5
dan 3
o
49 ’ BT menyatakan bahwa
peningkatan dan penurunan penggunaan radiasi netto mengubah energi menjadi
biomasa S
v
sebanding dengan sensible heat flux. Selain itu, Samson dan Lemeur 2001
juga menyebutkan bahwa pemanfaatan radiasi netto untuk proses fotosintesis S
p
pada tumbuhan pinus hanya sebesar 3 dari keseluruhan radiasi netto yang diterima
vegetasi tersebut. 2.4.
NDVI Normalized
Difference Vegetation Index
Departemen Kehutanan
2001 mendefinisikan
NDVI Normalized
Difference Vegetation Index sebagai suatu nilai hasil pengolahan indeks vegetasi dari
citra satelit kanal infra merah dan kanal merah dekat yang menunjukkan tingkat
konsentrasi klorofil daun yang berkorelasi dengan kerapatan vegetasi berdasarkan nilai
spektral pada setiap piksel. Sementara Panuju
2009 mendefinisikan
NDVI Normalized Difference Vegetation Index
sebagai nilai indeks tanpa satuan yang menggambarkan kondisi vegetasi pada
suatu hamparan yang dirumuskan sebagai
…7 di mana NIR adalah gelombang infra merah
dekat 0.76 - 0.90 µm dan IR adalah gelombang infra merah 0.63 - 0.69 µm.
Menurut Knipling 1970, vegetasi memiliki reflektansi yang rendah terhadap gelombang
cahaya tampak dan IR karena sebagian besar gellombang cahaya tampak tersebut diserap
oleh klorofil dan sebagian besar IR pada panjang gelombang di atas 1.3 µ m akan
diserap oleh air. Sebaliknya, vegetasi akan merefleksikan sebagian besar gelombang
infra merah dekat yang diterimanya.
Perhitungan NDVI
merupakan perbandingan antara reflektansi gelombang
infra merah dekat dengan gelombang cahaya tampak. Nilai NDVI berkisar dari -1 hingga
+1. Nilai tersebut mengindikasikan tingkat kesuburan dan kerapatan vegetasi dari suatu
penutupan lahan. Semakin rapat dan subur suatu vegetasi, maka nilai NDVI akan
menunjukkan nilai yang tinggi, sedangkan pada area yang telah terjadi pembukaan
lahan akan menunjukkan nilai NDVI yang rendah. Nilai NDVI positif + terjadi
apabila
suatu obyek
lebih banyak
memantulkan gelombang inframerah dekat dibandingkan dengan infra merah. Nilai
NDVI nol 0 terjadi apabila pemantulan gelombang
inframerah sama
dengan pemantulan gelombang infra merah. Nilai
NDVI negatif - terjadi apabila suatu awan, salju dan badan air memantulkan gelombang
infra merah yang lebih banyak dibandingkan dengan gelombang inframerah dekat.
Menurut Allen et. al 2001 terdapat hubungan antara nilai NDVI, soil heat flux
G, radiasi netto, albedo dan suhu permukaan :
G = f R
n
, T
s
, α, ζDVI …….8 dirumuskan sebagai berikut :
1-0.98 NDVI
4
………………..9 di mana :
G = soil heat flux Wm
-2
Ts = suhu permukaan K
NDVI = indeks vegetasi Rn
= radiasi netto Wm
-2
α = albedo.
Panuju 2009 menyatakan bahwa pendugaan
indeks vegetasi
dengan menggunakan NDVI memiliki berbagai
keuntungan. Pertama, NDVI potensial untuk mempelajari tanaman. Kedua, NDVI dapat
digunakan untuk
memisahkan tipe
permukaan bervegetasi. Ketiga, NDVI merupakan indeks vegetasi yang relatif
tidak sensitif terhadap topografi. Menurut
Darmawan 2005,
berdasarkan beberapa studi menunjukkan bahwa
indeks vegetasi
NDVI menunjukkan
bahwa NDVI
sebagai parameter terbaik dalam membedakan
berbagai kelas vegetasi. Minimum NDVI adalah nilai NDVI minimal dan umumnya
merupakan titik terendah dari kegiatan fotosintesis, sementara maksimum NDVI
adalah nilai maksimum yang merupakan titik tertinggi aktivitas fotosintesis.
