STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN ...
58
STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS SERTA DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA Oleh : Perdana Karim Prihartato C64104037 PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
Transcript of STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN ...
STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS SERTA DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA
Oleh :
Perdana Karim Prihartato C64104037
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS
SERTA DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan Pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
Perdana Karim Prihartato C64104037
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul:
STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS SERTA DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA Adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir skripsi ini.
Bogor, April 2009
Perdana Karim Prihartato. C64104037
RINGKASAN PERDANA KARIM PRIHARTATO. Studi Variabilitas Konsentrasi Klorofil-a Dengan Menggunakan Data Satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS Serta Data In situ Di Teluk Jakarta. Dibimbing oleh BISMAN NABABAN dan SAM WOUTHUYZEN
Teluk Jakarta memiliki lokasi yang strategis karena memiliki nilai ekonomi (perdagangan, perhubungan, perikanan, dan pariwisata bahari) dan juga dekat dengan ibukota Jakarta. Hal ini membuat Teluk Jakarta mendapat tekanan lingkungan yang besar dari pertumbuhan penduduk yang tinggi, aktifitas pembangunan di wilayah pesisir dan limbah pencemar dari daerah Jakarta dan sekitarnya yang secara langsung maupun tidak langsung dapat mempengaruhi kualitas perairan di Teluk Jakarta. Salah satu upaya untuk mengkaji kualitas perairan di Teluk Jakarta adalah dengan mengukur konsentrasi klorofil-a. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari distribusi dan variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta dan faktor yang mempengaruhi variabilitas tersebut.
Lokasi penelitian adalah Teluk Jakarta yang dibagi menjadi dua bagian yaitu wilayah pesisir yang diduga mempunyai pengaruh langsung dengan aliran sungai dan wilayah offshore. Bahan yang digunakan adalah citra satelit komposit level 3 bulanan dari Aqua-MODIS periode Juli 2002-Desember 2007 dan SeaWiFS periode September 1997-Desember 2007 dari situs www.oceancolor.gsfc.nasa.gov. Sebagai data penunjang digunakan data Suhu Permukaan Laut (SPL) dari satelit NOAA AVHRR yang didapat dari situs http://poet.jpl.nasa.gov. Data arah dan kecepatan angin harian serta curah hujan juga digunakan dari stasiun BMG Tanjung Priok. Pendugaan konsentrasi klorofil-a dari Aqua-MODIS menggunakan algoritma OC3M dan dari SeaWiFS menggunakan algoritma OC4v4. Sedangkan untuk pengolahan SPL digunakan algoritma pathfinder v5. Variabilitas konsentrasi klorofil-a diperjelas dengan melihat periodisitas data yang dominan dengan menghitung spektrum densitas energi.
Secara umum berdasarkan analisis temporal ditemukan konsentrasi klorofil-a cenderung tinggi yang terdapat pada Musim Barat (Des-Feb) dan cenderung rendah pada Musim Peralihan I dan II (Apr-Mei; Sep-Okt). Hal ini terkait dengan tingginya curah hujan dan kecepatan angin pada Musim Barat. Pada Musim Timur juga ditemukan nilai konsentrasi klorofil-a relatif tinggi yang diduga disebabkan faktor upwelling yang diindikasikan oleh rendahnya SPL pada musim ini. Pendugaan konsentrasi klorofil-a dari SeaWiFS cenderung overestimate terhadap Aqua-MODIS dengan nilai rata-rata perbulan 0,035 mg/m3 (lokasi A) dan 0.516 mg/m3 (lokasi B). Hal ini diduga disebabkan perbedaan algoritma dan sensitivitas kedua sensor. Berdasarkan analisis spasial terlihat bahwa konsentrasi klorofil-a lokasi B cenderung lebih tinggi terhadap lokasi A baik dari SeaWiFS maupun Aqua-MODIS yang diduga akibat pola konsentrasi klorofil-a didaerah dekat pesisir cenderung meningkat mengikuti pola curah hujan.
Berdasarkan spektrum densitas energi, variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta dipengaruhi oleh faktor musiman, tahunan dan interannual. Terjadi perbedaan sinyal dominan pada lokasi B antara Aqua-MODIS dan SeaWiFS yang diduga akibat dari tingginya anomali konsentrasi klorofil-a di lokasi tersebut.
Judul : STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS SERTA DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA Nama : Perdana Karim Prihartato NIM : C64104037
Disetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc Dr. Ir. Sam Wouthuyzen, M.Sc NIP. 131 953 477 NIP. 320 003 368
Mengetahui,
Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc
NIP. 131 578 799 Tanggal lulus : 30 Maret 2009
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas semua rahmat dan karunia
yang telah diberikan kepada penulis sehingga penyusunan skripsi dengan judul
“STUDI VARIABILITAS KONSENTRASI KLOROFIL-A DENGAN
MENGGUNAKAN DATA SATELIT AQUA-MODIS DAN SeaWiFS SERTA
DATA IN SITU DI TELUK JAKARTA” dapat terselesaikan.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak berikut:
1. Keluarga H. Abdul Karim: Etty. S. Karim dan Eny Karim, serta Ayah (M. Irawan
D.P), Ibu (Evi Nuryanti) dan adik (Adnan S. Gumelar) yang telah memberikan
dukungan baik moral maupun materiil.
2. Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc. dan Dr.Ir. Sam Wouthuyzen, M.Sc. sebagai
pembimbing penelitian dan skripsi.
3. Dr. Ir. Richardus Kaswadji, M.Sc. selaku pembimbing akademik dan
Dr.rer.nat.Totok Hestrianoto yang telah memberikan semangat dan nasihat yang
berharga.
4. Dr. Ir. Jonson L. Gaol, M.Sc. selaku penguji ujian sarjana dan Dr. Ir. Henry M.
Manik, M.T selaku koordinator komisi pendidikan sarjana ITK.
5. Sugarin S.Si. dari Stasiun BMG Maritim Tanjung Priok yang telah memberikan
data klimatologi kepada penulis.
6. Distribute Active Archive Center (DAAC) NASA Goddard Space Flight Center
(GSFC) yang telah memberikan data citra satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS.
Physical Oceanography DAAC NASA yang telah memberikan data AVHRR.
7. Kawan-kawan dan sahabat seperjuangan ITK angkatan 41, khususnya Acta
Withamana, Ajeng F. Sagita, dan Edy Setiawan.
Bogor, April 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ......................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x
1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1 Latar belakang .................................................................................... 1 1.2 Tujuan penelitian ................................................................................. 3
2. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 4 2.1 Keadaan umum Teluk Jakarta ............................................................ 4 2.2 Kondisi lingkungan Teluk Jakarta ..................................................... 6 2.2.1 Cuaca dan iklim ......................................................................... 6 2.2.2 Suhu Permukaan Laut (SPL) .................................................... 6 2.2.3 Salinitas .................................................................................... 7 2.2.4 Arus dan pasang surut .............................................................. 8 2.2.5 Kandungan nutrien .................................................................... 9 2.2.6 Transparansi perairan ................................................................ 9 2.2.7 Padatan tersuspensi ................................................................... 10 2.2.8 Klorofil-a ................................................................................... 10 2.3 Fenomena harmful algae bloom dan kematian massal ikan di Teluk Jakarta ................................................................................... 12 2.4 Estimasi klorofil-a dari satelit ............................................................ 14 2.4.1 Karakteristik sensor Aqua-MODIS .......................................... 15 2.4.2 Karakteristik sensor SeaWiFS .................................................. 16 2.2.3 Perbandingan sensor Aqua-MODIS dan SeaWiFS .................. 19 3. METODE PENELITIAN ....................................................................... 20
3.1 Lokasi dan waktu penelitian ............................................................... 20 3.2 Alat dan bahan ................................................................................... 22 3.3 Metode pengolahan data .................................................................... 22 3.4 Pengolahan suhu permukaan laut dari satelit ...................................... 26 3.5 Analisis deret waktu ............................................................................ 27
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 29
4.1 Distribusi dan variabilitas konsentrasi klorofil-a ............................... 20 4.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi variabilitas konsentrasi klorofil-a 36 4.3 Spektrum densitas energi konsentrasi klorofil-a ................................. 40
5. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 43 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 43 5.2 Saran .................................................................................................... 44 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 45
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ 48
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Populasi penduduk daerah JABOTABEK .................................................. 5 2. Data parameter oseanografi Teluk Jakarta .................................................. 7 3. Spesifikasi teknis dari satelit Aqua-MODIS ............................................... 16 4. Spesifikasi dari kanal satelit Aqua-MODIS ................................................ 17 5. Karakteristik sensor SeaWiFS .................................................................... 18 6. Perbandingan produk klorofil-a dari sensor Aqua-MODIS
dan SeaWiFS ............................................................................................... 19 7. Konsentrasi klorofil-a dari citra SeaWiFS di Teluk Jakarta lokasi A ........ 32 8. Konsentrasi klorofil-a dari citra Aqua-MODIS di Teluk Jakarta lokasi A . 32 9. Konsentrasi klorofil-a dari citra SeaWiFS di Teluk Jakarta lokasi B ......... 33 10. Konsentrasi klorofil-a dari citra Aqua-MODIS di Teluk Jakarta lokasi B 33
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kematian massal ikan akibat harmful algae bloom pada bulan April dan Juni 2005 ..................................................................................................... 13
2. Faktor yang mempengaruhi pantulan sinar yang diterima oleh satelit ...... 15 3. Lokasi Penelitian Teluk Jakarta .................................................................. 21 4. Diagram alir proses pengolahan data ......................................................... 23 5. Variasi temporal klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi A ................................. 31 6. Variasi temporal klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi B ................................. 31 7. Rata-rata dan simpangan baku dari konsentrasi klorofil-a berdasarkan data insitu P2O-LIPI .................................................................................... 35 8. Rata-rata dan simpangan baku dari suhu permukaan laut berdasarkan Data in situ P2O-LIPI .................................................................................. 35 9. Rata-rata dan simpangan baku dari salinitas berdasarkan data in situ P2O-LIPI .................................................................................................... 36 10. Curah hujan dan kecepatan angin di Teluk Jakarta berdasarkan data stasiun BMG Tanjung Priok ...................................................................... 38 11. Variasi temporal suhu permukaan laut dari sensor AVHRR di Teluk Jakarta lokasi A dan B ............................................................................... 38 12. Mawar angin di Teluk Jakarta periode 1997-2007 .................................... 39 13. Spektrum densitas energi klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi A .................. 41 14. Spektrum densitas energi klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi B .................. 42
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Teluk Jakarta terletak di utara ibukota Jakarta dengan garis pantai memanjang
sejauh 72 km dari Tanjung Pasir di Barat sampai Tanjung Karawang di Timur. Lokasi
Teluk Jakarta yang strategis membuat wilayah ini memiliki potensi ekonomi penting,
seperti potensi perikanan tangkap dan budidaya, potensi pariwisata bahari, taman
nasional dan cagar budaya khususnya di wilayah kepulauan seribu, potensi
pendidikan dan penelitian di Ancol dan Pulau Pari, serta potensi perhubungan dan
perdagangan (Tanjung Priok dan Sunda Kelapa) (UNESCO, 2000)
Teluk Jakarta mendapat tekanan lingkungan dari berbagai faktor, diantaranya
adalah pertumbuhan penduduk yang tinggi, aktifitas pembangunan pesisir dan
limbah. Pertambahan jumlah penduduk yang tinggi di daerah Jakarta dan sekitarnya
(Bogor, Tanggerang, Bekasi) telah meningkat dua kali lipat sejak 1980 sebanyak 11,9
juta jiwa menjadi 20,3 juta jiwa pada tahun 2000 (BPS, 2003 in Arifin, 2004). Hal ini
memicu meningkatnya kebutuhan ruang di daerah pesisir dan berakibat pada
terjadinya pencemaran di Teluk Jakarta, khususnya berasal dari berbagai aktifitas
manusia di pesisir daerah Jakarta (penggalian pasir, reklamasi pantai dan
pembangunan perumahan) yang dapat mengakibatkan terdegradasinya habitat
mangrove dan terumbu karang di sekitar Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu (Arifin,
2004; Helfinalis, 2004). Keberadaan lebih dari 2050 industri dan padatnya populasi
penduduk di Jakarta yang membuang limbah padat sebanyak 1.100 m3 secara
langsung ke Teluk Jakarta membuat kualitas perairan di Teluk Jakarta semakin
menurun (BPLHD-DKI, 2003 in Arifin, 2004).
