17
4.3.2. Pendugaan Radiasi Netto
Radiasi netto merupakan nilai yang menunjukkan selisih radiasi yang diterima
permukaan bumi terhadap radiasi yang meninggalkan permukaan bumi. Pada siang
hari, radiasi netto bernilai positif, sedangkan pada malam hari radiasi netto bernilai
negative. Radiasi netto yang bernilai positif ini yang digunakan untuk memanaskan
udara, lautan dan permukaan bumi.
Berdasarkan data citra Landsat 5 TM+ dengan tanggal akuisisi 18 Mei 2006,
diperoleh bahwa terdapat perbedaan radiasi netto yang serap oleh permukaan tiap
penutupan lahan. Radiasi netto pada badan air, vegetasi dan lahan terbangun dapat
dilihat
pada Tabel
8. Nilai
radiasi gelombang panjang pada penelitian ini
hanya diambil dari nilai radiasi gelombang panjang yang dipancarkan oleh bumi, karena
radiasi gelombang panjang yang dating dari radiasi matahari nilainya sangat kecil. Nilai
radiasi netto diperoleh dari selisih antara radiasi radiasi gelombang pendek yang
diperoleh melalui nilai albedo dan radiasi gelombang panjang yang diperoleh dari suhu
permukaan.
Pada penelitian
ini, dilakukan
penghitungan radiasi netto yang merupakan penjumlahan radiasi gelombang pendek
yang dating dan yang dipantulkan serta radiasi gelombang panjang yang dipantulkan
dariobyek. Dalam penelitian ini,r adiasi gelombang panjng yang beradal dari obyek
di bumi tidak dipertimbangkan. Hal ini didasarkan pada nilai radiasi gelombang
panjang yang dipantulkan memiliki nilai yang menghampiri nilai radiasi gelombang
panjang yang dipantulkan.
Berdasarkan Tabel 8 terlihat adanya perbedaan penerimaan radiasi netto untuk
setiap penutupan lahan. Hal ini disebabkan oleh
adanya perbedaan
karakteristik penutupan lahan baik dari nilai albedo,
radiasi gelombang pendek maupun radiasi gelombang panjang. Secara umum, nilai
radiasi gelombang pendek yang dipantulkan memiliki nilai yang relatif lebih kecil bila
dibandingkan dengan radiasi gelombang panjang
yang dipantulkan.
Hal ini
dikarenakan pada siang hari, radiasi yang dating
dari matahari
lebih dominan
dibandingkan dengan radiasi yang yang berasal dari bumi.
Penerimaan radiasi netto pada lahan terbangun
menempati nilai
terendah dibandingkan dengan enam penutupan
lainnya pada
Tabel 8.
Kondisi ini
disebabkan albedo yang tinggi pada lahan terbangun sehingga radiasi gelombang
pendek yang diterimanya akan
lebih dominan untuk dipantulkan dibandingkan
dengan radiasi gelombang panjang yang dipancarkan. Selain itu, proses ini juga
berkaitan dengan kapasitas kalor pada perkerasan man made yang cenderung
lebih rendah, sehingga kemampuan obyek dalam menyimpan energi yang diterimanya
menjadi rendah dibandingkan energi yang dipantulkan. Hal ini pula yang menyebabkan
lahan terbangun akan memiliki suhu permukaan
lebih tinggi
dibandingkan dengan penutupan lahan lainnya bila dilihat
melalui penginderaan jauh. Penutupan
lahan berupa
sawah, memiliki nilai radiasi netto yang lebih tinggi
dibandingkan dengan lahan terbangun, tetapi tidak lebih tinggi dibandingkan dengan
badan air dan jenis tumbuhan lainnya. Pada dasarnya, penggunaan radiasi netto pada
sawah cenderung variatif tergantung pada umur tanaman padi.
Tabel 8 Kisaran nilai komponen radiasi
netto Wm
-2
tiap penutupan lahan
Pada awal penanaman, sawah akan tergenangi oleh air di mana kanopi sawah
pada saat tersebut masih relatif kecil sehingga energi yang diterimanya sebagian
digunakan untuk
pertumbuhan dan
penyerapan oleh air, sedangkan sisanya dilepaskan ke atmosfer dalam bentuk panas.
