DISTRIBUSI SPASIAL DAN TEMPORAL URBAN HEAT ISLAND

WILAYAH BOGOR

ADHITYA NOVIANTO

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

ii

ABSTRACT

ADHITYA NOVIANTO. Spatial and Temporal Distribution of the Urban Heat Island in Bogor

Region. Supervised by SONNI SETIAWAN and SOBRI EFFENDY.

The activities which is centered in the urban or industrial areas form a typical

microclimate characteristic that is the urban heat island. In general, UHI refers to increase of the

air temperature, but it can also refer to the relative heat surface or sub-surface material that have a

higher temperature than the temperature surround it. In this study analysis is conducted by using

remote sensing data that has advantages in the provision of spatial data with a wide coverage area.

The determination of spatial and temporal distributions of UHI Bogor region use Terra MODIS

L1B raster image data with channel 31 and channel 32 through extraction surface temperature

components. The raster image uses two raster image data (day and night) in a month of July in the

year 2000 until 2011. The results of this study indicate that Bogor area at the day time have an

average surface temperature of 26.8 C, while at the night time an average surface temperature of

19.4 oC. During the day time, the surface temperature forms the urban heat island pattern which

centered in the city of Bogor. While at the night time, the surface temperature tends to form an

increasing surface temperature gradient towards to the city of Depok until to the city of Jakarta. At

the day time, the city of Bogor gives the intensity of UHI greater than at night time. During the

daytime the intensity of UHI which are concentrated in the city of Bogor has an average value of

2.1 C at the distance of 7 km and 3.6 C at the distance of 14 km. While at the night time the

intensity of UHI has an average value of 0.3 C at the distance of 7 km and 1.2 C at the distance

of 14 km.

Keywords: Bogor, MODIS, spatial, temporal, urban heat island

iii

ABSTRAK

ADHITYA NOVIANTO. Distribusi Spasial dan Temporal Urban Heat Island Wilayah Bogor.

Dibimbing oleh SONNI SETIAWAN and SOBRI EFFENDY.

Aktivitas yang terpusat di suatu perkotaan atau wilayah industri membentuk karakteristik

iklim mikro yang khas yaitu pulau panas perkotaan (urban heat island). Secara umum, UHI

mengacu pada pertambahan suhu udara, tetapi juga bisa mengacu pada panas relatif permukaan

atau material sub permukaan yang memiliki suhu yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan suhu

sekitar. Dalam studi ini analisis dilakukan dengan menggunakan data pengindraan jauh yang

memiliki kelebihan dalam penyediaan data spasial dengan cakupan wilayah yang luas. Penentuan

distribusi spasial dan temporal UHI wilayah Bogor dilakukan dengan menggunakan data citra

Terra MODIS L1B pada kanal 31 dan kanal 32 melalui ekstraksi komponen suhu permukaan. Data

citra yang digunakan yaitu dua data citra satelit (siang dan malam) di bulan Juli pada tahun 2000

hingga 2011. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa wilayah Bogor pada siang hari memiliki

suhu permukaan rata-rata sebesar 26.8 oC, sedangkan pada malam hari suhu permukaan rata-rata

sebesar 19.4 oC. Pada saat siang hari, suhu permukaan membentuk pola urban heat island yang

memusat di Kota Bogor. Pada saat malam hari, suhu permukaan cenderung membentuk gradien

suhu permukaan yang meningkat menuju Kota Depok hingga Kota Jakarta. Pada siang hari Kota

Bogor memberikan intensitas UHI yang lebih besar dibandingkan pada malam harinya. Pada siang

hari intensitas UHI yang memusat di Kota Bogor memiliki nilai rata-rata sebesar 2.1 oC pada jarak

7 km dan 3.6 oC pada jarak 14 km. Pada malam hari nilai intensitas UHI rata-rata sebesar 0.3

oC

pada jarak 7 km dan 1.2 oC pada jarak 14 km.

