3 NDVI Estimasi Evapotranspirasi Spasial Menggunakan Suhu Permukaan Darat (LST) Dari Data MODIS Terra/Aqua Dan Pengaruhnya Terhadap Kekeringan

2 interaksi gelombang elektromagnetik dengan permukaan bumi. Energi elektromagnetik yang mengenai suatu objek, akan mengalami tiga bentuk energi. Interaksi ke-3 jenis energi ini dapat ditulis dengan : λ λ λ λ ET EA ER EI + + = ......1 Keterangan : EI λ = Energi EM yang diterima ER λ = Energi EM yang direfleksikan EA λ = Energi EM yang absorbsi ET λ = Energi EM yang ditransmisikan Gambar 1. Kurva pantulan spektral vegetasi, tanah dan air Lillesand and Kiefer, 1993 Modis adalah salah satu instrumen utama yang dibawa Earth Observing System EOS Terra Satellite, yang merupakan bagian dari program antariksa Amerika Serikat, National Aeronautics and Space Administration NASA. Satelit Terra diluncurkan pada Desember 1999 dan telah disempurnakan dengan satelit Aqua pada tahun 2002. MODIS mengorbit bumi secara polar pada ketinggian 705 km. lebar cakupan yang pada permukaan bumi setiap putarannya 2330 km. pantulan gelombang elektromagnetik yang diterima sensor MODIS sebanyak 36 kanal 36 interval panjang gelombang, mulai dari 0.405 µm – 14.385 µm 1 µm = 11,000,000 meter. Untuk mengetahui karakteristik kanal – kanal satelit MODIS dapat dilihat pada Tabel 1. 2. 2 Suhu Permukaan Suhu permukaan didefinisikan sebagai suhu bagian terluar dari suatu objek. Suhu permukaan suatu objek tidak sama tergantung pada sifat fisik permukaan objek. Sifat fisik objek tersebut adalah emisivitas, kapasitas panas jenis dan konduktivitas thermal. Jika suatu objek memiliki emisivitas dan kapasitas panas jenis yang tinggi sedangkan konduktivitas thermalnya rendah maka suhu permukaannya akan menurun, contohnya pada permukaan tubuh air. Sedangkan jika suatu objek memiliki emisivitas dan kapasitas panas jenis yang rendah dan konduktivitas thermalnya tinggi maka suhu permukaan akan meningkat, contohnya pada permukaan darat Sutanto, 1994. Selanjutnya oleh Stefan-Boltzmann hubungan radiasi dengan suhu permukaan dinyatakan dalam rumus : 4 s F T ε σ = ......................................2 Keterangan : F : Limpahan radiasi MJ m 2 hari ε : Emisivitas permukaan ε =1, pada benda hitam σ : Tetapan Stefan-Boltzmann 5.6710 -8 Wm 2 K 4 T s : Suhu permukaan K