Penerimaan radiasi
netto akan
terus meningkat seiring dengan fase pertumbuhan
tanaman padi dan akan menurun kembali pada saat menjelang panen karena daun dan
bulir padi akan gugur. Kondisi yang beragam
ini menyebabkan pada saat
pemotretan citra satelit Landsat 5 pada pukul 10.00 waktu setempat akan cenderung
merekam kondisi terkini pada waktu tersebut. Berdasarkan analisa menggunakan
pengindraan jauh, sebagian lahan yang Penutupan
lahan R
s
↑ R
s
↓ R
l
↑ R
n
Lahan terbangun
56 833
487 289
Sawah 48
833 472
312 Badan air
50 834
468 316
Semakrumput 47
839 473
319 Lading
43 841
467 330
Vegetasi tinggi 43
842 463
336 Sawit
44 833
450 339
18
teridentifikasi sebagai persawahan masih tergenangi oleh air. Sehingga nilai radiasi
netto akan lebih rendah dibandingkan dengan radiasi netto pada badan air.
Berbeda dengan sawah, badan air memiliki kapasitas kalor yang lebih besar
sehingga dapat menampung energi yang lebih besar dibandingkan dengan sawah.
Akan tetapi, penggunaan radiasi netto oleh badan air pada umumnya digunakan untuk
merubah air menjadi uap air pada suhu tetap dan
menghidupi organisme-organisme
didalamnya. Pada lahan bervegetasi tinggi, nilai
radiasi netto yang diterimanya lebih besar dibandingkan dengan radiasi netto pada
keempat penutupan lahan lainnya selain penutupan lahan berupa perkebunan sawit.
Hal ini disebabkan oleh karakteristik vegetasi yang memanfaatkan sebagian besar
energi yang diterimanya untuk proses metabolisme
dan proses
fisiologis tumbuhan. Berdasarkan Tabel 8, radiasi
yang diserap oleh vegetasi tinggi sebesar 39.83 terhadap radiasi yang datang. Dari
39.83 radiasi tersebut,70 akan diubah menjadi lengas dan energi untuk respirasi,
serta untuk pertukaran panas dengan lingkungannya.
Selanjutnya, 28
dari energi tersebut akan digunakan untuk
fotosintesis dan disimpan dalam bentuk energi kimia dan sisanya akan digunakan
untuk fotomorfogenetik.
Pada hasil pengecekan di lapangan, diketahui bahwa pohon beringin, mahoni
dan kenari mendominasi penutupan lahan berupa vegetasi tinggi di daerah Kota Bogor.
Ketiga vegetasi tersebut merupakan vegetasi daerah tropis, sehingga dalam penggunaan
radiasi tidak sebesar tanaman kelapa sawit. Kelapa sawit merupakan tanaman daerah
kering sehingga membutuhkan energi yang besar baik pemanfaatannya untuk merubah
radiasi netto menjadi lengas maupun fungsiologis lainnya. Selain itu, tanaman
kelapa sawit yang termasuk ke dalam wilayah
kajian penelitian
merupakan tanaman perkebunan sehingga penerimaan
radiasi netto cenderung seragam dan marupakan penutupan lahan yang paling
besar dalam menggunakan radiasi netto.
Semakrumput pada
dasarnya menghampiri kenampakan pada ladang.
Akan tetapi, secara ekofisiologi, kedua penutupan lahan ini memiliki karakteristik
yang berbeda dalam hal penangkapan radiasi yang diterimanya. Rumputsemak memiliki
morfologi daun dengan tekstur kasar dan meruncing
sehingga akan
cenderung membaurkan radiasi yang diterimanya dan
hanya sebagian kecil radiasi yang diserapnya bila dibandingkan dengan tanaman ladang.