Kata kunci: Bogor, MODIS, spasial, temporal, urban heat island

iv

Hak Cipta milik IPB, tahun 2013

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau

menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,

penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu

masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam

bentuk apa pun tanpa izin IPB

v

DISTRIBUSI SPASIAL DAN TEMPORAL URBAN HEAT ISLAND

WILAYAH BOGOR

ADHITYA NOVIANTO

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Geofisika dan Meteorologi

DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

vi

Judul Skripsi : Distribusi Spasial dan Temporal Urban Heat Island Wilayah

Bogor

Nama : Adhitya Novianto

NIM : G24080066

Menyetujui,

Pembimbing I

Sonni Setiawan, M.Si

NIP. 19760116 200604 1 006

Pembimbing II

Dr. Ir. Sobri Effendy, M.Si

NIP. 19641124 199003 1 001

Mengetahui,

Ketua Departeman Geofisika dan Meteorologi

Dr. Ir. Rini Hidayati, M.S

NIP. 19600305 198703 2 002

Tanggal Lulus :

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah dan puji syukur kepada Allah SWT penulis ucapkan atas segala

Rahmat, Hidayah, dan Karunia yang telah diberikan sehingga penulis dapat

menyelesaikan karya ilmiah dengan judul: Distribusi Spasial Dan Temporal Urban Heat

Island Wilayah Bogor. Karya ilmiah ini merupakan salah satu syarat kelulusan di

program studi Meteorologi Terapan, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian, Bogor.

Dalam penyusunan skripsi dan pelaksanaan penelitian tidak terlepas dari bantuan

berbagai pihak, dan pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih

kepada :

1 Bapak Sonni Setiawan, M.Si. dan Bapak Dr. Sobri Effendy, M.Si. dari Departemen Geofisika dan Meteorologi selaku pembimbing yang memberikan saran dan

bimbingan dalam penyelesaian skripsi ini.

2 Ketua Departemen Geofisika dan Meteorologi beserta seluruh dosen dan karyawan atas bantuan selama mengikuti pendidikan.

3 Bapak Sutardi, Ibu Sri Murni dan Fery Hermawan selaku keluarga atas doa restu yang senantiasa diberikan.

4 Rizki Fitria dan keluarga yang selalu memberikan doa dan dukungan moral. 5 Faiz, Iput, Nadita, Ferdy, Fida, Fauzan, Pungki, Firman, Taufik, Emod, Yuda, dan

teman-teman yang telah berkontribusi selama penelitian berlangsung.

Penulis menyadari dalam tulisan skripsi ini belum sempurna, sehingga

diharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca. Penulis juga

berharap semoga karya ilmiah ini dapat memberikan informasi dan bermanfaat bagi ilmu

pengetahuan serta kepada seluruh pihak yang memerlukannya.

Bogor, Januari 2013

Adhitya Novianto

viii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 6 November 1990 di

Jakarta, dari bapak bernama Sutardi dan ibu bernama Sri Murni.

Penulis adalah anak kedua dari dua bersaudara.

Penulis menyelesaikan pendidikan tingkat dasar di SD

Negeri Rawamangun 07 Pagi Jakarta Timur pada tahun 2002,

pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 99 Jakarta pada tahun

2005 dan pendidikan tingkat atas di SMA Negeri 36 Jakarta pada

tahun 2008. Pada tahun 2008, penulis melanjutkan studi di Institut

Pertanian Bogor, program studi mayor Meteorologi Terapan,

Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam dan program studi minor Ilmu Komputer.

Selama perkuliahan, penulis ikut berperan aktif dalam organisasi kemahasiswaan.

Beberapa organisasi yang pernah diikuti yaitu, anggota Himpunan Profesi Himagreto,

DPM-FMIPA periode 2010, MPM-KM periode 2010, dan pernah aktif di Unit Kegiatan

Mahasiswa Panahan IPB. Penulis pernah melakukan kegiatan magang di BMKG Pusat

yang berada di Kemayoran, Jakarta. Penulis juga pernah mengikuti Program Kreativitas

Mahasiswa-Gagasan Tertulis dan Program Kreativitas Mahasiswa-Artikel Ilmiah.

Untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si), penulis membuat tugas akhir

dengan judul Distribusi Spasial dan Temporal Urban Heat Island Wilayah Bogor

dibawah bimbingan Bapak Sonni Setiawan, M.Si. dan Bapak Dr. Ir. Sobri Effendy, M.Si.

ix

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ............................................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................................. xii

I PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................................... 1

1.2 Tujuan ................................................................................................................................. 1

II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................................ 1

2.1 Pengindraan Jauh ................................................................................................................ 1

2.1.1 Konsep Dasar Pengindraan Jauh ............................................................................. 1

2.1.1.1 Gelombang Elektromagnetik .......................................................................... 2

2.1.1.2 Hukum-hukum tentang Radiasi ...................................................................... 2

2.1.1.3 Sistem Pengindraan Jauh ................................................................................ 3

2.1.2 Citra MODIS ........................................................................................................... 4

2.1.2.1 Koreksi Citra .................................................................................................. 4

2.1.2.2 Koreksi Bow-tie Citra MODIS ....................................................................... 5

2.2 Suhu Permukaan ................................................................................................................. 5

2.3 Urban Heat Island .............................................................................................................. 6

2.3.1 Jenis Urban Heat Island ......................................................................................... 6

2.3.2 Karakteristik Spasial dan Temporal Urban Heat Island ......................................... 6

2.3.3 Sebab dan Dampak Urban Heat Island................................................................... 7

III METODOLOGI ......................................................................................................................... 8

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................................. 8

3.2 Data dan Peralatan .............................................................................................................. 9

3.3 Metode Penelitian ............................................................................................................... 9

3.3.1 Pemilihan Data Citra Satelit .................................................................................... 9

3.3.2 Proses Pengolahan Data Citra Satelit ...................................................................... 9

3.3.3 Suhu Permukaan ..................................................................................................... 9

3.3.4 Urban Heat Island ................................................................................................ 10

3.3.5 Digital Elevation Model dan Klasifikasi Lahan Wilayah Bogor ........................... 11

3.4 Asumsi Dasar Penelitian ................................................................................................... 11

IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................................ 11

4.1 Kondisi Umum Wilayah Kajian ........................................................................................ 11

4.2 Pengolahan Data Citra MODIS......................................................................................... 13

4.3 Suhu Permukaan ............................................................................................................... 13

4.4 Struktur Urban Heat Island .............................................................................................. 16

4.5 Intensitas Urban Heat Island ............................................................................................ 17

V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................ 20

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................................... 20

5.2 Saran ................................................................................................................................. 20

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................... 20

x

DAFTAR TABEL

1 Tutupan lahan wilayah Bogor .................................................................................................. 12

2 Nilai koefisien determinasi dan standar deviasi hasil ekstraksi suhu permukaan antara

kanal 31 dengan kanal 32 pada (a) siang hari dan (b) malam hari .......................................... 14

3 Nilai koefisien determinasi dan standar deviasi suhu permukaan hasil ekstraksi citra

dengan suhu udara observasi .................................................................................................... 15

4 Nilai distribusi temporal suhu permukaan hasil ekstraksi citra (siang hari) ............................. 16

5 Nilai distribusi temporal suhu permukaan hasil ekstraksi citra (malam hari) .......................... 16

xi

DAFTAR GAMBAR

1 Komponen utama sistem pengindraan jauh................................................................................ 2

2 Spektrum elekromagnetik .......................................................................................................... 2

3 Intensitas emisi benda hitam (blackbody) pada berbagai suhu (Michaelsen 2010) .................... 3

4 Morfologi efek bow-tie (Maier et al. 2004) ............................................................................... 5

5 Profil suhu udara dalam urban canopy layer (UCL) dan suhu permukaandalam kondisi

heat island optimum pada (a) siang hari dan (b) malam hari (Voogt 2002) .............................. 6

6 Model pola spasial suhu udara kota pada malam hari (Voogt 2002) ......................................... 7

7 Perkembangan umum suhu udara harian perkotaan dan pedesaan (garis tebal) dan

intensitas heat island (garis tipis) (Voogt 2002) ........................................................................ 7

8 Wilayah kajian (Kabupaten Bogor dan Kota Bogor) ................................................................. 8

9 Diagram alir metodologi penelitian.......................................................................................... 10

10 Peta ketinggian di wilayah Bogor ............................................................................................ 12

11 (a) Data belum terkoreksi dan (b) data terkoreksi, citra MODIS akuisisi 12 Juli 2002

(siang hari) ............................................................................................................................... 13

12 Hubungan sebaran hasil ekstraksi suhu kecerahan (K) kanal 31 dengan kanal 32 pada

citra MODIS tahun 2011 akuisisi 31 Juli 2011 (a) siang hari dan (b) malam hari .................. 14

13 Peta lokasi stasiun meteorologi ................................................................................................ 14