Penelitian kualitas perairan yang dilakukan oleh Arifin et al (2003) in
Wouthuyzen (2006) menunjukan konsentrasi zat hara cenderung meningkat di Teluk
Jakarta 3-4 kali antara tahun 1970 hingga 2003. Kenaikan konsentrasi nutrien telah
diidentifikasi sebagai penyebab kenaikan produktifitas primer dan biomassa
fitoplankton. Biomassa fitoplankton yang diukur pada tahun 1986-1990 telah
menunjukan terjadinya perubahan yang signifikan dan ditandai dengan ledakan
populasi (blooming) fitoplankton yang sebarannya telah mengarah ke laut (offshore).
Pada tahun 1986 Harmful Algae Bloom/ HAB teridentifikasi terjadi sejauh 2 km dari
pelabuhan Tanjung Priok. Pada tahun 1988 kejadian tersebut telah menyebar sejauh 5
km, dan pada tahun 1990 penyebaran HAB tercatat telah mencapai 12 km dari
pelabuhan (UNESCO, 2000). Hal ini dipertegas oleh Wouthuyzen (2007) yang
mencatat telah terjadi beberapa kali HAB hingga menyebabkan kematian massal ikan
pada tahun 2004, 2005 dan 2007.
Salah satu upaya untuk mengkaji kualitas perairan di Teluk Jakarta adalah dengan
melakukan pengukuran konsentrasi klorofil-a (Wouthuyzen, 2006). Klorofil-a telah
lama dikenal sebagai indikator untuk menduga biomassa fitoplankton dan
mempelajari proses fotosintesis (Tan et al, 2005). Hal ini disebabkan klorofil-a
merupakan pigmen paling dominan dan terdapat di semua tumbuhan laut (Parsons et
al., 1977).
Sejak diluncurkannya satelit pendeteksi warna perairan (ocean color) seperti
CZCS (Coastal Zone Color Scanner) pada tahun 1978, SeaWiFS (Sea-viewing Wide
Field-of-view Sensor) pada September 1997 dan MODIS (MODerate-resolution
Imaging Spectra Radiometer) pada tahun 2002 telah banyak data konsentrasi klorofil-
a yang dihasilkan dan tersedia dalam cakupan global maupun lokal secara real time
(McClain et al., 1998; Hu et al., 2000). Penggunaan metode penginderaan jauh ocean
color dalam mendeteksi kualitas perairan terbukti dapat memantau kondisi perairan
pesisir secara real time dengan efektif dan efisien, baik dari segi waktu maupun biaya
(Shutler, 2006).
Penelitian tentang variabilitas klorofil-a telah banyak dilakukan di Teluk Jakarta
dan menunjukan konsentrasi klorofil-a yang relatif lebih tinggi pada Musim Barat
dan relatif lebih rendah pada Musim Timur (Meliani, 2006; Wouthuyzen, 2006,
2007). Namun penelitian-penelitian terdahulu masih bersifat sporadis dan dalam
jangka waktu yang pendek. Oleh karena itu, penelitian tentang variabilitas
konsentrasi klorofil-a secara sinoptik dan dalam rentang waktu yang lebih panjang di
Teluk Jakarta perlu dilakukan.
1.2. Tujuan
Tujuan utama dari penelitian ini adalah mempelajari variabilitas konsentrasi
klorofil-a di Teluk Jakarta menggunakan data citra satelit SeaWiFS periode
September 1997-Desember 2007 dan Aqua-MODIS periode Juli 2002-Desember
2007 serta data in situ. Faktor-faktor yang mempengaruhi variabilitas tersebut juga
dipelajari menggunakan data pendukung seperti Suhu Permukaan Laut (SPL) dari
NOAA-AVHRR, curah hujan dan arah serta kecepatan angin.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Keadaan umum Teluk Jakarta
Teluk Jakarta terletak di Pantai Utara Jawa dengan panjang pantai sejauh 72 km
yang diapit oleh Tanjung Pasir di barat dan Tanjung Karawang di Timur (UNESCO,
2000). Teluk Jakarta secara keseluruhan merupakan daerah dangkal dengan variasi
kedalaman sebesar 1-24 meter (Koropitan, 2000 in Damar, 2001). Terdapat 13 sungai
yang bermuara ke Teluk Jakarta diantaranya 3 sungai besar yaitu Sungai Cisadane, S.
Ciliwung, dan S. Citarum sedangkan 10 sungai kecil diantaranya adalah S.Kamal, S.
Cengkareng , S. Angke, S. Karang, S. Ancol, S. Sunter, S. Cakung, S. Blencong, S.
Grogol, dan S. Pasanggrahan.
Teluk Jakarta memiliki berbagai potensi ekonomi penting seperti perikanan
(perikanan tangkap dan budidaya laut) yang terdapat di sekitar teluk; pariwisata
bahari seperti tempat berenang, jet ski, dan SCUBA Diving yang banyak terdapat di
sekitar Kepulauan Seribu; taman nasional dan cagar alam yang terdapat di P. Rambut,
P. Burung dan P. Bokor serta cagar budaya yang terletak di P. Onrust; aktivitas
penelitian, pendidikan dan pelatihan kelautan terpusat di P. Pari dan P. Pramuka; dan
pelabuhan di Tanjung Priok (Wouthuyzen, 2006).
Jumlah penduduk di sekitar daerah Teluk Jakarta (Jakarta, Bogor, Tangerang,
Bekasi) yang besar dan mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi semakin
menambah tekanan lingkungan di Teluk Jakarta. Jumlah penduduk di sekitar daerah
Teluk Jakarta telah meningkat dua kali lipat sejak 1980 sampai tahun 2000 yaitu
sebanyak 11,9 juta jiwa pada tahun 1980 menjadi 20,3 juta jiwa pada tahun 2000
(Tabel 1). Pertumbuhan penduduk yang tinggi ini mendorong pembukaan lahan yang
cepat dan tidak ramah lingkungan (Arifin, 2004; Helfinalis, 2004). Menurut
Wouthuyzen (2007) lahan tanpa tutupan vegetasi di Jakarta dan sekitarnya bertambah
dari 29.018 ha pada tahun 1976 menjadi 48.461 ha pada tahun 2004 sedangkan
wilayah yang masih tertutup vegetasi lebat berkurang dari 146.243 ha pada tahun
1976 menjadi 109.076 ha pada tahun 2004. Pembukaan lahan yang terjadi di wilayah
hulu (upland) dan wilayah penunjang (hinterland) ini membawa material tanah dan
sedimen ke sungai yang mengalir ke Teluk Jakarta sehingga perairan menjadi keruh
(Arifin, 2004).
Tabel 1. Populasi penduduk Jakarta dan sekitarnya (BPS, 2003 in Arifin, 2004).
Populasi 1980 1990 1995 2000
DKI Jakarta 6.480.654 8.254.035 9.112.652 8.384.853 Tangerang 1.553.791 2.764.988 3.589.318 4.058.963 Bekasi 1.143.463 2.104.392 2.757.376 3.259.690
Bogor 2.728.671 4.007.941 4.700.309 4.606.349
Total 11.886.579 17.131.356 20.159.655 20.309.855
Tekanan lingkungan lain berupa pencemaran dari limbah rumah tangga, limbah
industri, dan limbah pertanian telah merubah kandungan nutrien di Teluk Jakarta.
Volume limbah cair yang masuk ke perairan Teluk Jakarta diantaranya adalah limbah
agroindustri sebesar 216.670 m3/tahun, limbah industri pengolahan sebesar
3.226.427.890 m3/tahun, dan limbah domestik rumah tangga sebesar 67.327.610
m3/tahun. Secara keseluruhan industri pengolahan merupakan penyumbang limbah
terbesar ke Teluk Jakarta (BPLHD, 2002 in Helfinalis, 2004).
Kenaikan konsentrasi nutrien telah diidentifikasi sebagai penyebab kenaikan
populasi fitoplankton di permukaan air. Biomassa fitoplankton yang diukur tahun
1986-1990 menunjukan telah terjadi perubahan yang signifikan dimana blooming
fitoplankton telah menyebar menjauh ke arah offshore. Pada tahun 1986 Harmful
Algae Bloom (HAB) teridentifikasi terjadi sejauh 2 km dari pelabuhan Tanjung Priok.
Pada tahun 1988 HAB telah menyebar sejauh 5 km, dan pada tahun 1990 penyebaran
HAB tercatat sejauh 12 km dari pelabuhan (UNESCO, 2000).
2.2. Kondisi lingkungan Teluk Jakarta
2.2.1. Cuaca dan iklim
Musim di Teluk Jakarta dapat dibagi menjadi empat bagian berdasarkan pengaruh
angin Monsun, yaitu angin Musim Barat (Desember, Januari, Februari), angin transisi
Barat-Timur/Musim Peralihan I (Maret, April, Mei), angin Musim Timur (Juni, Juli,
Agustus), dan angin transisi Timur-Barat/Musim Peralihan II (September, Oktober,
November) (Ilahude,1995). Menurut Pardjimana (1977) in Nontji (1984) pada Musim
Barat bertiup angin dari arah Barat Laut dengan kecepatan rata-rata bervariasi antara
3,5 – 10 m/s. Pada Musim Barat terutama pada bulan Desember sampai Maret sering
terjadi gelombang besar di teluk yang tingginya dapat mencapai 0,5-1 meter dan
kadangkala disertai angin yang terjadi secara tiba-tiba sehingga dapat mengakibatkan
terciptanya gelombang tinggi hingga mencapai 1,50-1,75 m.
2.2.2. Suhu Permukaan Laut (SPL)
Distribusi SPL di Teluk Jakarta menurut Arief (1980) in Syah (2003) terbagi
berdasarkan musim. Pada Musim Barat nilai rata-rata SPL sebesar 29,25oC.
Sedangkan pada Musim Peralihan I rata-rata SPL sebesar 30,10oC. Pada Musim
Timur dan Musim Peralihan II SPL rata-rata sebesar 29,75oC (Tabel 2). Rata-rata
SPL terendah terjadi pada musim barat disebabkan oleh tingginya curah hujan dan
kecepatan angin (Ilahude, 1995).