2. 3 NDVI

NDVI Normalized Difference Vegetation Index atau indeks vegetasi adalah indeks yang menggambarkan tingkat kehijauan suatu tanaman. Nilai NDVI berkisar antara -1 sampai 1. nilai ini menggambarkan bahwa semakin tinggi nilainya maka kondisi tanaman tampak subur dan rapat, sebaliknya jika nilainya semakin rendah maka kondisi tanaman kurang subur atau terjadi pembukaan lahan hutan maupun persawahan. NDVI merupakan indeks yang dibuat dengan berbagai asumsi dan tengantung pada ekstrasi nilai digital kanal dari citra satelit. Banyak faktor yang menyebabkan korelasi yang lemah antara NDVI dan vegetasi, seperti sudut radiasi surya, sudut pemantauan satelit, faktor-faktor atmosfer seperti debu aerosol dan uap air maupun faktor vegetasi itu sendiri seperti struktur kanopi Asner, 2000. 2. 4 Evapotranspirasi Evaporasi adalah suatu jumlah maksimum dari air yang berhasil diubah ke dalam fase uap air, berlangsung pada suatu permukaan rata, datar dan basah yang dapat dicapai secara bebas oleh seluruh faktor – faktor iklim Robertson, 1955. Evapotranspirasi adalah kombinasi dari dua proses yaitu proses kehilangan air pada permukaan tanah yang disebut evaporasi dan proses kehilangan air dari tanaman Allen, et al., 1998. Pada daerah bervegetasi, air diuapkan dari permukaan tanaman melalui jaringan 3 tanaman dengan proses fisiologi yang disebut transpirasi. Di alam proses evaporasi dan transpirasi terjadi bersama – sama sehingga menimbulkan istilah yang disebut evapotranspirasi. Tabel 1. Karakteristik dan kegunaan umum kanal – kanal satelit MODIS Kanal Reflektan nm Emisivitas µm Kegunaan 1 620 - 670 - Transformasi absolut penutupan lahan, vegetasi, klorofil vegetasi 2 841 - 846 - Jumlah awan, transformasi penutupan lahan 3 459 - 479 - Perbedaan tanahvegetasi 4 545 - 565 - Vegetasi hijau 5 1230 - 1250 - Perbedaan kanopidaun 6 1628 - 1652 - Perbedaan awansalju 7 2105 - 2155 - Sifat awan, sifat permukaan 8 405 - 420 - Klorofil 9 438 - 448 - Klorofil 10 483 - 493 - Klorofil 11 526 - 536 - Klorofil 12 546 - 556 - Sedimen 13h 662 - 672 - Atmosfer, sedimen 13l 662 - 672 - Atmosfer, sedimen 14h 673 - 683 - Sebaran klorofil 14l 673 - 683 - Sebaran klorofil 15 743 - 753 - Sifat aerosol 16 862 - 877 - Sifat aerosol, sifat atmosfer 17 890 - 920 - Sifat atmosfer, sifat awan 18 931 - 941 - Sifat atmosfer, sifat awan 19 915 - 965 - Sifat atmosfer, sifat awan 20 - 3.660 - 3.840 Suhu permukaan awan 21 - 3.929 - 3.989 Kebakaran hutan dan gunung berapi 22 - 3.929 - 3.989 Suhu awan, suhu permukaan 23 - 4.020 - 4.080 Suhu awan, suhu permukaan 24 - 4.433 - 4.498 Fraksi awan, suhu troposfer 25 - 4.482 - 4.549 Fraksi awan, suhu troposfer 26 1.360 - 1.390 - Fraksi awan Cirrus tipis, suhu troposfer 27 - 6.535 - 6.895 Kelembaban troposfer bagian tengah 28 - 7.175 - 7.475 Kelembaban troposfer bagian atas 29 - 8.400 - 8.700 Suhu permukaan 30 - 9.580 - 9.880 Ozon 31 - 10.780 - 11.280 Suhu awan, kebakaran hutan dan gunung berapi, suhu permukaan 32 - 11.770 - 12.270 Tinggi awan, kebakaran hutan dan gunung berapi, suhu permukaan 33 - 13.185 - 13.785 Fraksi awan, tinggi awan 34 - 13.485 - 13.785 Fraksi awan, tinggi awan 35 - 13.785 - 14.085 Fraksi awan, tinggi awan 36 - 14.085 - 14.385 Fraksi awan, tinggi awan Sumber : http: LPDAAC.usgs.govmodistable2.asp Laju evapotranspirasi suatu area ditentukan oleh dua kendali utama yaitu ketersediaan kelengasan pada permukaan dan kemampuan atmosfer untuk menguapkan dan memindahkan uap air ke atmosfer. Jika kelengasan selalu tersedia, kemudian evapotranspirasi akan terjadi pada laju maksimum yang memungkinkan pada lingkungannya dikenal dengan konsep evapotranspirasi potensial ETp. Menurut Handoko 1994 hubungan antara ETp dengan evapotranspirasi standar yang 4 terukur dengan lysimeter ETo adalah ETp ≈ ETo. Evapotranspirasi dipengaruhi oleh faktor – faktor cuaca, jenis dan tingkat pertumbuhan vegetasi, serta kelengasan dan sifat fisik tanah. Faktor – faktor cuaca yang menentukan ETp adalah radiasi matahari, suhu dan kelembaban udara dan angin, yang secara umum berkorelasi positif dengan ETp, kecuali kelembaban udara Ward, 1975. Menurut De Vries dan Van Duin 1953 dalam Ward, 1975, kecepatan angin dikatakan sebagai faktor sekunder untuk menentukan ETp. Jackson 1977 mengemukakan bahwa evaporasi dipengaruhi oleh faktor meteorologi, termasuk didalamnya radiasi surya, suhu permukaan, evaporasi, selisih tekanan uap, kecepatan angin dan turbulensi udara. Radiasi surya merupakan sumber energi utama. Sedangkan Nieuwolt 1977 dalam Sarvina, 2005 menyatakan bahwa evapotranspirasi dikendalikan oleh tiga kondisi, yaitu kapasitas udara untuk menampung lebih banyak uap air, jumlah energi yang tersedia dan digunakan dalam proses evaporasi dan transpirasi sebagai bahan laten, dan derajat turbulensi atmosfer bagian bawah yang dibutuhkan untuk memindahkan lapisan udara yang telah jenuh dengan uap air dekat permukaan dan menggantinya dengan udara yang belum jenuh. Data evapotranspirasi di lapang pada stasiun klimatologi tidak semuanya tersedia. Untuk mengatasi masalah tersebut maka perhitungan evapotranspirasi dilakukan menggunakan persamaan empirik dari peneliti berdasarkan penelitian di lapang yang sudah divalidasi dan dapat digunakan untuk perhitungan evapotranspirasi. Nilai evapotranspirasi diduga dari unsur – unsur iklim. Beberapa contoh model evapotranspirasi yang telah dikembangkan adalah persamaan Thornhtwaite 1984 hanya menggunakan suhu udara, persamaan Blaney Criddle 1950 menggunakan input suhu rata – rata dan kecepatan angin bulanan, persamaan Penman 1948 menggunakan input suhu udara, radiasi surya, kecepatan angin dan kelembaban udara Usman, 1996.

2. 5 Kekeringan