarkan Data Terra-MODIS L1B dan SRTM 90m

1 I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Suhu Permukaan Lahan SPL merupakan salah satu indikator terbaik dari keseimbangan energi di permukaan bumi dan merupakan parameter kunci dalam proses fisika permukaan lahan yang mampu mengkombinasikan interaksi antara fluks energi gelombang panjang di permukaan dan di atmosfer Wan 2006. Pada suatu lahan terbuka, suhu permukaan dapat diartikan sebagai suhu permukaan lahan atau dikenal dengan istilah Land Surface Temperature LST. Pada vegetasi dapat dipandang sebagai suhu permukaan kanopi tumbuhan dan pada tubuh air dapat didefinisikan sebagai suhu dari permukaan badan air. Pada saat ini, perolehan data suhu dapat dilakukan dengan menggunakan alat termometer. Termometer yang terpasang di permukaan tanah dapat digunakan untuk menghitung nilai suhu permukaan tanah dan termometer yang terpasang di sangkar cuaca dapat digunakan untuk mendapatkan nilai suhu udara. Namun data suhu yang didapat melalui pengukuran pada umumnya masih bersifat lokal. Oleh karena itu, untuk mendapatkan data suhu yang bersifat lebih regional diperlukan data suhu yang dikumpulkan dari beberapa stasiun Prasasti 2004. Beberapa metode untuk penentuan nilai suhu permukaan secara spasial dan regional telah banyak dikembangkan salah satunya menggunakan data penginderaan jauh. Penelitian Risdiyanto 2001 menggunakan data NOAA-AVHRR telah menjelaskan bahwa citra satelit dapat digunakan untuk memprediksi nilai suhu permukaan dan faktor-faktor meteorologi lainnya. Suhu permukaan merupakan unsur pertama yang dapat diidentifikasi dari citra satelit termal. Besarnya nilai suhu permukaan dapat dipengaruhi oleh panjang gelombang. Panjang gelombang yang paling sensitif terhadap suhu permukaan adalah inframerah termal. Kanal termal dari suatu satelit dapat berfungsi mencari nilai suhu kecerahan Brightness Temperature dari emisi yang dihasilkan oleh suatu objek. Nilai suhu kecerahan yang telah didapat, dapat dilakukan pengkoreksian dengan faktor emisivitas masing –masing jenis penutupan lahan untuk mendapatkan nilai suhu permukaan lahan. Pada penelitian ini akan digunakan satelit pengamatan lingkungan yaitu Terra dengan sensornya yaitu Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer MODIS. Satelit ini mempunyai misi untuk memantau fenomena yang terjadi di permukaan bumi dan atmosfer dengan kemampuan liputan kawasan yang besar yaitu sebesar 2330 km dan resolusi spektral yang tinggi yaitu jumlah saluran sebanyak 36 kanal. Selain itu, satelit ini mempunyai resolusi temporal yang juga tinggi, kurang lebih sama dengan NOAA – AVHRR yaitu 1 –2 harian sehingga pengguna dapat mengetahui informasi perubahan yang terjadi secara near-realtime seperti pemantauan curah hujan, kehijauan tumbuhan, kebakaran hutan, kekeringan lahan sawah, dan perubahan penggunaan lahan. MODIS merupakan penyedia data untuk proses –proses pengkajian global tentang atmosfer, daratan, dan lautan. Pengembangan aplikasi dari data MODIS ini cukup banyak hingga saat ini khususnya di LAPAN Deputi bidang Penginderaan Jauh dan bidang sains, pengkajian dan informasi kerdirgantaraan telah memanfaatkan satelit lingkungan ini untuk pemantauan harian dalam rangka mendukung kegiatan mitigasi bencana. Fokus pada penelitian ini tidak hanya menghitung dan menduga kisaran nilai suhu permukaan, tetapi juga akan dilakukan analisa lebih lanjut untuk melihat hubungan nilai suhu permukaan terhadap faktor –faktor lain yang mempengaruhi nilai suhu permukaan tersebut seperti pengaruh topografi ketinggian tempat, perubahan penutupan lahan dan posisi sudut zenith matahari. Hasil analisa penelitian ini dapat digunakan untuk analisa perubahan suhu permukaan di Provinsi Banten, DKI Jakarta, dan Jawa Barat di berbagai bidang penelitian.