14 Analisis regresi suhu permukaan hasil ekstraksi citra akuisisi (a) 23 Juli 2003 dan

(b) 26 Juli 2003 dengan suhu udara observasi. ........................................................................ 15

15 Sebaran jumlah sel citra tahun 2009 (siang hari) ..................................................................... 16

16 Peta distribusi spasial suhu permukaan rata-rata wilayah Bogor (siang hari) .......................... 17

17 Peta distribusi spasial suhu permukaan rata-rata wilayah Bogor (malam hari) ........................ 17

18 Pengambilan data sampel titik suhu permukaan wilayah Bogor .............................................. 18

19 Besar intensitas UHI berjarak 7 km (UHI+7 __

kolom biru) dan 14 km (UHI+14 __

kolom

merah) pada saat siang hari ...................................................................................................... 19

20 Besar intensitas UHI berjarak 7 km (UHI+7 __

kolom biru) dan 14 km (UHI+14 __

kolom

merah) pada saat malam hari.................................................................................................... 19

xii

DAFTAR LAMPIRAN

1 Spesifikasi dan dimensi satelit MODIS ................................................................................... 23

2 Spesifikasi resolusi spektral MODIS ....................................................................................... 23

3 Karakteristik dan kegunaan umum sensor MODIS .................................................................. 24

4 Peta tutupan lahan wilayah Bogor ............................................................................................ 25

5 Persentase tutupan lahan wilayah Bogor .................................................................................. 25

6 Hubungan hasil ekstraksi suhu kecerahan antara kanal 31 dengan kanal 32 pada siang

hari (kiri) dan malam hari (kanan) tahun 2000-2003 ............................................................... 26

7 Hubungan hasil ekstraksi suhu kecerahan antara kanal 31 dengan kanal 32 pada siang

hari (kiri) dan malam hari (kanan) tahun 2004-2007 ............................................................... 27

8 Hubungan hasil ekstraksi suhu kecerahan antara kanal 31 dengan kanal 32 pada siang

hari (kiri) dan malam hari (kanan) tahun 2008-2011 ............................................................... 28

9 Perbandingan suhu permukaan hasil ekstraksi citra MODIS dengan suhu udara hasil

observasi (siang hari) ............................................................................................................... 29

10 Perbandingan suhu permukaan hasil ekstraksi citra MODIS dengan suhu udara hasil

observasi (malam hari) ............................................................................................................. 30

11 Distribusi spasial suhu permukaan wilayah Bogor tahun 2000-2005 (siang hari) .................. 31

12 Distribusi spasial suhu permukaan wilayah Bogor tahun 2006-2011 (siang hari) .................. 32

13 Distribusi spasial suhu permukaan wilayah Bogor tahun 2000-2005 (malam hari) ................. 33

14 Distribusi spasial suhu permukaan wilayah Bogor tahun 2006-2011 (malam hari) ................. 34

15 Besar intensitas UHI pada siang hari tahun 2000-2005 ........................................................... 35

16 Besar intensitas UHI pada siang hari tahun 2006-2011 ........................................................... 36

17 Besar intensitas UHI pada malam hari tahun 2000-2005 ......................................................... 37

18 Besar intensitas UHI pada malam hari tahun 2006-2011 ......................................................... 38

1

I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pertambahan penduduk yang diikuti

dengan peningkatan luasan ruang terbangun

dan jumlah kendaraan bermotor di suatu

perkotaan membawa dampak secara tidak

langsung terhadap perubahan komponen

unsur iklim. Perubahan unsur iklim yang

terjadi antara lain seperti suhu, arah dan

kecepatan angin, dan kelembaban udara. Dari

keempat unsur tersebut, perubahan yang

paling dirasakan yaitu peningkatan suhu.

Peningkatan aktivitas yang terpusat di

suatu perkotaan atau wilayah industri

membentuk karakteristik iklim mikro yang

khas. Salah satu karakteristik iklim mikro

yang tampak adalah dengan terbentuknya

pulau panas (heat island). Pulau panas

perkotaan atau biasa disebut urban heat

island (UHI) adalah suatu fenomena

peningkatan suhu rata-rata di daerah dengan

bangunan yang lebih padat dari pada suhu

udara terbuka sekitarnya (Atkinson 2003).