2.5. Suhu Permukaan
Menurut Rosenberg 1974, suhu permukaan dapat diartikan sebagai suhu
terluar suatu objek. Untuk suatu tanah terbuka, suhu permukaan adalah suhu pada
lapisan terluar permukaan tanah. Sedangkan untuk vegetasi dapat dipandang sebagai suhu
permukaan kanopi tumbuhan, dan pada tubuh air merupakan suhu dari permukaan
air tersebut. Ketika radiasi
melewati permukaan suatu objek, fluks energi tersebut
akan meningkatkan suhu permukaan objek.
6
Hal ini akan meningkatkan fluks energi yang keluar dari permukaan benda tersebut.
Energi panas tersebut akan dipindahkan dari permukaan yang lebih panas ke udara
diatasnya yang lebih dingin. Sebaliknya, jika udara lebih panas dan permukaan lebih
dingin, panas akan dipindahkan dari udara ke permukaan dibawahnya.
Perubahan suhu permukaan obyek tidaklah sama. Hal ini tergantung pada
karakteristik objek tersebut. Karakteristik yang menyebabkan perbedaan tersebut
diantaranya emisivitas, kapasitas panas jenis dan konduktivitas thermal. Suhu permukaan
objek
akan meningkat
bila memiliki
emisivitas dan kapasitas panas yang rendah dan
konduktivitas termalnya
tinggi Adiningsih, 2001.
Emisivitas, konduktivitas dan kapasitas panas sangat berpengaruh terhadap suhu
permukaan. Emisivitas adalah rasio total energi radian yang diemisikan suatu benda
per unit waktu per unit luas pada suatu permukaan dengan panjang gelombang
tertentu pada temperatur benda hitam pada kondisi yang sama. Konduktivitas termal
dapat didefinisikan sebagai kemampuan fisik suatu benda untuk menghantarkan
panas dengan pergerakan molekul. Kapasitas panas merupakan jumlah panas yang
dikandung oleh suatu benda Handayani 2007 .
2.6. Neraca Energi Tiap Penutupan
Lahan bervegetasi Menurut Waspadadi 2007, ruang
terbuka hijau dengan luasan 30x30 meter mampu menurunkan suhu udara di lahan
terbangun sebesar 0,0631
o
C. Berdasarkan penelitian tersebut, maka dapat diidentifikasi
bahwa bila RTH mampu menurunkan suhu udara. Oleh karena itu, RTH juga mampu
menurunkan suhu
permukaan pada
penutupan lahan non-vegetasi. Dengan demikian, dapat dipertimbangkan bahwa
luasan RTH mempengaruhi kondisi suhu permukaan
disekitaanya dan
dapat digunakan sebagai peubah penjelas dari
peubah respon berupa suhu permukaan. Pada penelitian yang dilakukan Waspadadi
2007 juga diketahui bahwa dengan penambahan 213,75 m lahan bervegetasi
pada 3 poligon 14.850 m
2
mampu menggeser rentang suhu permukaan yaitu
dari selang 21-33
o
C menjadi 23-32
o
C.
Persawahan
Pusmahasib 2002
menjelaskan bahwa pada lahan bervegetasi tanaman padi
sawah, radiasi
netto yang
mencapai permukaan tanah akan berkurang. Hal ini
terjadi karena sebagian dari radiasi netto akan mengenai tanaman sebelum mencapai
permukaan tanah. Selanjutnya, dijelaskan pula bahwa untuk penutupan lahan berupa
persawahan, nilai fluks pemanasan udara H
berfluktuasi sesuai
dengan perkembangan umur tanaman padi. Fluks
pemanasan udara relatif besar terjadi pada awal umur tanaman padi dan akan menurun
ketika tajuk tanaman mulai rapat. Kondisi ini dikarenakan pada saat tersebut tanaman
masih muda dengan rumpun yang masih renggang, sehingga radiasi global yang
datang langsung mengenai air pada lahan sawah. Akibatnya suhu air akan tinggi dan
akan terjadi peningkatan limpahan lengas terasa.
Ketika tanaman mulai tumbuh dan tajuk tanaman mulai rapat, radiasi yang
sampai ke permukaan tanah akan menurun karena tajuk tanaman padi yang rapat
menghalangi penerimaan langsung radiasi ke tanah. Nilai H pada persawahan akan
meningkat saat menjelang panen karena terjadi perontokan tanaman padi dan
pembukaan lahan akibat proses pemanenan.