Hal ini ditunjukkan dengan nilai radiasi netto rumput yang lebih rendah bila
dibandingkan dengan radiasi netto pada ladang. Sebaliknya, pada tanaman ladang,
radiasi netto diserap dan digunakan untuk proses fisiologis tumbuhan sebagaimana
yang dilakukan pada vegetasi tinggi. Akan tetapi, karena tinggi tanaman ladang yang
terbatas, maka penggunaan tanaman ladang tidak akan sebesar vegetasi tinggi. Tekstur
daun
pada tanaman
ladang juga
mempengaruhi responnya terhadap radiasi yang diterimanya. Pada umumnya, tanaman
ladang memiliki tekstur daun yang halus sehingga akan menyerap radiasi lebih besar
dibandingkan
dengan radiasi
yang dipancarkan maupun dipantulkan. Hal ini
tampak jelas pada warna yang terlihat pada pengindraan jauh bila dibandingkan dengan
spectrum yang dipancarkan oleh rumput. 4.3.3. Pendugaan
Soil Heat Flux G, Sensible Heat Flux H dan Latent Heat
Flux LE
Pada dasarnya, Soil Heat Flux G merupakan bagian dari radiasi netto yang
sampai pada
permukaan tanah
dan digunakan untuk proses fisik dan biologi
tanah. Fluks panas tanah ini dipengaruhi oleh perbedaan suhu permukaan dengan
suhu tanah.Dalam penelitian ini, nilai G diperoleh dari hubungan suhu permukaan,
radiasi netto, albedo dan NDVI.
Berdasarkan pengolahan citra Landsat 5 dengan tanggal akuisisi 18 Mei 2006,
diketahui bahwa pada pukul 10.00 waktu setempat, terdapat perbedaan penggunaan
energi pada tiap penutupan lahan di mana Tabel 9 Rata-rata komponen Soil Heat Flux
H Bogor tahun 2006 Wm
-2
Penutupan lahan
G Rn
GRn Sawit
31.9 316.2
10 Ladang
35.5 312.5
11 Vegetasi
tinggi 35.9
335.5 10.7
Semakrumput 36
319.1 11
Badan air 37
330.2 11
Sawah 37.1
339 11
Lahan terbangun
38 289.5
13
19
variabilitasnya didasarkan karakteristik tiap penutupan lahan. Dalam penelitian ini
penggunaan radiasi netto untuk fotosintesis diabaikan karena nilainya sangat kecil.
4.3.3.1. Lahan terbangun Lahan
terbangun merupakan
penutupan lahan yang paling dominan di Kota Bogor dan menyebabkan timbulnya
fenomena urban
heat island
yang ditunjukkan oleh tingginya nilai panas pada
penutupan ini Lampiran 3. Pada penutupan lahan berupa lahan terbangun.
Proporsi penggunaan radiasi netto menjadi soil heat flux G menempati nilai tertinggi
13.13 bila
dibandingkan dengan
penutupan lahan lainnya. Hal ini disebabkan lahan terbangun memanfaatkan sebagian
besar radiasi netto untuk memanaskan tanah dan permukaan dibandingkan dengan jenis
penutupan lahan lainnya. Faktor lain yang turut mempengaruhi nilai G pada lahan
terbangun
adalah tingginya
nilai konduktivitas thermal pada lahan tersebut.
Karena sebagian besar radiasi netto pada lahan
terbangun digunakan
untuk memanaskan tanah dan permukaan, maka
sensible heat flux akan tinggi sebanding dengan soil heat flux.
Berdasarkan Gambar 16, diketahui bahwa
sensible heat flux merupakan prioritas utama pada lahan terbangun dalam
penggunaan radiasi netto yang diterimanya. Hal ini ditunjukkan dengan perbandingan
sensible heat flux : soil heat flux :latent heat flux, yaitu 10 : 2 : 3. Kondisi tersebut
menyebabkan tingginya suhu permukaan dan suhu udara pada lahan terbangun.
Gambar 16 Proporsi penggunaan neraca energi pada berbagai penutupan lahan di Bogor. Tabel 10. Rata-rata komponen Sensible Heat
Flux H Bogor tahun 2006 Wm
-2
Penutupan lahan
H Rn
HRn badan air
25.4 316
8 Sawah
91.8 312.5
29 semakrumput
94.4 335.5
28 Ladang
98.2 319.1
31 vegetasi
tinggi 99.9
330.1 30
Sawit 102.3
339.0 30
lahan terbangun
201.2 289.5
69.5
20
Bila dilihat
pada perbandingan
penggunaan radiasi netto pada lahan terbangun di daerah Bogor, terlihat bahwa
penggunaan radiasi netto untuk fluks panas laten lebih besar bila dibandingkan dengan
fluks panas tanah 3:2. Kondisi ini menggambarkan bahwa pada daerah Bogor
memiliki kandungan uap air yang cukup besar. sehingga alokasi pemanfaatan radiasi
netto
lebih banyak
digunakan untuk
mengubah air menjadi uap air pada suhu konstan dibandingkan untuk memanaskan
permukaan tanah. Dengan kandungan uap air yang cukup besar, maka nilai suhu
permukaan pada lahan terbangun memiliki selisih nilai yang tidak terpaut jauh dengan
penutupan lahan terbangun pada lokasi penelitian.