Tabel 2. Data parameter oseanografi Teluk Jakarta (Ilahude, 1995)
Musim SPL (oC) Salinitas permukaan Barat 28,5-30,0 25,0-32,5
Peralihan I 29,5-30,7 28,0-32,5 Timur 28,5-31,0 29,0-32,0 Peralihan II 28,5-31,0 28,0-32,0
Pengukuran lain terhadap SPL yang dilakukan oleh Razak dan Muchtar (2003) di
Teluk Jakarta tidak menunjukan data yang berbeda nyata yaitu sekitar 28,59 –32,50oC
(rata-rata 29,42oC) pada bulan Juni 2003 dan sekitar 29,11 – 31,28oC (rata-rata
29,69oC) pada bulan September 2003. Daerah permukaan perairan yang menunjukan
suhu tertinggi terdapat di dekat PLTU Muara Karang dengan nilai sebaran lebih dari
32,0oC. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh Thermal pollution dari pengaruh PLTU
Muara Karang (Razak dan Muchtar, 2003).
2.2.3. Salinitas
Salinitas tahunan di Teluk Jakarta memiliki nilai maksimal (32,5) yang dijumpai
pada bulan November dan Mei sedangkan nilai minimal (25,0) dijumpai pada akhir
Musim Barat yaitu pada bulan Januari (Tabel 2). Nilai salinitas ini tidak berbeda jauh
dari penelitian yang dilakukan oleh Damar (2001) pada bulan April dan Juli tahun
2000 dengan kisaran salinitas 26,9-33,4 dimana nilai terendah ditemukan di muara
sungai dan nilai yang tinggi terdapat di lepas pantai.
Hasil berbeda ditunjukan oleh Razak dan Muchtar (2003) yang melakukan
penelitian pada bulan Juni 2003 dimana nilai salinitas permukaan perairan berkisar
20,3–32,0 dengan rerata 31,1. Pada bagian tengah teluk pengaruh sungai berkurang
sedangkan di bagian barat teluk pengaruh saluran Cengkareng meningkat .Salinitas
terendah di dapatkan di Tanjung Priok dan Cilincing sesuai dengan arah arus yang
bergerak menuju ke barat.
2.2.4. Arus dan pasang surut
Pengukuran arus laut dengan menggunakan Current meter CM2X dari tanggal
17-22 Juni 2003 menunjukan arus laut di Teluk Jakarta dipengaruhi oleh angin Timur
dengan kecepatan arus sebesar 0,3-53 cm/s (Razak dan Muchtar, 2003). Pada bagian
barat teluk arah arus menuju ke Barat dan kemudian dibelokkan ke Utara.
Pengukuran pada tanggal 4-8 September 2003 menunjukan bahwa arus di Teluk
Jakarta dipengaruhi angin Timur Laut dengan kecepatan 4-43 cm/s dengan arah arus
bergerak dari dekat muara S.Kamal, S.Cengkareng ke Timur Laut menuju S.Angke
dan S.Ciliwung. Menurut Helfinalis (2004) pada pengukuran arus yang dilakukan
tanggal 24-27 Mei 2004, arus bergerak menuju Barat-Barat Daya pada bulan Mei
dengan kecepatan rata-rata 25 cm/s. Secara umum untuk Musim Barat arah arus
bergerak dari Barat ke Timur Teluk Jakarta sedangkan untuk Musim Timur arah arus
bergerak dari Timur ke Barat
Pasang surut di Teluk Jakarta termasuk tipe diurnal (harian tunggal) dimana
dalam 24 jam terdapat satu kali pasang dan satu kali surut. Kedudukan air tertinggi
sekitar 60 cm diatas mean sea level dan kedudukan air terendah sekitar 50 cm
dibawah mean sea level (Dinas Hidro-Oseanografi, 1985 in Meliani, 2006).
2.2.5. Kandungan nutrien
Konsentrasi nutrien cenderung meningkat (eutrofikasi) hingga empat kali lipat di
Teluk Jakarta antara tahun 1970 hingga 2003. Khususnya pada daerah muara sungai
hingga 5 km dari garis pantai (Arifin et al., 2003 in Wouthuyzen, 2006). Konsentrasi
nutrien di Teluk Jakarta mengalami perubahan berdasarkan musim dan asupan air
dari sungai. Sebaran konsentrasi fosfat paling tinggi terjadi pada Musim Barat dimana
daerah dengan konsentrasi tertinggi terdapat pada bagian barat teluk (0,60 ug/l) dan
menurun hingga kurang dari 0,20 ug/l di dekat pelabuhan Tanjung Priok, tetapi
kemudian meningkat kembali di bagian timur Teluk Jakarta (Ilahude, 1995). Sebaran
konsentrasi nitrat dan silikat ditemukan tertinggi selama Musim Barat dengan nilai
masing masing sebesar 2,5 ug/l dan 27 ug/l yang mendapatkan pengaruh dari aliran
sungai (Ilahude,1995).
2.2.6. Transparansi perairan
Pengukuran transparansi Razak pada bulan Juni 2003 menunjukan nilai
transparansi permukaan perairan berkisar antara 0-51% dengan rata-rata 21%. Pada
bulan September 2003 nilai transparansi di permukaan perairan berkisar antara 2-43%
dengan rata-rata 20% (Razak dan Muchtar, 2003).
2.2.7. Padatan Tersuspensi
Pengukuran padatan tersuspensi perairan di Teluk Jakarta pada tanggal 24-27
Mei 2004 menunjukan bahwa nilai sebaran padatan tersuspensi permukaan mencapai
nilai tertinggi disebelah Utara Muara Cengkareng dan Muara Baru (0,08-0,09 gr/l)
(Helfinalis, 2004). Nilai tersebut berada diatas ambang batas Kementrian Lingkungan
Hidup/KLH (0,07 gr/l). Hal ini diduga disebabkan suplai air dari sungai-sungai yang
bermuara ke Teluk Jakarta mengandung sedimen hasil dari aktivitas pengerukan yang
terjadi di hulu sehingga meningkatkan konsentrasi padatan tersuspensi.
2.2.8. Klorofil-a
Pengukuran in situ klorofil-a di Teluk Jakarta oleh Damar (2001) menunjukan
bahwa perubahan spasial klorofil-a secara spasial lebih besar dari pada perubahan
secara temporal. Konsentrasi rata-rata pertahun untuk klorofil-a di Teluk Jakarta
adalah 8,43 mg/m3 (berkisar antara 0,21-31,60 mg/m3). Pengukuran produktivitas
primer yang juga dilakukan oleh Damar (2001) di Teluk Jakarta dengan metode
Steeman Nielsen menunjukan bahwa di dekat pesisir nilai produktifitas primer lebih
besar daripada kearah offshore dengan nilai rata-rata produktifitas primer yang
didapat adalah (252 g C m-2 tahun-1).
Penelitian yang dilakukan Wouthuyzen (2007) dengan melakukan ekstraksi
konsentrasi klorofil-a melalui satelit Aqua-MODIS didapatkan konsentrasi klorofil-a
rata-rata 10 harian untuk keseluruhan Teluk Jakarta 0,323-2,965 mg/m3, sedangkan
untuk wilayah yang lebih difokuskan pada pantai Muara-Baru-Ancol-Karnaval,
konsentrasi klorofil-a memiliki rentang 0,828 – 5,946 mg/m3. Kisaran rata-rata
bulanan terendah dan tertinggi untuk perairan Teluk Jakarta masing-masing adalah
0,416 dan 1,605 mg/m3, sedangkan untuk pantai Muara-Baru-Ancol-Karnaval
memiliki konsentrasi terendah dan tertinggi sebesar 0,940 mg/m3 dan 3,432 mg/m3.
Nilai kisaran rata-rata 10 harian dan bulanan di kedua lokasi terebut menunjukkan
pola yang sama, yaitu konsentrasi klorofil-a di pantai Muara-Baru-Ancol-Karnaval 2
kali lebih tinggi dari pada keseluruhan Teluk Jakarta. Hal ini disebabkan daerah
Muara-Baru-Ancol-Karnaval dekat dengan daratan Pulau Jawa, sehingga mendapat
lebih banyak pasokan nutrien (fosfat dan nitrat) yang berasal dari darat dibandingkan
dengan Teluk Jakarta secara keseluruhan dimana hal ini sejalan dengan penemuan
Damar (2001).
Menurut Hendiarti et al (2004) klorofil-a di Teluk Jakarta bernilai tinggi antara
2,5 dan 3 mg/m3 pada daerah muara sungai dan lebih dari 10 mg/m3 untuk daerah
dekat pantai untuk bulan Maret dan April. Hal ini terjadi karena pengaruh musim
transisi antara musim kemarau dan musim penghujan. Sementara itu jika konsenstrasi
klorofil-a mencapai lebih dari 3 mg/m3 di Teluk Jakarta, maka perairan akan menjadi
keruh sehingga dapat mempengaruhi ekosistem terumbu karang di Kepulauan Seribu.
Menurut Meliani (2006) konsentrasi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS pada
Musim Barat memiliki kisaran sebesar 1,00-7,13 mg/m3, sedangkan pada Musim
Timur sekitar 0,50-6,36 mg/m3. Hal tersebut mengindikasikan konsentrasi klorofil-a
cenderung lebih tinggi pada Musim Barat daripada Musim Timur.
2.3. Fenomena harmful algae bloom dan kematian massal ikan di Teluk Jakarta Kejadian harmful algae bloom (HAB) diperkirakan telah terjadi sejak lama di
Teluk Jakarta. Pada tahun 1978 telah terjadi ledakan populasi alga jenis Dynophysis
caudata. Pada tahun 1986 dan 1993 telah terjadi ledakan populasi alga jenis
Noctiluca sp yang mengakibatkan kematian massal ikan (Arifin et al., 2003 in
Wouthuyzen, 2006).
Kematian massal ikan yang disebabkan oleh HAB telah terjadi dua kali pada
tahun 2004 (Wouthuyzen, 2006). Kejadian pertama dilaporkan pada bulan Mei 2004
yang terjadi akibat blooming jenis diatom Skeletonema costatum, Thalassiora mala,
dan Chaetoceros pseudocurvicetus, serta jenis dinoflagellata Prorocentrum micans.
Kematian massal ikan yang kedua tercatat terjadi pada bulan Desember 2004 yang
diakibatkan blooming algae jenis Noctiluca (Wouthuyzen , 2006).
Kejadian HAB telah tercatat sebanyak empat kali pada tahun 2005. Kejadian
pertama terjadi pada tanggal 13 April 2005 dan menyebabkan kematian massal ikan
yang disebabkan oleh alga jenis Stenophysis (Gambar 1). Kejadian kedua terjadi
pada tanggal 15 Juni 2005 yang juga menyebabkan kematian massal ikan dan biota
dasar perairan khususnya di Pantai Marina, Pantai Festival, dan Pantai Hotel
Mercure. Kejadian yang ketiga terjadi pada tanggal 5 Agustus 2005. Kejadian ini
disebabkan oleh alga jenis Tricodesnium sp tetapi tidak sampai menyebabkan
kematian massal ikan. Kejadian yang keempat terjadi pada tanggal 16 Oktober 2005
menyebabkan ikan dalam keadaan mabuk. Hal ini berdampak pada perairan sehingga
menyebabkan Hypoxia (kondisi oksigen minim) dan berpengaruh terhadap terumbu
karang dan ikan di Teluk Jakarta dan Kepulauan Seribu (Wouthuyzen, 2006).