Pada rujukan yang sama, diketahui bahwa untuk daerah persawahan, LE latent
heat yang terjadi cukup tinggi dan berbanding
lurus terhadap penerimaan radiasi netto yang mengenai kawasan
persawahan tersebut.
Nilai LE
akan menurun seiring dengan umur tanaman dan
akan meningkat pada saat menjelang panen. Hal ini dikarenakan pada saat umur tanaman
masih muda, lahan sawah masih terairi sehingga kelembaban udara di sekitar
tanaman akan meningkat dan defisit tekanan uap air akan menurun, akibatnya nilai LE
akan berkurang. Sebaliknya, pada saat akhir tanam,
pengairan pada
lahan mulai
dikurangi, maka kelembaban udara akan turun sehingga terjadi peningkatan defisit
tekanan dan mengakibatkan LE juga akan meningkat. Sementara itu, untuk nilai fluks
panas tanah G pada persawahan, nilainya akan berkurang seiring dengan pertambahan
umur tanaman padi sawah dan akan meningkat kembali pada saat tanaman padi
sawah
menggugurkan daunnya
ketika menjelang panen.
Vegetasi tinggi
Dalam Impron 1999, kanopi tanaman memiliki
tiga sifat
optikal, yaitu
refleksivitas, transmisivitas
dan absorbsivitas. Refleksivitas merupakan
proporsi kerapatan fluks radiasi matahari
7
yang direfleksikan oleh unit indeks luas daun atau kanopi, sedangkan transmisivitas
adalah proporsi kerapatan fluks radiasi yang ditransmisikan oleh unit indeks luas daun.
Absorbsivitas dapat didefinisikan sebagai proporsi kerapatan fluks radiasi yang
diabsorbsi oleh unit indeks luas daun.
Dalam June 1993, radiasi surya yang sampai di permukaan kanopi tanaman ± 85
akan diserap dan kurang dari 10 akan dipantulkan. Sedangkan bagian yang tidak
diintersepsi akan
diteruskan atau
ditransmisikan ke bagian bawah kanopi sebesar 5. Proses penyerapan, pemantulan
dan penerusan radiasi pada area tanaman akan menyebabkan terjadinya perubahan
spektrum dari radiasi surya di puncak, tengah dan dasar kanopi. Keadaan ini
mempunyai implikasi penting untuk tanaman yang tumbuh di bawah kanopi yang
tebal. Faktor yang mempengaruhi penetrasi radiasi surya ke dalam tajuk meliputi sudut
berdirinya daun, sifat permukaan daun, ketebalan daun transmisi radiasi, ukuran
daun, elevasi matahari serta proporsi dari radiasi langsung dan baur tajuk tanaman.
Dalam suatu vegetasi, bila indeks pantulan yang terjadi adalah ρ, indeks
transmisi , dan indeks absorbsi α, maka keseimbangan radiasi yang terjadi adalah
sebagai berikut Impron, 1999 :
ρ + + α = 100......................10 Koefisien
pemadaman extinction
coefficient tajuk tanaman menggambarkan besarnya
kemampuan tajuk
dalam mengintersepsi radiasi yang melewati tajuk
tanaman, mulai dari puncak tajuk menuju permukaan tanah June, 1993. Distribusi
cahaya dalam kanopi tanaman merupakan faktor penting dalam pertumbuhan tanaman
dan efisiensi konversi penerimaan radiasi menjadi
bahan kering
June, 1993.
Koefisien pemadaman dapat menjelaskan bagaimana hubungan karakteristik kanopi
tanaman dan intersepsi radiasi. Nilai
koefisien pemadaman
k bergantung pada spesies, tipe tegakan, dan
distribusi daun. Nilai k kurang dari 1 terdapat pada kondisi dedaunan yang tidak
horizontal atau distribusi daun tidak merata merumpun. Sementara nilai k lebih dari 1
terdapat pada distribusi daun yang tersebar merata June, 1993.
Yoshida 2009 menyatakan bahwa pada penutupan lahan berupa hutan dengan
vegetasi tinggi
yang rapat,
akan memancarkan 70 fluks panas laten dan
30 lengas terasa dari radiasi netto yang diterimanya. Untuk daerah urban, radiasi
netto yang diserap oleh vegetasi menjadi lebih besar dibandingkan dengan wilayah
hutan. Selanjutnya disebutkan dalam Rauf 2009 bahwa kandungan air pada tajuk
vegetasi tinggi lebih besar dibandingkan dengan rumput, sehingga kebutuhan panas
laten untuk mengevaporasikan air pada permukaan tajuk vegetasi tinggi lebih besar
dibandingkan dengan rumput.