4.3.3.2. Badan air
Badan air merupakan satu-satunya penutupan lahan dimana air secara permanen
mendominasi suatu
lahan. Selain
karakteristik air
seperti yang
telah disebutkan pada pembahasan mengenai
albedo dan radiasi netto, diketahui pula bahwa fluks panas laten merupakan prioritas
utama dalam penggunaan radiasi netto oleh badan air di mana pengubahan energi
menjadi panas laten sebesar 80.24 Tabel 11. Pengubahan energi yang diserap oleh
badan air yang digunakan sebagai sensible heat fluxdan soil heat flux hanya sebesar
8.02 dan 11.21. Tabel 11 Rata-rata suhu permukaan Bogor
tahun 2006 Penutupan Lahan
T
s o
C Badan air
28 Sawah
29 Vegetasi tinggi
28 Semakrumput
29 Ladang
28 Sawit
25 Lahan terbangun
31 Berdasarkan penjelasan di atas, terlihat
bahwa penggunaan radiasi netto yang diterima oleh badan air didominasi untuk
merubah air menjadi uap air pada suhu konstan dibandingkan untuk merubah energi
kedalam panas baik panas tanah maupun panas terasa. Hal ini mengakibatkan suhu
permukaan pada badan air pada siang hari akan cenderung lebih rendah dibandingkan
dengan suhu lingkungan. 4.3.3.3. Sawah
Berdasarkan Gambar
16, terlihat
bahwa karakter sawah menghampiri karakter badan air dalam hal pemanfaatan radiasi
netto. Hanya saja, sawah menggunakan energi dari radiasi netto untuk sensible heat
flux lebih besar dibandingkan dengan badan air. Pemanfaatan radiasi netto oleh sawah
untuk sensile heat adalah empat kali lipat lebih
besar dibandingkan
dengan pemanfaatan sensile heat oleh badan air. Hal
ini disebabkan tanaman padi sawah memiliki karakteristik
tertentu dalam
merespon radiasi matahari seperti yang telah dijelaskan
pada pembahasan mengenai radiasi netto subbab 4.3.2.
Penutupan lahan
berupa sawah
memiliki alokasi pemanfaatan radiasi netto sebagai lengas terasa sensile heat dan
latent heat dengan perbandingan 2:1. Pada kondisi
tersebut, menyebabkan
suhu permukaan pada sawah akan cenderung
tinggi dan stabil simpangan baku suhu permukaan sawah hanya berkisar ± 1.3
o
C. Variabilitas suhu permukaan di sawah
cenderung lebih rendah bila dibandingkan dengan badan air yang memiliki simpangan
baku sebesar ± 2
o
C. 4.3.3.4. Vegetasi tinggi dan sawit
Berdasarkan Gambar
16, terlihat
bahwa perbandingan pemanfaatan radiasi netto pada vegetasi tinggi menyerupai
penggunaan radiasi netto pada sawit. Perbandingan pemanfaataan radiasi netto
pada kedua penutupan ini adalah 3:6:1 H:LE:G. Kedua penutupan lahan ini
memprioritaskan penggunaan radiasi netto yang
diterimanya untuk
panas laten
dibandingkan untuk memanaskan udara maupun untuk memanaskan tanah. hal ini
disebabkan oleh karakteristik Bogor yang memiliki kandungan air yang cukup besar di
atmosfer pada lapisan pembatas. Akan tetapi, kedua penutupan lahan ini memiliki
respon
yang berbeda
dalam merepresentasikan suhu permukaannya
Vegetasi tinggi memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan kelapa
sawit dan memiliki ragam suhu permukaan yang cukup besar ragam suhu permukaaan
vegetasi tinggi
= 4
o
C. Sebaliknya,
perkebunan kelapa sawit memiliki suhu permukaan terendah 25
o
C diantara keenam penutupan
lahan lainnya.