Pada tahun 2007 kejadian HAB berlanjut dan terjadi dua kali yaitu pada tanggal 5
April 2007 yang terjadi disekitar pantai Muara Baru, Ancol, dan pantai Karnival.
Sedangkan kejadian kedua pada tanggal 16 November 2007 yang terjadi disekitar
pantai Ancol-Karnival dengan jenis fitoplankton yang mendominasi adalah
Skeletonema costatum dan Chaetoceros sp. Kedua kejadian ini telah menimbulkan
kematian massal ikan di Teluk Jakarta.
Model peringatan dini dari kejadian blooming algae telah dikembangkan oleh
Wouthuyzen (2006) dengan mengelompokan konsenstrasi klorofil-a dari citra satelit
Aqua-MODIS menjadi 3 kondisi, yaitu:
1. Kondisi aman, jika nilai konsentrasi klorofil-a < 5 mg/m3
2. Kondisi siaga, jika nilai konsentrasi klorofil-a berkisar antara 5 mg/m3 dan
kurang dari 10 mg/m3
3. Kondisi bahaya, jika nilai konsentrasi klorofil-a ≥ 10 mg/m3 dan
sebarannya menutupi lebih dari setengah Teluk Jakarta.
Gambar 1. Kematian massal ikan akibat harmful alge bloom pada bulan April dan
Juni 2005 (Wouthuyzen, 2006)
2.4. Estimasi klorofil-a dari satelit
Fitoplankton adalah organisme laut yang melayang dan hanyut dalam air serta
mampu berfotosintesis (Nybakken, 1992). Kemampuan fitoplankton untuk mengubah
zat anorganik menjadi zat organik bergantung kepada cahaya matahari dan pigmen
fotosintesis. Klorofil merupakan pigmen hijau yang terdapat pada fitoplankton untuk
membantu proses fotosintesis. Spektrum cahaya terpenting untuk fotosintesis dan
pertumbuhan fitoplankton adalah cahaya biru. Absorbsi cahaya biru oleh fitoplankton
lebih efektif dibandingkan cahaya hijau, oleh karena itu rata-rata kecepatan proses
fotosintesis dan pertumbuhan fitoplankton lebih tinggi pada spektrum cahaya tersebut
(Wallen and Geenn, 1971 in Yentsch, 1974).
Klorofil-a merupakan pigmen yang paling dominan yang terdapat pada
fitoplankton (Parsons et al., 1977). Oleh karena itu, konsentrasi klorofil-a dapat
digunakan sebagai indikator dari kelimpahan fitoplankton dan potensi organik di
suatu perairan. Klorofil-a memiliki karakteristik spektral yang spesifik karena dapat
mengabsorbsi sinar biru (400-515 nm) secara kuat dan merefleksikan sinar hijau
(515-600 nm) sehingga mempengaruhi warna air laut (Kirk, 1994). Pengamatan
klorofil-a melalui satelit sangat bergantung pada bagaimana klorofil-a mempengaruhi
warna perairan.
Satelit menggunakan sifat pantulan optis air untuk mengidentifikasi klorofil-a.
Namun seringkali pantulan yang didapat tidak hanya murni berasal dari klorofil-a
tetapi juga dipengaruhi oleh komponen lain (Gambar 2). Berdasarkan sifat optiknya
Gordon dan Morel (1983) in IOCCG (2000) membagi kasus air menjadi dua yaitu,
kasus air satu merupakan kondisi dimana fitoplankton mendominasi sifat optik
perairan. Sedangkan pada kasus air dua sifat optik perairan selain dipengaruhi oleh
fitoplankton juga dipengaruhi material terlarut dan yellow substance.
Gambar 2. Faktor yang mempengaruhi pantulan sinar yang diterima oleh satelit
(IOCCG, 2000). a. Hamburan keatas akibat inorganic suspended material, b. Hamburan keatas akibat pantulan molekul air, c. Penyerapan dari yellow substance, d. Pantulan dasar perairan, e. Pantulan keatas akibat fitoplankton
2.4.1. Karakteristik sensor Aqua-MODIS
Sensor MODIS memiliki 36 kanal dengan kisaran spektral panjang gelombang
(0,4 - 14,4 µm). Sebagian besar kanal MODIS memiliki resolusi spasial sebesar 1 km
(29 kanal), tetapi terdapat juga kanal yang memiliki resolusi spasial sebesar 250 m (2
kanal) dan 500 m (5 kanal), dimana 2 kanal pada 500 m dan 1 kanal pada 250 m
memiliki rentang spektral pada daerah tengah sinar tampak (Tabel 3 dan Tabel 4).
Sensor MODIS pertama kali diluncurkan pada tanggal 18 Desember 1999 yang
dibawa oleh satelit Terra dengan spesifikasi teknis untuk mengamati daratan. Pada
tanggal 4 Mei 2002 diluncurkan satelit MODIS yang dibawa oleh satelit Aqua dengan
spesifikasi untuk daerah perairan (Maccherone, 2005).
Tabel 3. Spesifikasi teknis dari satelit Aqua-MODIS (Maccherone, 2005)
Orbit 705 km, 1:30 p.m, ascending node (Aqua), sun-synchronous, near-polar, sirkular
Luas Liputan 2330 km (cross track) dengan lintang 10 derajat lintasan pada nadir
Ukuran 1,0 x 1,6 x 1,0 m Berat 228,7 kg Tenaga 162,5 W (single orbit average) Kuantisasi data 12 bit = 4096
Resolusi Spasial 250 m (band 1-2) 500 m (band 3-7) 1000 m (band 8-36)
Umur desain 6 tahun
Satelit Aqua-MODIS mempunyai orbit polar sun-synchronus, yang artinya satelit
akan melewati tempat-tempat pada lintang dan waktu lokal yang sama. Satelit ini
melintasi equator pada siang hari mendekati pukul 13.30 waktu lokal dan
mengelilingi bumi setiap satu sampai dua hari dengan arah lintasan dari kutub selatan
menuju kutub utara (ascending node) pada ketinggian 705 km (Maccherone, 2005).
2.4.2. Karakteristik sensor SeaWiFS
Satelit SeaWiFS pertama kali dioperasikan pada tanggal 18 September 1997 dan
sejak itu telah memproduksi perkiraan karakteristik bio-optikal dan klorofil-a perairan
global. Satelit SeaWiFS adalah program kerjasama antara NASA-GSFC (National
Aeronautics and Space Administration – Goddard Space Flight Center) dengan OCS
(Orbital Sciences Corporation). Satelit tersebut mengambil data di permukaan bumi
dengan resolusi temporal harian. Sensor SeaWiFS memiliki 8 kanal dalam kisaran
panjang gelombang sinar tampak dengan resolusi spasial 1 km (Tabel 5).
Tabel 4. Spesifikasi dari kanal satelit Aqua-MODIS (Maccherone, 2005)
Kegunaan Utama
Kanal
Panjang
gelombang (nm)
Radiansi Spektral
(W/m2-µm-Sr)
Required
SNR
Resolusi Spasial
Darat/Awan/Aerosols Boundaries
1 620 - 670 21,8 128 250 m 2 841 - 876 24,7 201 250 m
Darat /Awan/Aerosols Properties
3 459 - 479 35,3 243 500 m 4 545 - 565 29,0 228 500 m 5 1230 - 1250 5,4 74 500 m 6 1628 - 1652 7,3 275 500 m 7 2105 - 2155 1,0 110 500 m
Ocean Color/ Firoplankton/ Biogeokimia
8 405 - 420 44,9 880 1000 m 9 438 - 448 41,9 838 1000 m
10 483 - 493 32,1 802 1000 m 11 526 - 536 27,9 754 1000 m 12 546 - 556 21,0 750 1000 m 13 662 - 672 9,5 910 1000 m 14 673 - 683 8,7 1087 1000 m 15 743 - 753 10,2 586 1000 m 16 862 - 877 6,2 516 1000 m
Atmospheric Water Vapor
17 890 - 920 10,0 167 1000 m 18 931 - 941 3,6 57 1000 m 19 915 - 965 15,0 250 1000 m
Surface/Cloud Temperature
20 3.660 - 3.840 0,45(300K) 0.05 1000 m 21 3.929 - 3.989 2,38(335K) 2.00 1000 m 22 3.929 - 3.989 0,67(300K) 0.07 1000 m 23 4.020 - 4.080 0,79(300K) 0.07 1000 m
Atmospheric Temperature
24 4.433 - 4.498 0,17(250K) 0.25 1000 m 25 4.482 - 4.549 0,59(275K) 0.25 1000 m
Cirrus Clouds Water Vapor
26 1.360 - 1.390 6,00 150 1000 m 27 6.535 - 6.895 1,16(240K) 0,25 1000 m 28 7.175 - 7.475 2,18(250K) 0,25 1000 m
Cloud Properties 29 8.400 - 8.700 9,58(300K) 0,05 1000 m Ozone 30 9.580 - 9.880 3,69(250K) 0,25 1000 m Surface/Cloud Temperature
31 10.780 - 11.280 9,55(300K) 0,05 1000 m 32 11.770 - 12.270 8,94(300K) 0,05 1000 m
Cloud Top Altitude
33 13.185 - 13.485 4,52(260K) 0,25 1000 m 34 13.485 - 13.785 3,76(250K) 0,25 1000 m 35 13.785 - 14.085 3,11(240K) 0,25 1000 m 36 14.085 - 14.385 2,08(220K) 0,35 1000 m
SNR : Signal-to-Noise-Ratio
Menurut McClain et al. (1998) harapan tingkat akurasi SeaWiFS dalam
pendugaan konsentrasi klorofil-a adalah 65 % untuk kasus perairan satu (reflektansi
didominasi penyerapan pigmen). Supaya data hasil observasi satelit lebih akurat maka
sekarang telah dikembangkan koreksi (reprocessing) terhadap matahari dan bulan
dengan kalibrasi dataset pada 765 nm dan 865 nm. Kalibrasi terhadap matahari
dilakukan secara harian dengan tujuan untuk mendeteksi perubahan yang terjadi di
instrumen secara tiba-tiba (bukan kalibrasi jangka panjang). Sedangkan kalibrasi
terhadap bulan dilakukan secara bulanan dengan cara merotasi satelit dan melakukan
Scanning terhadap bulan yang mempunyai reflektansi konstan.
Tabel 5. Karaktersitik sensor SeaWiFS (NASA, 1998)
Spesifikasi SeaWiFS Kanal Panjang gelombang (λ) 1 402-422 nm 2 433-453 nm 3 480-500 nm 4 500-520 nm 5 545-565 nm 6 660-680 nm 7 745-785 nm 8 845-885 nm Sensor Tipe orbit Sun synchronous di 705 km Periode orbital 99 menit Resolusi temporal 1 hari Lebar sapuan 2,801 km LAC/HRPT (58.3o) Lebar sapuan 1.502 km GAC (45o) Resolusi spasial 1,1 km LAC, 4.5 km GAC Transfer data real time 665 kbps
2.4.3. Perbandingan sensor Aqua-MODIS dan SeaWiFS
Perbedaan jenis sensor dapat menyebabkan perbedaan hasil pengukuran. Werdell
(2004) telah membandingkan produk konsentrasi klorofil-a dari sensor Aqua-MODIS
dan SeaWiFS berdasarkan nilai radiansi, ketersediaan band, koreksi out of band, dan
algoritma pendugaan klorofil-a (Tabel 6)
Tabel 6. Perbandingan produk klorofil-a dari sensor Aqua-MODIS dan SeaWiFS
(Werdell, 2004).