Fenomena UHI pada suatu daerah

ditandai dengan adanya suhu yang lebih

tinggi bila dibandingkan dengan suhu

sekitarnya. Secara umum, UHI mengacu pada

pertambahan suhu udara, tetapi juga bisa

mengacu pada panas relatif permukaan atau

material sub permukaan. Suhu udara tertinggi

biasanya terdapat di pusat kota (urban) atau

kawasan industri dan akan menurun secara

bertahap ke arah daerah pinggir kota

(suburban/rural). Dari beberapa penelitian

ditemukan bahwa heat island berkembang

cepat di musim kemarau dan sering terjadi di

pusat kota dan kawasan industri. Selain itu

intensitas UHI akan jauh berkembang pada

siang hari dan akan menyusut pada malam

hari (Oke 1997; Voogt 2002).

Pendugaan UHI yang efektif dapat

dilakukan dengan kajian observasi suhu udara

di perkotaan dan sekitarnya. Contoh kajian

UHI seperti yang telah dilakukan oleh Masat (2009) dengan pendekatan analisis data

stasiun cuaca. Suhu udara di kota Jakarta

lebih besar 0.8 oC dibandingkan suhu udara

yang berada di pinggiran kota. Namun, untuk

mengetahui luasan distribusi suhu permukaan

suatu daerah dengan cakupan yang luas dapat

juga dilakukan dengan melakukan

pemantauan dari data citra satelit. Seperti

yang dilakukan Effendy et al. (2006) dalam

penelitiannya menganalisis dampak UHI

terhadap perubahan indeks kenyamanan

(THI) menggunakan data Landsat.

Dalam studi ini dilakukan analisis

penentuan distribusi spasial dan temporal

UHI wilayah Bogor dengan menggunakan

data pengindraan jauh. Menurut Streutker

(2003), teknik pengindraan jauh memiliki

kelebihan dalam penyediaan data spasial

dengan akurasi baik serta cakupan wilayah

yang luas, sehingga pemanfaatan teknik

pengindraan jauh ini sangat membantu

apabila wilayah kajian tidak memiliki stasiun

pengamat cuaca yang memadahi. Selain itu,

teknik pengindraan jauh dapat menghemat

biaya dan waktu, serta menyediakan data

yang relatif cepat, mudah dan berkelanjutan.

Dengan demikian, penentuan distribusi UHI

secara spasial dan temporal yang diperoleh

melalui ekstraksi komponen suhu permukaan

dapat lebih mudah dilakukan.

1.2 Tujuan Tujuan penelitian ini adalah :

a Mengidentifikasi urban heat island wilayah Bogor dengan menggunakan data

citra satelit

b Membuat suatu analisis pola spasial dan temporal urban heat island wilayah Bogor

c Mengestimasi intensitas urban heat island wilayah Bogor

II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengindraan Jauh Pengindraan jauh (remote sensing)

merupakan suatu ilmu yang digunakan untuk

mendapatkan informasi mengenai permukaan

bumi seperti suatu objek, daerah, atau

fenomena melalui analisis data dari citra yang

diperoleh dari jarak jauh dengan

menggunakan sensor (Lillesand dan Kiefer

1994). Data yang diperoleh dari pengindraan

jauh dapat berbentuk hasil dari variasi daya,

gelombang bunyi atau elektromagnetik. Data

tersebut dikelola dan akan digunakan untuk

kepentingan tertentu.

2.1.1 Konsep Dasar Pengindraan Jauh Konsep pengindraan jauh terdiri atas

beberapa komponen dasar yang meliputi

sumber energi, atmosfer, target/objek kajian,

alur transmisi, dan satelit itu sendiri dengan

sensor beserta sistemnya (DeMers dan

Michael 2005). Komponen dalam sistem ini

bekerja sama untuk mengukur dan mencatat

informasi mengenai target tanpa menyentuh

objek tersebut.

2

Gambar 1 Komponen utama sistem

pengindraan jauh

2.1.1.1 Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik atau energi

elektromagnetik dalam pengindraan jauh

merupakan energi yang dipancarkan maupun

dipantulkan oleh objek yang direkam oleh

sensor satelit. Gelombang elektromagnetik

dapat berasal dari matahari (pasif) maupun

satelit itu sendiri (aktif). Gelombang ini

seperti gelombang atau gerakan partikel yang

dapat merambat melalui dan tanpa melalui

medium. Energi atau radiasi yang

ditranmisikan ini dapat merambat di medium

atmosfer bumi maupun di dalam ruang

hampa. Gelombang elektromagnetik terdiri

dari beberapa spektrum panjang gelombang,

mulai dari gelombang pendek sampai

gelombang panjang.