Rumputsemak
Menurut Newton Blackman 1970, rumput memiliki tekstur daun yang kasar
dan berujung
runcing, tekstur
ini menyebabkan radiasi yang diterimanya akan
dipancarkan lebih
besar dibandingkan
dengan daun yang bertekstur halus. Hal ini menyebabkan rumput akan memancarkan
suhu permukaan
yang lebih
tinggi dibandingkan dengan suhu permukaan pada
daun bertekstur halus. Tabel 2 Neraca energi pada vegetasi tinggi
dan rumput Variabel
neraca energi
Hutan Vegetasi
tinggi MJm
-2
hari
-1
Rumput MJm
-2
hari
-1
Rn 11.28±2.74
10.21±2.5 LE
8.41± 6.50 4.21±2.4
H 2.85±6.16
6.00 2.7 G
0.02±0.59 0.01±0.2
Sumber : Rauf 2009 Pada penelitian yang dilakukan Rauf
2009 diketahui bahwa radiasi global yang diterima rumput akan lebih besar nilainya
dibandingkan dengan radiasi global yang diterima oleh vegetasi tinggi. Di kawasan
Babahaleka Taman Nasional Lore Lindu, padang rumput menerima radiasi global
19.19 MJm
-2
hari
-1
, sedangkan vegetasi tinggi akan menerima radiasi global sebesar 18.55
MJm
-2
hari
-1
pada hari tidak hujan. Selain itu, terdapat pula perbedaan radiasi netto pada
rumput dan vegetasi tinggi yang disebabkan oleh perbedaan albedo kedua penutupan
lahan tersebut. Monteith 1975 melaporkan hasil penelitian Marriam 1961 dan Leyton
1967 bahwa kapasitas tajuk rumput adalah 0.5-0.9 mm.
8
Tabel 3 Aliran energi dan massa Variabel
neraca energi
Vegetasi tinggi
MJm
-2
hari
-1
Rumput MJm
-2
hari
-1
Rn 11.28±2.74
10.21±2.53 LE
8.41± 6.50 4.21±2.48
LERn 74.56
41.23 H
2.85±6.16 6.00 2.69
HRn 25.27
58.77 Aliran
massa 3.43
1.72 Sumber : Rauf 2009
Ladang
Pada penelitian yang dilakukan oleh Jose dan Berrade 1983 di Calobozo
Biological Station, USA, dihasilkan bahwa dengan penghitungan Radiasi netto, sensible
heat flux, latent heat flux dan soil heat flux melalui pendekatan neraca energi selama
musim basah dihasilkan radiasi netto yang diserap oleh tanaman ladang ladang seperti
singkong dengan radiasi yang cukup rendah pada siang hari, pada umumnya radiasi netto
yang diru bah menjadi panas laten sebesar 76 hingga 86 persen. Proses tersebut
bergantung pada fase-fase pertumbuhan tanaman pada ladang dan tutupan kanopi
tanaman tersebut. Selanjutnya, disebutkan bahwa sensile heat flux pada ladang akan
mencapai maksimum terjadi pada tengah hari.
Tabel 4 Neraca energi MJm
-2
pada ladang singkong di sabana pada
musim basah
komponen Periode observasi
50 84
115 153
Hari setelah pemupukan Rl
18.4 21.5
9.6 18.5
Rn 14.1
12.7 5.0
11.4 G
0.3 0.5
0.2 0.7
H -1.8
-7.5 -0.9
-5.5 LE
- 12.2
-8.1 -3.9
-5.3 Sumber : Lean, 1996.
III METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan dari bulan Oktober 2010 sampai dengan bulan April 2011 di
Laboratorium Agrometeorologi Departemen Geofisika
dan Meteorologi
IPB dan
Laboratorium Analisis Lingkungan dan Pemodelan Spasial Departemen Konservasi
Sumberdaya Hutan dan Ekowisata IPB.
Gambar 2 Peta lokasi penelitian. 3.2. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam analisis dan pengolahan data diantaranya:
Perangkat lunak Erdas 9.1 untuk mengklasifikasikan penutupan lahan
pada wilayah kajian serta menentukan berbagai komponen-komponen NDVI,
neraca energi, suhu permukaan dan albedo.