Perbedaan Keterangan Solusi operasi Normalisasi Lw (Nilai Radiansi)
Terdapat beberapa metode untuk koreksi sensor berdasarkan kedudukan matahari dan kondisi atmosfer, seperti koreksi Wang Fresnel, koreksi Morel-Gothic-R, Koreksi Morel f/Q
Sensor SeaWiFS mengadopsi koreksi dengan metode Wang Fresnel, sedangkan Aqua-MODIS menggunakan metode Morel-Gothic-R dan f/Q
Ketersediaan Kanal/Band
Band yang digunakan bersamaan dalam menghasilkan produk klorofil-a di kedua sensor adalah panjang gelombang 412 nm dan 443 nm (SeaWiFS band 1 dan 2, Aqua-MODIS band 8 dan 9)
Semua proses operasi SeaWiFS dan Aqua-MODIS menggunakan koreksi out-of-band.
Koreksi out-of-band
Normalisasi dilakukan untuk menghilangkan efek spektral di nLw (λ). Dengan asumsi pendugaan terjadi di kasus air satu. Sedangkan untuk kasus air dua nilai nLw sangat beragam
Setelah proses normalisasi kanal 412 dan 443 nm akan sangat identik dengan kasus air satu
Algoritma pendugaan klorofil-a
Algoritma OC4v4 menduga maksimum dengan menggunakan kanal 443, 490 dan 510 nm. Sedangkan algoritma OC3M menggunakan kanal 443 dan 488 nm.
Algoritma OC4v4 digunakan untuk sensor SeaWiFS sedangkan OC3M untuk sensor Aqua-MODIS (O’Reilly et al., 2000)
3. METODOLOGI
3.1. Lokasi dan waktu penelitian
Lokasi penelitian adalah Teluk Jakarta dengan koordinat 5o55’30” LS-6o07’00” LS
dan 106o42’30” BT -106o59’30” BT (Gambar 3). Variabilitas konsentrasi klorofil-a
berdasarkan data satelit ditentukan melalui ekstraksi konsentrasi klorofil-a dari lokasi
A dan B yang dipilih berdasarkan pertimbangan dapat mewakili daerah Teluk Jakarta.
Ukuran piksel lokasi A dan B adalah 2 x 2 piksel dengan resolusi 9 x 9 km2 sehingga
luasan tiap area masing-masing adalah 324 km2. Pemilihan kedua lokasi ekstraksi
klorofil-a ini juga berdasarkan pertimbangan untuk membedakan pengaruh tak
langsung dari aliran sungai (lokasi A) dan pengaruh langsung dari aliran sungai
(lokasi B). Letak geografis lokasi A adalah 5o33’21”LS - 5o37’44” LS dan
106o47’24” BT-106o52’12” BT, sedangkan untuk letak geografis lokasi B adalah
5o57’7” LS – 5o59’38 LS dan 106o47’24” BT-106o52’12” BT (Gambar 3).
Periode pengamatan variabilitas klorofil-a berdasarkan data satelit adalah
September 1997- September 2007. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium
Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis, Departemen Ilmu dan Teknologi
Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Gambar 3. Lokasi Penelitian Teluk Jakarta. Kotak A dan B merupakan daerah ekstraksi citra satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS level 3 dengan area 18 x 18 km (2 x 2 piksel). Simbol segitiga berwarna merupakan stasiun pengukuran parameter kualitas perairan yang dilakukan P2O-LIPI.
3.2. Alat dan bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data citra satelit komposit
level 3 bulanan beresolusi 9 x 9 km dari Aqua-MODIS periode Juli 2002-Desember
2007 dan SeaWiFS periode bulan September 1997 – Desember 2007 yang diambil
dari situs www.oceancolor.gsfc.nasa.gov. Selain itu digunakan pula data kualitas
perairan hasil pengukuran lapangan P2O-LIPI (4 Maret 2004-28 November 2004).
Sebagai data penunjang digunakan data Suhu Permukaan Laut (SPL) dari sensor
AVHRR melalui situs http://poet.jpl.nasa.gov, data arah dan kecepatan angin harian
serta data curah hujan harian dari stasiun maritim BMG Tanjung Priok.
Ekstraksi dan penghitungan konsentrasi klorofil-a dari satelit dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak pendukung pengolah citra satelit SeaDAS 5.2
(SeaWiFS DAta Set) yang berjalan dibawah sistem operasi linux versi Ubuntu 7.0.
Hal ini dengan alasan perangkat lunak ini menggunakan algoritma khusus untuk
menghitung konsentrasi klorofil-a dari citra satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS.
Penghitungan data arah dan kecepatan angin menggunakan program WRPLOT dari
situs http://www.weblakes.com, sedangkan analisis statistika menggunakan program
STATISTIA 6.0.
3.3. Metode pengolahan data
Proses pengolahan terdiri dari beberapa bagian seperti pengambilan data insitu
kualitas perairan, pengumpulan data klimatologi (curah hujan, arah dan kecepatan
angin) dari stasiun BMG Tanjung Priok, dan pengolahan data satelit (SeaWiFS,
Aqua-MODIS dan AVHRR) seperti tersaji pada Gambar 4.
Gambar 4. Diagram alir proses pengolahan data
Pengukuran parameter fisika kualitas perairan in situ yang dilakukan oleh P2O-
LIPI meliputi suhu permukaan laut (SPL) dan salinitas yang diukur dengan digital
termometer dan CTD (Conductivity Temperature Depth). Pengukuran parameter
biologi kualitas perairan dilakukan di laboratorium P2O-LIPI. Sampel dari air laut
sebanyak 1000 ml ditempatkan dalam botol plastik kemudian disimpan dalam kotak
Mulai
Aqua-MODIS Level 3
SeaWiFS Level 3
AVHRR (SPL) Level 3
Stasiun BMG (Curah hujan dan Angin)
Ekstraksi central pixel klorofil-a dan SPL di
lokasi A dan B
Algoritma OC3M (MODIS) dan
OC4v4
Algoritma pathfinder v.5
Distribusi temporal
Analisis Time series (PSD)
Pembahasan
Selesai
Data insitu P2O-LIPI
tertutup rapat yang diberi es. Setelah itu sebanyak 200 ml dari air sampel diambil dan
diukur konsentrasi klorofil-a dan faeofitin-a yang dinyatakan dalam μg/l dengan cara
menyaring sampel tersebut melalui filter fiber glass (GF/C). Klorofil-a yang tesaring
dalam filter tersebut kemudian diekstraksi menggunakan 8-10 ml aseton 90 %
selama 20-24 jam. Setelah itu sampel disentrifugasi dengan kecepatan 2000-2500
RPM, dan dibaca menggunakan Turner Flourometer Model 450. Prosedur
pengukuran klorofil-a mengikuti metode baku Strickland dan Parson (1972) in
Wouthuyzen (2006)
Proses pengolahan data konsentrasi klorofil-a dari satelit menggunakan perangkat
lunak SeaDAS 5.2 yang menyediakan fasilitas untuk memproses data citra Aqua-
MODIS dan SeaWiFS level 3 dengan sekaligus melakukan koreksi geografis, koreksi
atmosferik dan langsung menerapkan algoritma bio-optikal untuk menghitung
konsentrasi klorofil-a. Algoritma yang digunakan untuk menduga konsentrasi
klorofil-a dari citra Aqua-MODIS adalah OC3M (Ocean Chlorophyll 3-band
algorithm MODIS) dan untuk citra SeaWiFS menggunakan OC4v4 (Ocean
Chlorophyll 4-band algorithm version 4).
Algoritma pendeteksi klorofil-a ini dibuat berdasarkan pengambilan data insitu
SeaBAM dengan karakteristik dataset sebagai berikut (O'Reilly et al., 2000) :
1. Sebagian besar data berasal dari case one water dan perairan non polar.
2. Nilai konsentrasi klorofil-a yang didapat dari perairan oligotropik sebagian
besar bernilai kurang dari 0,05 mg/m3 dan dari daerah perairan eutropik
memiliki nilai lebih dari 3 mg/m3.
3. Nilai klorofil-a insitu didapat dari pengukuran florometrik dan HPLC (High
Performance Liquid Chromatography).
4. Terjadi pergesaran dan penyesuaian nilai Rrs (λ) (radiansi) dari sensor
SeaWiFS dan Aqua-MODIS.
Algoritma OC4v4 untuk SeaWiFS dikembangkan melalui pengambilan data
SeaBAM berjumlah 2853 dataset menggunakan pendugaan ordo Single polynomial
Function dengan nilai reflektansi Rrs 443555 , Rrs 490
555 , Rrs 510555 . Algoritma OC4v4 ini
menggunakan nilai tertinggi dari rasio kanal 443 nm, 490 nm dan 510 nm terhadap
kanal 555 nm untuk menentukan nilai konsentrasi klorofil-a. Persamaan algoritma
OC4v4 (O'Reilly et al., 2000) dapat ditulis sebagai berikut :
Ca = 10432 532,1649,0930,1067,3366,0 RRRR −++−
…..……………(1)
R = log10 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛>⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛>⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛)555()510(
)555()490(
)555()443(
RrsRrs
RrsRrs
RrsRrs ………………….(2)
Keterangan : Ca = Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
R = Rasio reflektansi
Rrs = Remote sensing reflectance
Algoritma OC3M untuk Aqua-MODIS menggunakan pengukuran in situ yang
sama tetapi menggunakan rasio perbandingan kanal yang berbeda. Algoritma ini
menggunakan nilai tertinggi dari rasio kanal 443 nm dan 488 nm terhadap 551 nm
dengan persamaan sebagai berikut (O'Reilly et al., 2000) :
Ca = 10 432 403,1659,0457,1753,2283,0 RRRR −++−
…..……….(3)
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛>⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛=
(551)
(488)
(551)
(443)
RrsRrs
RrsRrs
R 10log …….………………………(4)
Keterangan : Ca = Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
R = Rasio reflektansi Rrs = Remote sensing reflectance
3.4. Pengolahan suhu permukaan laut dari satelit
Suhu Permukaan Laut (SPL) dihasilkan dari satelit NOAA-AVHRR (National
Oceanic and Atmospheric Administration-Advanced Very High Resolution
Radiometer) dengan menggunakan algoritma pathfinder v5. Algoritma ini dibuat
dengan tujuan menyediakan data SPL time series GAC (Global Area Coverage)
dengan resolusi spasial 4 x 4 km2 (Kilpatrick et al., 1998). Satelit yang digunakan
untuk memproduksi SPL dengan algoritma pathfinder v5 adalah NOAA 9, NOAA
11, NOAA 14, NOAA 16, NOAA 17 dan NOAA 18.
Algoritma SPL pathfinder v5 merupakan modifikasi dari algoritma SPL Non
Linier (NLSST) yang dibuat berdasarkan perbedaan nilai suhu kecerahan pada kanal
4 dan 5 (T4-T5). Koefisien algoritma (T4-T5) dihitung berdasarkan 2 kelompok uap
air yaitu, T4-T5 ≤ 0,7oC dan T4-T5 > 0,7oC (Kilpatrick et al., 2001; Evans dan
Podestà, 1998).