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengembangkan metode dan algoritma menggunakan data penginderaan jauh satelit Terra-MODIS untuk pendugaan dan pemetaan suhu permukaan lahan Land Surface Temperature - LST 2. Mengetahui hubungan suhu permukaan yang diturunkan dari data satelit Terra- MODIS dengan topografi permukaan dan penutupan lahan II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gelombang Elektromagnetik Sifat radiasi elektromagnetik dapat diuraikan dengan menggunakan teori gelombang maupun menggunakan teori partikel. Hukum Planck memberikan dasar mengenai sifat dualisme energi radiasi yaitu sebagai kuanta dan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang atau partikel yang dapat merambat tanpa melalui adanya medium. Gelombang elektromagnetik terdiri dari beberapa spektrum mulai dari gelombang pendek sampai gelombang panjang Gambar 1. Spektrum-spektrum tersebut yaitu sinar kosmis, sinar Gamma, sinar X, sinar ultraviolet, sinar tampak, sinar inframerah, gelombang mikro, dan gelombang radio. Gambar 1 Bagian-bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik http:www.lib.utexas.educhemin fospectrum.html 2.2 Hukum-Hukum Radiasi Semua benda di permukaan bumi merupakan sumber radiasi walaupun besar dan komposisi spektralnya berbeda dengan radiasi matahari. Oleh karena itu, semua benda diatas suhu nol derajat kelvin dapat memancarkan radiasi elektromagnetik secara terus menerus. Besarnya energi radiasi yang dikeluarkan oleh suatu objek di permukaan bumi merupakan fungsi suhu permukaan objek tersebut, seperti yang ditunjukkan oleh hukum Stefan Boltzman yaitu : Rl out = e σ T 4 Keterangan : Rl out : Fluks Total W m -2 e : Emisivitas permukaan σ : Tetapan Stefan Boltzman 5.56697 x 10 -8 W m -2 K -4 T : Suhu absolut objek K Benda hitam sempurna blackbody mempunyai nilai emisivitas sebesar satu, artinya benda akan menyerap energi yang diterimanya dari segala sudut penerimaan dan akan memancarkannya kembali senilai yang diserap ke segala arah dengan seluruh panjang gelombang yang ada. Fakta di alam, hampir semua benda tidak memiliki sifat seperti benda hitam sempurna, yang ada hanya mendekati sifat tersebut. Oleh karena itu, setiap energi yang dipancarkan suatu objek di permukaan bumi tidak tergantung pada suhu absolutnya, tetapi tergantung pada daya pancarnya sehingga jumlah energi yang dipancarkan merupakan fungsi suhu dan akan meningkat dengan adanya peningkatan suhu. Hal ini menyebabkan jumlah energi yang dipancarkan suatu objek bervariasi dengan suhunya dan didasarkan pada panjang gelombangnya. Gambar 2 Intensitas emisi benda hitam pada berbagai suhu Salby 1996 Gambar 2 menunjukkan distribusi radiasi untuk benda hitam sempurna pada berbagai suhu. Kurva tersebut menunjukkan adanya pergeseran puncak distribusi radiasi benda hitam ke arah panjang gelombang yang makin pendek apabila suhu naik sehingga menyebabkan intensitas radiasi yang dipancarkan juga naik. Panjang gelombang yang dominan atau panjang gelombang yang mencapai radiasi maksimum sangat berkaitan dengan suhunya. Hubungan antara pancaran maksimum objek, panjang gelombang, dan suhu dinyatakan dengan hukum pergeseran Wien dengan persamaan : � maks = 2897 Ts Berdasarkan persamaan di atas, dengan suhu mutlak matahari 6000 K maka akan didapatkan nilai panjang gelombang maksimum radiasi matahari yang mampu memberikan pancaran puncak maksimum terjadi pada panjang gelombang 0.55 m yang merupakan nilai tengah panjang gelombang cahaya tampak sedangkan untuk permukaan bumi dengan suhu permukaan sebesar 300 K memberikan nilai pancaran puncak maksimum pada panjang gelombang λ.7 m. Oleh karena itu, penginderaan jauh termal banyak dilakukan pada kisaran panjang gelombang antara 8 m sampai 14 m.

2.3 Karakteristik Satelit Terra-MODIS