Perangkat lunak ArcGIS 9.3 digunakan untuk menentukan jarak dengan prinsip
Euclidean distance, menentukan titik amatan
dan memperoleh
berbagai komponen-komponen sebagai peubah
penjelas dan peubah respon berdasarkan titik amatan.
Perangkat lunak Ms. Office 2010 untuk mengolah data yang diperoleh dan
melaporkan hasil penelitian. Perangkat lunak Minitab 15.0 sebagai
perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisis
data yang
diperoleh menggunakan alasisa statistik
Perangkat lunak R 2.13.0 untuk mentransformasi matrik yang diperoleh
pada Erdas 9.1.
8
Tabel 3 Aliran energi dan massa Variabel
neraca energi
Vegetasi tinggi
MJm
-2
hari
-1
Rumput MJm
-2
hari
-1
Rn 11.28±2.74
10.21±2.53 LE
8.41± 6.50 4.21±2.48
LERn 74.56
41.23 H
2.85±6.16 6.00 2.69
HRn 25.27
58.77 Aliran
massa 3.43
1.72 Sumber : Rauf 2009
Ladang
Pada penelitian yang dilakukan oleh Jose dan Berrade 1983 di Calobozo
Biological Station, USA, dihasilkan bahwa dengan penghitungan Radiasi netto, sensible
heat flux, latent heat flux dan soil heat flux melalui pendekatan neraca energi selama
musim basah dihasilkan radiasi netto yang diserap oleh tanaman ladang ladang seperti
singkong dengan radiasi yang cukup rendah pada siang hari, pada umumnya radiasi netto
yang diru bah menjadi panas laten sebesar 76 hingga 86 persen. Proses tersebut
bergantung pada fase-fase pertumbuhan tanaman pada ladang dan tutupan kanopi
tanaman tersebut. Selanjutnya, disebutkan bahwa sensile heat flux pada ladang akan
mencapai maksimum terjadi pada tengah hari.
Tabel 4 Neraca energi MJm
-2
pada ladang singkong di sabana pada
musim basah
komponen Periode observasi
50 84
115 153
Hari setelah pemupukan Rl
18.4 21.5
9.6 18.5
Rn 14.1
12.7 5.0
11.4 G
0.3 0.5
0.2 0.7
H -1.8
-7.5 -0.9
-5.5 LE
- 12.2
-8.1 -3.9
-5.3 Sumber : Lean, 1996.
III METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan dari bulan Oktober 2010 sampai dengan bulan April 2011 di
Laboratorium Agrometeorologi Departemen Geofisika
dan Meteorologi
IPB dan
Laboratorium Analisis Lingkungan dan Pemodelan Spasial Departemen Konservasi
Sumberdaya Hutan dan Ekowisata IPB.
Gambar 2 Peta lokasi penelitian. 3.2. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam analisis dan pengolahan data diantaranya:
Perangkat lunak Erdas 9.1 untuk mengklasifikasikan penutupan lahan
pada wilayah kajian serta menentukan berbagai komponen-komponen NDVI,
neraca energi, suhu permukaan dan albedo.
Perangkat lunak ArcGIS 9.3 digunakan untuk menentukan jarak dengan prinsip
Euclidean distance, menentukan titik amatan
dan memperoleh
berbagai komponen-komponen sebagai peubah
penjelas dan peubah respon berdasarkan titik amatan.
Perangkat lunak Ms. Office 2010 untuk mengolah data yang diperoleh dan
melaporkan hasil penelitian. Perangkat lunak Minitab 15.0 sebagai
perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisis
data yang
diperoleh menggunakan alasisa statistik
Perangkat lunak R 2.13.0 untuk mentransformasi matrik yang diperoleh
pada Erdas 9.1.
9
Seperangkat komputer dan printer GPS Ground Control Point sebagai
alat yang digunakan untuk memperoleh ground check point GCP.
Bahan – bahan yang digunakan antara lain :
1. Data citra Landsat TM+ PathRow 122065, tanggal akuisisi 18 Mei 2006
dengan penutupan awan 0. 2. Peta dasar wilayah Kota Bogor
3. Data iklim Kota Bogor 1993-2009
3.3. Metode Penelitian 3.3.1. Pemrosesan Data Citra