SPL = )54)(1)(sec()54(4 TTqdSPLTTcbTa guess −−+−++ ….….(5)
Keterangan : a, b, c, dan d = koefisien determinasi regresi linier pada data base SPL
in situ hasil mooring dan buoy dengan resolusi spasial antar pengukuran
0,1o dan resolusi temporal tidak lebih dari 30 menit. SPLguess merupakan
nilai perkiraan pertama SPL dari Reynolds OISST dan q merupakan
sudut zenith dari satelit.
Pengolahan SPL Teluk Jakarta dari AVHRR menggunakan menu siang hari (day
time) pada situs http://poet.jpl.nasa.gov. Hal ini dilakukan agar mendapatkan SPL
yang sama waktunya dengan nilai konsentrasi klorofil-a dari sensor SeaWiFS dan
Aqua-MODIS. Nilai overall quality level yang digunakan saat memproses SPL Teluk
Jakarta adalah 4 (0-7) sehingga didapatkan banyak piksel kategori baik dengan skala
global dilokasi tersebut.
3.5. Analisis deret waktu
Variabilitas konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta secara temporal dapat
diperjelas dengan melihat periodisitas data yang dominan. Hal tersebut didapat
dengan menghitung Power Spectral Density (PSD). Sebelumnya data konsentrasi
klorofil-a diubah domainnya dari berbasis waktu menjadi berbasis frekuensi dengan
metode Fast Fourier Transform (FFT) (Bendat dan Pierson, 1986 in Rauf, 2007)
dengan persamaan :
X(fk) = ( )( )∑−
=
−Δ1
0
/**2*expN
nn NnkiXt π ………………………(6)
Nilai FFT tersebut dapat diketahui nilai fungsi spektrumnya dengan
menggunakan rumus :
Sxx(fk) = ( )( ) ( )[ ]2
1*/1 ∑
=
ΔN
ifkXtN ……………………………….(7)
dimana : N = jumlah data
n = jumlah data setiap I data (n= 1,2,3,4,5,………N-1)
i = √-1 (bilangan imajiner)
fk = menunjukkan frekuensi ke-k (1≤k≤N)
∆t = beda waktu pengambilan data
Sxx(fk) = fungsi spektrum pada frekuensi ke-k (fk)
X(fk) = fungsi Fast Fourier Transform pada frekuensi ke-k (fk)
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Distribusi dan variabilitas konsentrasi klorofil-a
Berdasarkan hasil analisis data SeaWiFS, konsentrasi klorofil-a rata-rata bulanan
untuk lokasi A periode September 1997-Desember 2007 memiliki nilai terendah 0,17
mg/m3 (Des 2001) dan tertinggi 1,22 mg/m3 (Feb 2006) dengan nilai rata-rata adalah
0,46 mg/m3 dan simpangan baku 0,18 (Gambar 5, Tabel 7). Hasil analisis konsentrasi
klorofil-a dari Aqua-MODIS pada lokasi yang sama periode Juli 2002-Desember
2007 menunjukan fluktuasi konsentrasi klorofil-a terendah sebesar 0,18 mg/m3 (Nov
2004) dan tertinggi sebesar 0,93 mg/m3 (Jan 2004) dengan nilai rata-rata sebesar 0,42
mg/m3 dan simpangan baku 0,17 (Gambar 5, Tabel 8). Terdapat beberapa kekosongan
data terutama pada Musim Barat yang disebabkan derajat penutupan awan yang
tinggi di Teluk Jakarta pada musim tersebut. Menurut Suprapto dan Kustiyo (1999) in
Gaol (2003) derajat tutupan awan rata-rata dalam satu tahun di sekitar pulau Jawa
adalah 70%, sedangkan pada kondisi cerah 30%.
Estimasi Konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta untuk lokasi B dari satelit
SeaWiFS untuk periode yang sama dengan lokasi A memiliki nilai terendah 1,10
mg/m3 (Okt 2004) dan tertinggi 16,20 mg/m3 (Jul 2005) dengan rata-rata konsentrasi
klorofil-a sebesar 5,28 mg/m3 dan simpangan baku 3,25 (Gambar 6, Tabel 9).
Estimasi konsentrasi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS pada daerah dengan kurun
waktu yang sama dengan lokasi A menunjukan fluktuasi nilai konsentrasi klorofil-a
terendah dengan nilai 0,58 mg/m3 (Des 2003) dan tertinggi 13,95 mg/m3 (Apr 2004)
dengan rata-rata konsentrasi klorofil-a sebesar 4,77 mg/m3 dan simpangan baku 2,98
(Gambar 6, Tabel 10).
Pada pengamatan variabilitas konsentrasi klorofil-a Teluk Jakarta lokasi B
terdapat kecocokan kejadian dimana nilai konsentrasi klorofil-a dari satelit SeaWiFS
pada bulan Mei 2004 (9,94 mg/m3) tinggi bercocokan dengan kejadian meledaknya
populasi mikroalga berbahaya Harmful Algae Bloom (HAB) pada bulan Mei 2004
dan bulan Juli 2005 (16,20 mg/m3) dengan kejadian HAB pada bulan Agustus 2005.
Data dari Aqua-MODIS bulan April 2004 (13,95 mg/m3) dan Desember 2004 (13,94
mg/m3) berkecocokan dengan kondisi HAB pada bulan yang sama dan menyebabkan
terjadinya kematian massal ikan di Teluk Jakarta (Wouthuyzen, 2006).
Kekosongan data lebih banyak terjadi pada lokasi B dibandingkan lokasi A yang
kemungkinan terjadi akibat derajat penutupan awan yang tinggi pada Musim Barat
dan Musim Peralihan II. Selain itu proses tumpang tindih darat (landmasking) pada
pengolahan data SeaWiFS dan Aqua-MODIS level 3 (resolusi 9 km) diprogram
SeaDAS 5.2 diduga turut menambah kekosongan data pada lokasi B yang lebih
berdekatan dengan daratan dibandingkan lokasi A.
Secara umum pada kedua lokasi (A dan B) di Teluk Jakarta ditemukan dua pola
variabilitas konsentasi klorofil-a yaitu kecenderungan nilai konsentrasi klorofil-a
yang tinggi pada Musim Barat dan Musim Timur, sedangkan nilai-nilai relatif rendah
terjadi pada Musim Peralihan I dan II.
Gambar 5. Variasi temporal klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi A
Gambar 6. Variasi temporal klorofil-a di Teluk Jakarta lokasi B
Tabel 7. Konsentrasi klorofil-a dari citra SeaWiFS di Teluk Jakarta lokasi A
Bulan Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Jan ND 0.30 0.52 0.67 0.48 0.67 0.60 ND 0.69 0.55 0.36 0.54 Feb ND 0.22 0.59 ND 0.55 0.48 0.84 0.58 0.50 1.22 0.53 0.61 Mar ND 0.31 0.42 0.41 0.36 0.49 0.64 0.37 0.86 0.95 0.38 0.52 Apr ND 0.24 0.34 0.29 0.27 0.27 0.25 0.22 0.37 0.25 0.36 0.28 Mei ND 0.35 0.22 0.32 0.26 0.28 0.30 0.33 0.50 0.20 0.27 0.30 Jun ND 0.34 0.68 0.62 0.56 0.67 0.74 0.39 0.66 0.74 0.83 0.62 Jul ND 0.34 0.59 0.65 0.57 0.58 0.58 0.49 0.60 0.68 0.64 0.57 Ags ND 0.43 0.51 0.55 0.39 0.45 0.34 0.53 0.52 0.57 0.58 0.49 Sep 0.36 0.45 0.59 0.51 0.36 0.46 0.41 0.38 0.40 0.50 0.50 0.45 Okt 0.25 0.43 0.42 0.35 0.18 0.26 0.51 0.27 0.29 0.43 0.44 0.35 Nov 0.25 0.48 0.39 0.55 0.20 0.27 0.31 ND 0.48 0.27 0.35 0.36 Des 0.25 0.36 0.72 0.52 0.17 0.37 0.71 0.67 0.69 0.31 0.46 0.48 Ket : ND = No Data (Tidak ada data)
Tabel 8. Konsentrasi klorofil-a dari citra Aqua-MODIS di Teluk Jakarta lokasi A
Bulan Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Jan ND 0.55 0.93 0.62 0.42 0.31 0.57 Feb ND ND 0.63 ND 0.87 0.61 0.71 Mar ND 0.66 0.34 0.30 0.67 0.36 0.47 Apr ND 0.26 0.23 0.28 0.26 0.26 0.26 Mei ND 0.35 0.31 0.41 0.22 0.27 0.31 Jun ND 0.68 0.27 0.57 0.53 0.71 0.55 Jul 0.52 0.52 0.42 0.47 0.54 0.54 0.50 Ags 0.33 0.33 0.42 0.42 0.56 0.51 0.43 Sep 0.40 0.34 0.29 0.34 0.41 0.42 0.37 Okt 0.21 ND 0.22 0.27 0.30 0.48 0.30 Nov ND 0.25 0.18 0.26 0.22 0.29 0.24 Des 0.360 0.55 ND 0.67 0.32 0.38 0.46
Ket : ND = No Data (Tidak ada data)
Tabel 9. Konsentrasi klorofil-a dari citra SeaWiFS di Teluk Jakarta lokasi B
Bulan Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Jan ND 1.45 10.38 ND ND 10.29 7.43 10.48 11.26 ND 8.24 8.50 Feb ND 4.29 ND ND 1.97 15.68 ND 4.83 6.85 10.08 5.36 7.01 Mar ND 3.94 2.49 1.83 7.08 10.09 9.49 3.01 3.32 4.76 4.55 5.06 Apr ND 4.99 2.70 10.34 9.39 4.73 4.69 8.67 1.98 9.14 9.58 6.62 Mei ND 6.03 5.93 5.66 4.46 5.46 3.70 9.99 5.55 10.47 8.29 6.55 Jun ND 6.47 3.42 2.13 7.00 2.81 2.89 4.72 12.28 3.49 8.34 5.36 Jul ND 4.45 6.05 4.71 4.00 6.15 3.35 3.07 16.20 4.80 3.35 5.61 Ags ND 4.84 2.46 3.35 3.22 4.20 2.32 2.31 4.19 4.38 3.12 3.44 Sep 2.90 3.94 2.31 3.97 3.74 2.79 2.72 2.26 7.31 3.28 2.63 3.44 Okt 1.11 11.98 ND ND 4.53 ND 1.86 1.10 6.70 1.71 1.60 3.82 Nov 1.11 4.47 4.46 5.28 13.84 ND ND ND 3.54 1.40 6.38 5.06 Des 2.45 3.11 1.36 2.77 10.04 4.39 5.45 3.04 ND 4.11 ND 4.08 Ket : ND = No Data (Tidak ada data)
Tabel 10. Konsentrasi klorofil-a dari citra Aqua-MODIS di Teluk Jakarta lokasi B
Bulan Konsentrasi klorofil-a (mg/m3)
2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Jan ND 6.87 3.58 ND ND 5.02 5.16 Feb ND ND 6.11 1.00 6.54 ND 4.55 Mar ND 3.99 3.16 5.76 4.95 1.16 3.80 Apr ND 3.56 13.95 3.29 1.14 6.01 5.59 Mei ND 9.46 2.88 3.11 5.70 3.40 4.91 Jun ND 2.34 7.44 9.11 3.04 7.04 5.79 Jul 1.60 5.07 3.88 5.08 6.18 5.95 4.62 Ags 5.14 1.81 7.13 4.47 3.77 3.44 4.29 Sep 1.15 7.85 2.29 2.17 2.24 3.82 3.25 Okt ND ND 3.94 7.13 1.70 ND 4.25 Nov ND 4.67 ND ND 2.67 11.57 6.30 Des 6.84 0.58 13.94 1.99 ND ND 5.84
Ket : ND = No Data (Tidak ada data)
Pendugaan konsentrasi klorofil-a untuk lokasi A dan B dari satelit SeaWiFS
dengan menggunakan algoritma OC4v4 secara umum cenderung menghasilkan nilai
duga yang lebih tinggi (over estimate) daripada satelit Aqua-MODIS dengan
algoritma OC3M dengan rata-rata perbedaan konsentrasi klorofil-a 0,035 mg/m3
(lokasi A) dan 0,516 mg/m3 (lokasi B) perbulannya. Hal ini mungkin terjadi karena
adanya perbedaan algoritma dan sensitivitas sensor kedua satelit tersebut dalam
menduga konsentrasi klorofil-a.