Selain itu,
perkebunan sawit memiliki ragam suhu permukaan yang lebih rendah dibandingkan
dengan vegetasi tinggi 0.25
o
C. Hal ini disebabkan terdapat perbedaan kondisi
lingkungan untuk kedua penutupan lahan
21
ini. Pada wilayah studi penelitian ini, lahan bervegetasi tinggi yang paling dominan
terdapat di pusat Kota Bogor dan hutan penelitian Cifor.
Gambar 17 Kondisi lingkungan
sekitar lahan bervegetasi tinggi.
i
ii Gambar 18 i dan ii Kondisi lingkungan
sekitar Lahan perkebunan sawit. Pada lokasi ini, terjadi aliran panas
secara konveksi dari penutupan lahan disekitarnya terhadap penutupan lahan
bervegetasi tinggi.
Aliran panas
ini disebabkan oleh adanya gradien panas antara
vegetasi tinggi dengan penutupan lainnya. Dengan berpindahnya panas tersebut menuju
gradien panas yang lebih rendah vegetasi tinggi, maka suhu udara pada vegetasi
tinggi akan tergantikan. Dengan besarnya perbedaan gradient suhu antara permukaan
dengan suhu pada vegetasi tinggi, maka tahanan aerodinamik akan semakin kecil.
Hal inilah yang menyebabkan tingginya suhu permukaan pada vegetasi tinggi
dibandingkan dengan perkebunan sawit. Sebaliknya, perkebunan sawit yang terletak
di Bantar Kambing, Bogor memiliki penutupan lahan yang seragam dan terpusat
pada lokasi tertentu. Selain itu, perkebunan sawit memiliki lingkungan yang didominasi
oleh tumbuhan sejenis dan terdapat badan air disekitarnya. Dengan kondisi lingkungan
ini, gradient panas antara lingkungan dengan perkebunan tidak berbeda nyata sehingga
suhu permukaan akan rendah.
4.3.3.5. Ladang dan RumputSemak Ladang memanfaatkan sebagian besar
energi radiasi yang diserapnya untuk dirubah menjadi energi panas yang terdistribusikan
11.37 untuk soil heat flux, 30.78 untuk sensible heat fluxdan59.52 untuk latent
heat flux. Pemanfaatan radiasi netto sebagai soil heat flux pada ladang lebih besar
dibandingkan dengan rumputsemak yang hanya 11.29. Kondisi ini disebabkan pada
ladang, terdapat tanah yang tidak tertutup kanopi
tanaman, sehingga
penerimaan radiasi
oleh tanah
menjadi besar.
Sebaliknya, pada
lahan yang
berumputsemak, hampir keseluruhan tanah tertutup
rumputsemak secara
merata, sehingga pemanasan tanah menjadi tertahan
oleh vegetasi. Dengan adanya perbedaan kuantitas G
pada ladang dan rumputsemak, maka distribusi LE dan H juga akan berbeda.
Alokasi pemanfaatan Rn sebagai G yang Tabel 12 Rata-rata komponen Latent Heat Flux
LE Bogor tahun 2006 Penutupan
lahan LE
Wm
-2
Rn Wm
-2
LERn Lahan
terbangun 50.3
289.5 17.4
Sawah 183.6
312.5 58.7
Semakrumput 188.7
319.1 59.1
Ladang 196.5
330.1 59.5
Vegetasi tinggi
199.6 335.5
59.5 Sawit
204.9 339
60.4 Badan air
253.8 316
80.24
22
besar mengakibatkan nilai LE dan H ladang lebih
rendah dibandingkan
dengan rumputsemak. Seperti halnya pemanfaatan
radiasi netto pada vegetasi tinggi, sawit- sawah dan badan air, kedua penutupan lahan
ini juga
memprioritaskan pengubahan
radiasi netto menjadi panas laten sebagai prioritas utamanya karena tersedianya air
pada bagian-bagian tubuh penutupan lahan ini.
4.3.4. Perbandingan
Kategori