Berdasarkan analisis data spasial, secara umum konsentrasi klorofil-a di lokasi B
jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan lokasi A baik yang diduga menggunakan
satelit SeaWiFS maupun Aqua-MODIS. Pada lokasi B rentang konsentrasi klorofil-a
dari SeaWiFS adalah 1,10-16,20 mg/m3 dan dari Aqua-MODIS adalah 0,58-13,95
mg/m3. Sedangkan kisaran konsentrasi klorofil-a daerah A dari SeaWiFS adalah 0,17-
1,22 mg/m3 dan dari Aqua-MODIS adalah 0,18-0,93 mg/m3. Peningkatan konsentrasi
klorofil-a khususnya di lokasi B (daerah dekat pantai) secara umum mengikuti pola
peningkatan jumlah curah hujan atau jumlah debit sungai yang bermuara ke Teluk
Jakarta.
Nilai konsentrasi klorofil-a yang relatif tinggi pada Musim Barat dan Musim
Timur pada wilayah Teluk Jakarta berdasarkan data satelit SeaWiFS dan Aqua
MODIS serta nilai konsentrasi klorofil-a yang relatif rendah pada Musim Peralihan
sesuai dengan pola hasil pengukuran konsentrasi klorofil-a in situ yang dilakukan
oleh Wouthuyzen (2006) (Gambar 7). Secara khusus tingginya konsentrasi klorofil-a
pada Musim Timur diduga disebabkan oleh pengadukan nutrien dari perairan yang
lebih dalam ke permukaan (upwelling). Kejadian ini diindikasikan dengan rendahnya
SPL dan tingginya salinitas pada tanggal 21 Juni 2004 (Gambar 8 dan 9).
Gambar 7. Rata-rata dan simpangan baku dari konsentrasi klorofil-a berdasarkan data insitu P2O-LIPI (Wouthuyzen, 2006)
Gambar 8. Rata-rata dan simpangan baku dari suhu permukaan laut berdasarkan data insitu P2O-LIPI (Wouthuyzen, 2006)
Gambar 9. Rata-rata dan simpangan baku dari salinitas berdasarkan data insitu P2O-
LIPI (Wouthuyzen, 2006)
4.2. Faktor-faktor yang mempengaruhi variabilitas konsentrasi klorofil-a
Berdasarkan hasil analisis data curah hujan yang diperoleh dari stasiun BMG
Tanjung Priok, secara umum curah hujan tertinggi terjadi pada Musim Barat dan
terendah pada Musim Timur setiap tahun. Curah hujan tertinggi terjadi pada bulan
Januari 2002 sebesar 813,50 mm sedangkan curah hujan terendah biasanya terjadi
pada bulan Juni-Agustus (0 mm). Rata-rata curah hujan perbulan adalah 138,44 mm
dengan simpangan baku 154,4 (Gambar 10). Pola curah hujan yang tinggi pada
Musim Barat secara umum diikuti dengan pola konsentrasi klorofil-a yang relatif
tinggi pada Musim ini di Teluk Jakarta sehingga diduga curah hujan berpengaruh
secara langsung terhadap sebaran konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta. Curah hujan
yang tinggi akan meningkatkan kandungan nutrien dari deposisi atmosfer maupun
aliran sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta.
Kecepatan angin pada Musim Barat secara umum relatif lebih tinggi
dibandingkan dengan musim lainnya (Gambar 10). Hal ini dapat membantu
terjadinya percampuran nutrien dari perairan bawah ke permukaan (vertical mixing)
sehingga kandungan nutrient dipermukaan menjadi lebih tinggi dan mengakibatkan
peningkatan konsentrasi klorofil-a pada Musim Barat .
Sedangkan pada Musim Peralihan I dan II kecepatan angin relatif rendah. Pada
Musim Peralihan I kecepatan angin memiliki rentang (0,38-3,68 m/s) dengan rata-rata
sebesar 2,12 m/s. Pada Musim Peralihan II kecepatan angin memiliki kisaran (0,64-
5,62 m/s) dengan rata-rata 2,13 m/s. Relatif rendahnya kecepatan angin pada Musim
Peralihan ini diduga tidak cukup membantu untuk terjadinya proses vertical mixing
sehingga kandungan nutrien di permukaan tidak meningkat.
Pada Musim Timur kecepatan angin juga relatif rendah berkisar (0,78-2,86 m/s)
dengan rata-rata sebesar 2,02 m/s tetapi arah dominan cenderung konstan yang
berasal dari Timur (Gambar 11). Namun demikian, berdasarkan hasil analisis data
SPL dari satelit NOAA AVHRR ditemukan bahwa secara umum suhu permukaan
laut rata-rata pada bulan Juli relatif lebih rendah dari bulan-bulan sebelum dan
sesudahnya (Gambar 12). Hal ini mengindikasikan terjadinya proses upwelling di
Teluk Jakarta. Hasil satelit ocean color juga memperlihatkan meningkatnya
konsentrasi klorofil-a pada Musim Timur ini.
Secara umum pola SPL juga cenderung rendah pada Musim Barat. Hal ini diduga
terkait dengan relatif tingginya curah hujan dan kecepatan angin pada Musim Barat di
Teluk Jakarta (Gambar 12). Hasil ini sesuai dengan temuan Ilahude (1995) yang
menyatakan relatif rendahnya SPL di Teluk Jakarta pada Musim Barat disebabkan
oleh tingginya curah hujan dan tingginya kecepatan angin pada musim ini.
Gambar 10. Curah hujan dan kecepatan angin di Teluk Jakarta berdasarkan data stasiun BMG Tanjung Priok
Gambar 11. Variasi temporal suhu permukaan laut dari sensor AVHRR di Teluk Jakarta wilayah A dan B
(a) Desember (b) Januari (c) Februari
(d) Maret (e) April (f) Mei
(g) Juni (h) Juli (i) Agustus
(j) September (k) Oktober (l) November
Gambar 12. Mawar angin di Teluk Jakarta periode 1997-2007, Musim Barat (a,b,c), Musim Peralihan 1 (d,e,f), Musim Timur (g,h,i), Musim Peralihan 2 (j,k,l)
4.3. Spektrum densitas energi konsentrasi klorofil-a
Pola fluktuasi yang digambarkan oleh sebaran temporal konsentrasi klorofil-a
kadang tidak jelas sehingga sulit untuk mengetahui periode fluktuasi dari data.
Oleh karena itu perlu dihitung spektrum densitas energi guna mendapatkan
periode fluktuasi dari data tersebut. Spektrum densitas energi klorofil-a di Teluk
Jakarta lokasi A periode September 1997-Desember 2007 dari satelit SeaWiFS
menunjukan nilai spektrum yang paling berpengaruh adalah 5,91 bulan. Sinyal
tersebut menunjukan pengaruh musiman sangat dominan (3-6 bulan). Disamping
itu juga terdapat sinyal tahunan (15,50 bulan) dan sinyal interannual (41,34
bulan) yang mungkin disebabkan oleh faktor el nino atau la nina (Gambar 13.a).
Spektrum densitas energi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS dilokasi yang sama
periode Juli 2002-Desember 2007 menunjukan adanya sinyal spektrum yang
dominan pada periode 6,0 bulan yang termasuk sinyal musiman. Selain itu juga
terdapat sinyal tahunan yang ditunjukan oleh periode 13,20 bulan (Gambar 13.b).
Perhitungan spektrum densitas energi klrofil-a dari satelit SeaWiFS di Teluk
Jakarta lokasi B dengan rentang waktu yang sama dengan lokasi A ditemukan
terdapat sinyal dominan pada periode 12,20 bulan yang merupakan sinyal
tahunan. Selain itu juga terdapat beberapa sinyal musiman lain yang tidak terlalu
dominan (4,51 bulan dan 7,18 bulan) dan juga terdapat sinyal interannual (20,33
bulan dan 40,67 bulan)yang mungkin disebabkan oleh faktor yang sama dengan
lokasi A seperti el nino dan la nina (Gambar 14.a).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Period
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Spe
ctra
l Den
sity
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Period (bulan)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Spe
ctra
l Den
sity
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
(a) (b) Gambar 13. Spektrum densitas energi konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta
lokasi A : (a) SeaWiFS (b) Aqua-MODIS
Spektrum densitas energi klorofil-a dari satelit Aqua-MODIS di Teluk Jakarta
lokasi B dengan periode Juli 2002-Desember 2007 menunjukan sinyal dominan
pada pada periode 2,13 bulan yang menunjukan sinyal musiman. Selain periode
tersebut sinyal musiman juga ditunjukan oleh periode 3,56 bulan , 4,92 bulan dan
7,11 bulan. (Gambar 14.b).
Perbedaan sinyal dominan pada perhitungan spektrum densitas energi di
lokasi B antara data SeaWiFS dan Aqua-MODIS diperkirakan terjadi akibat
perbedaan rentang waktu antara data SeaWiFS dengan Aqua-MODIS yang terpaut
jauh. Selain itu tingginya anomali konsentrasi klorofil-a di lokasi B akibat
letaknya yang berdekatan dengan sungai-sungai mengakibatkan terjadinya
perbedaan dalam penghitungan sinyal dominan antara kedua satelit tersebut.
5,91
15,50 41,34 4,04
6,00
13,20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Period (bulan)
0
10
20
30
40
50
60
70
80S
pect
ral D
ensi
ty
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Period (bulan)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Spe
ctra
l Den
sity
0
10
20
30
40
50
60
70
80
(a) (b) Gambar 14. Spektrum densitas energi konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta
lokasi B: (a) SeaWiFS (b) Aqua-MODIS
12,20
7,18
4,51
20,33
40,67
2,13
4,92
3,56
7,11
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan analisis temporal, secara umum konsentrasi klorofil-a maksimum
terjadi pada Musim Barat (Des-Feb) dan minimum terjadi pada Musim Peralihan I
dan II (Apr-Mei; Sep-Okt). Hal ini diduga terkait dengan curah hujan dan
kecepatan angin yang maksimum terjadi pada Musim Barat. Pada Musim Timur
juga ditemukan nilai konsentrasi klorofil-a yang relatif tinggi dan diduga
disebabkan oleh faktor upwelling yang diindikasikan dengan rendahnya suhu
permukaan laut pada musim ini.
Estimasi pendugaan konsentrasi klorofil-a dari SeaWiFS cenderung over
estimate terhadap pendugaan dari Aqua-MODIS dengan rata-rata perbedaan
perbulan sebesar 0,035 mg/m3 (lokasi A) dan 0.516 mg/m3 (lokasi B). Hal ini
diduga diakibatkan terdapat perbedaan algoritma dan sensitivitas kedua sensor
tersebut dalam menduga konsentrasi klorofil-a.
Berdasarkan analisis data spasial, secara umum konsentrasi klorofil-a di lokasi
B jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan lokasi A baik yang diduga
menggunakan satelit SeaWiFS maupun Aqua-MODIS. Peningkatan konsentrasi
klorofil-a didaerah pesisir cenderung mengikuti pola curah hujan sehingga diduga
curah hujan mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap
peningkatan konsentrasi klorofil-a di wilayah pesisir Teluk Jakarta.
Berdasarkan spektrum densitas energi, variabilitas konsentrasi klorofil-a di
Teluk Jakarta dipengaruhi oleh faktor musiman, tahunan dan interannual. Terjadi
perbedaan sinyal dominan pada lokasi B dari satelit Aqua-MODIS dan SeaWiFS
yang diduga akibat tingginya anomali konsentrasi klorofil-a di lokasi tersebut.
5.2. Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap kecenderungan konsentrasi
klorofil-a yang relatif tinggi pada Musim Timur dengan faktor oseanografi fisika
yang lebih lengkap seperti salinitas dan arus laut.
DAFTAR PUSTAKA
Arifin, Z. 2004. Local Millennium Ecosystem Assessment: Condition and Trends
of the Greater Jakarta Bay Ecosystem. Research Center of Oceanography-LIPI. The Ministry of Environment, Republic of Indonesia. 30 pp
Damar, A. 2001. Jakarta Bay: The Nutrients, Chlorophyll a and Primary
Production. Forschungs-und Technologiezentrum-Westküste, Hafentörn, D-25761, Büsum, Germany.
Evans, R and G. Podestà. 1998. Pathfinder sea surface temperature algorithm
version 4.0. http://www.rsmas.miami.edu.groups/rrsl/pathfinder/Algorithm /23 December 2008:3.15 pm).
Gaol, J.L. 2003. Kajian Karakter Oseanografi Samudera Hindia Bagian Timur
Dengan Menggunakan Multi Sensor Citra Satelit and Hubungannya Dengan Hasil Tangkapan Tuna Mata Besar (Thunnus obesus). Disertasi. Sekolah Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. Bogor, Indonesia.
Helfinalis. 2004. Laporan Akhir Penelitian Sumber Daya Laut Perairan Teluk
Jakarta and Kepulauan Seribu. Biandg Dinamika Laut. Proyek Penelitian IPTEK Kelautan P2O-LIPI. Jakarta.
Hendiarti, N., H. Siegel, and T. Ohde. 2004. Investigation of Different Coastal
Processes in Indonesian Waters Using SeaWiFS Data. Deep Sea Research II, 51:85-97
Hu, C., K.L. Carder, and F.E. Muller-Karger. 2000. How Precise are SeaWiFS
Ocean Color Estimates? Implications of Digitazion Noise Errors. Remote Sensing of Environment, 76: 239-249
Ilahude,A. G. 1995. Sebaran Suhu, Salinitas, Sigma-T and Zat Hara di Perairan
Teluk Jakarta. Atlas Oseanografi Teluk Jakarta, editor: Suyarso. P2O-LIPI. Jakarta, 29-100.
IOCCG. 2000. Remote Sensing of Ocean Color in Coastal, and Other Optically-
Complex Waters. Sathyendranath, S.(ed), Reports of the International Ocean Colour Coordinating Group, No.3. IOCCG, Darthmouth, Canada. 140 pp
Kilpatrick, K. A., G. P. Podestà, and R.E. Evans. 1998. Sea Surface Temperature
Global Area Coverage (GAC) Processing Version 4.0. http://www.rsmas.miami.edu.groups/rrsl/pathfinder/Algorithm 23 Desember 2008: 3.10 pm)
Kilpatrick, K.A, G. P. Podestà, and R.E. Evans. 2001. Overview of the NOAA/NASA Advanced Very high resolution radiometer Pathfinder algorithm for sea surface temperature and associated matchup database. Journal of Geophysical Research, 106: 9179-9197.
Kirk, J.T.O. 1994. Light and photosynthesis in aquatic ecosystem. 2nd ed.
Cambridge University Press. Cambridge, 509 pp. Maccherone, B. 2005. About MODIS. http://modis.gsfc.nasa.gov/ (12 September
2008: 07.18 pm) McClain, C.R., M.L. Cleave, G.C. Feldman, W.W. Gregg, S.B. Hooker, and N.
Kuring. 1998. Science Quality SeaWiFS Data for Global Biosphere Research. NASA/Goddard Space Flight Center. Sea Technology.
Meliani, F. 2006. Kajian Konsentrasi and Sebaran Spasial Klorofil-a di Perairan
Teluk Jakarta Menggunakan Citra AQUA-MODIS. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor.
NASA, 1998. An Overview of SeaWiFS.
http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS. (23 Januari 2009:11.10 am) Nontji, A. 1984. Biomassa and Produktivitas Fitoplankton di Perairan Teluk
Jakarta Serta Kaitannya dengan Faktor-faktor Lingkungan. Disertasi. Fakultas Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. Bogor
Nybakken, J. W. 1992. Biologi Laut: Suatu Pendekatan Ekologis. Diterjemahkan
Oleh H. M. Eidman, Koesoebiano, D. G. Bengen, M. Hutomo and S.Subarjo. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
O'Reilly, J. E., S. Maritonema, D.A. Siegel, M.C. O’Brien, D. Toole, B.G.
Mitchell, M. Kahru, F.P. Chavez, P. Strutton, G.F. Cota, S.B. Hooker, C.R. McClain, K.L. Carder, F. Muller-Karger, L.H. Harding, A. Magnuson, D. Phinney, G.F. Moore, J. Aiken, K.R. Arrigo, R. Letelier, and M. Culver. 2000. Ocean Color Chlorophyll-a Algorithms for SeaWiFS, OC2, and OC4: Version 4. In Hooker, S.B & E. R. Firestone (eds.), SeaWiFS Postlaunch Tech. Report Series, Volume 11, SeaWiFS Postlaunch Calibration and Validation Analysis, Part 3. Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. NASA/TM-2000-206892, Vol.11: 9-23.
Parsons, T. R., M. Takahashi, and B. Hargrave.1977. Biological Oceanography
Procesess. Third Edition. Pargamon Press. New York. 330 hal Rauf, M.I.A. 2007. Variabilitas Massa Air pada Lapisan Termoklin Perairan Selat
Lombok and Ombai Periode Januari 2004-Juni 2005. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor.
Razak, M. dan M. Muchtar. 2003. Kondisi Lingkungan Perairan Teluk Jakarta and Sekitarnya. Laporan akhir penelitian. P2O-LIPI. Jakarta
Shutler, J.D., P.E. Land, T.J. Smith, and S.B. Groom. 2006. Extending the Modis
1 km Ocean Color atmospheric correction to the 500 m bands and 500 m chlorophyll-a estimation towards coastal and estuarine monitoring. Remote Sensing of Environment, 107:521-532.
Syah, A.F. 2003. Model Hubungan Antara Karakter Spektral (Reflektansi)
Klorofil-a and Konsentrasinya di Perairan Teluk Jakarta and Kepulauan Seribu.Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor.
Tan, K.C., J. Ishizaka, S. Matsumura, F.Mo. Yusoff, and M.I.H. Mohamed. 2005.
Seasonal Variability of SeaWiFS Chlorophyll-a in the Malacca Straits in Relation to Asian Monsoon. Continental Shelf Research, 26:168-178
UNESCO. 2000. Reducing megacity impacts on the coastal environment –
Alternative livelihoods and waste management in Jakarta and the Seribu Islands. Coastal Region and Small Island Papers 6, UNESCO, Paris, 59 pp.
Werdell, P.J. 2004. Will SeaWiFS and MODIS/Aqua Products Be Different If
Lw(λ) Is Perfectly Retrieved. Science Systems and Applications, Inc.
Wouthuyzen, S. 2006. Pemetaan and Pemantauan Kualitas Perairan Teluk Jakarta Sebagai Muara Akhir DAS JABOPUNCUR dengan Menggunakan Multi-Sensor and Multi-Temporal Data Citra Satelit. Laporan Kumulatif 2004-2006 P2O-LIPI. Jakarta. 84 hal
Wouthuyzen, S. 2007. Pendeteksian Dini Kejadian Marak Alga (Harmful Algal
Blooms/HAB) Perairan Teluk Jakarta and Sekitarnya. Laporan Akhir Tahun. P20-LIPI. Jakarta
Yentsch, C. S. 1974. Some Aspect of the Enviromental Physiology of Marine
Phytoplankton: A Second Look. Harold Bares (ed), Oceanography and Marine Biology, An Animal Review. George Allen and Unwin Ltd. London. Volume 12. hal 41 – 75.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 6 Juli 1986 dan
merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan
Muhammad Irawan Dani Priyatna dan Evi Nuryanti.
Pendidikan menengah atas diselesaikan di SMA Negeri 2
Bekasi (2002-2004) dan kemudian dilanjutkan di Institut Pertanian Bogor, Fakultas
Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan melalui jalur
USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) tahun 2004. Selama kuliah di Institut Pertanian
Bogor, penulis pernah menjadi asisten Ekologi Laut Tropis (2007). Penulis juga aktif
sebagai pengurus dan mentor selam ilmiah di FDC (Fisheries Diving Club) 2005-2008.
Penulis pernah mengikuti Ekspedisi Terumbu Karang Zooxanthellae VIII FDC-IPB,
INRR (Kepulauan Kangean, Jawa Timur,21 Juli-20 Agus 2006), Ekspedisi Terumbu
Karang Zooxanthellae IX FDC-IPB, TNC-WWF, TN-Wakatobi (Kepulauan Wakatobi,
Sulawesi Tenggara, 21 Nov-17 Des 2007). Sebelum menyelesaikan studi, penulis pernah
bekerja di WCS (Wildlife Conservation Society) sebagai Remote Sensing and GIS officer
(1 Februari-4 April 2008), dan mengikuti berbagai pelatihan seperti, English for
Academic Purposes Training di University of Warwick, United Kingdom (14 Juni-12
September 2008), dan KAUST (King Abdullah University of Science and Technology)
Scholars Events di Singapura (25-27 Maret 2008) dan Jeddah, Saudi Arabia (4 – 11
Januari 2009).
Penulis menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan dengan
skripsi berjudul “Studi Variabilitas Konsentrasi Klorofil-a dengan Menggunakan
Data Satelit AQUA-MODIS dan SeaWiFS serta Data in situ di Teluk Jakarta”.
![UKURAN VARIABILITAS [Compatibility Mode]](https://static.fdocuments.net/doc/165x107/5889dc7c1a28ab996b8b91f7/ukuran-variabilitas-compatibility-mode.jpg)