Gambar 2 Spektrum elekromagnetik

Gelombang elektromagnetik bergerak

secara harmonis berbentuk sinusiodal pada

suatu kecepatan cahaya, digambarkan dengan

persamaan berikut:

(1) dimana,

c : kecepatan cahaya (3 x 108

m/s)

f : frekuensi gelombang (Hz)

: panjang gelombang (m)

Umumnya dalam pengindraan jauh,

istilah spektrum menunjuk pada bagian

tertentu dan sumber energinya seperti

spektrum yang sering digunakan yaitu, sinar

tampak dan inframerah reflektif, inframerah

panas, dan gelombang mikro. Istilah saluran

(band) atau kanal (channel) digunakan untuk

porsi yang lebih kecil, misalnya pada

spektrum sinar tampak memiliki kanal atau

band biru, hijau, dan merah.

2.1.1.2 Hukum-hukum tentang Radiasi Sifat radiasi elektromagnetik mudah

diuraikan dengan menggunakan teori

gelombang namun lebih mudah diuraikan

dengan menggunakan partikel karena

interaksinya dengan objek dapat mudah

diterangkan. Hukum Planck memberikan

dasar mengenai energi elektromagnetik yang

dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket

atau kuanta. Teori ini secara khusus

digunakan untuk menjelaskan sebaran

intensitas radiasi yang dipancarkan oleh

benda hitam. Selain itu teori ini juga

menjelaskan efek fotoelektrik yang

menyimpulkan bahwa energi cahaya datang

dalam bentuk kuanta yang disebut foton.

Besarnya energi dalam satu kuanta

tergantung pada frekuensi dan panjang

gelombang radiasinya, sesuai dengan

persamaan:

(2) dimana,

E : energi kuantum (J)

h : tetapan Planck (6.626x10-34

J/s)

f : frekuensi (Hz)

Apabila persamaan di atas digabungkan

dengan persamaan gelombang maka menjadi:

Berdasarkan persamaan di atas maka

energi kuantum berbanding terbalik dengan

panjang gelombang. Semakin panjang

panjang gelombang maka semakin rendah

tenaga kuantumnya dan sebaliknya.

Semua benda di permukaan bumi

merupakan sumber radiasi walaupun besar

dan komposisi spektralnya berbeda dengan

radiasi matahari. Oleh karena itu semua

benda pada suhu di atas nol Kelvin

memancarkan radiasi elektromagnetik secara

terus menerus. Besarnya energi radiasi suatu

objek di permukaan bumi merupakan fungsi

suhu permukaan objek tersebut, seperti yang

ditunjukkan oleh Hukum Stefan Boltzman

yaitu:

(4) dimana,

W : fluks energi radiasi yang dipancarkan

oleh permukaan objek setiap detik per

satuan luas (W m-2

)

: tetapan Stefan Boltzman (5.56697 x 10

-8 W m

-2 K

-4)

T : suhu absolut objek (K)

3

Hukum ini berlaku untuk sumber energi

sebagai benda hitam sempurna (blackbody)

yaitu benda yang akan menyerap tenaga yang

diterimanya dari segala sudut penerimaan dan

memancarkannya kembali ke segala arah

dengan seluruh panjang gelombang yang ada.

Fakta di alam, hampir semua benda tidak

memiliki sifat seperti benda hitam sempurna

yang ada hanya mendekati sifat tersebut.

Oleh karena itu setiap energi yang

dipancarkan suatu objek di permukaan bumi

tidak tergantung pada suhu absolutnya, tetapi

tergantung pada daya pancarnya sehingga

jumlah energi yang dipancarkan merupakan

fungsi suhu dan akan meningkat dengan

adanya peningkatan suhu. Hal ini

menyebabkan jumlah energi yang

dipancarkan suatu objek bervariasi dengan

suhunya dan didasarkan pada panjang

gelombangnya.

Gambar 3 Intensitas emisi benda hitam

(blackbody) pada berbagai suhu

(Michaelsen 2010)

Pada kurva di atas memperlihatkan

distribusi radiasi untuk benda hitam

sempurna pada berbagai suhu. Kurva tersebut

menunjukkan adanya pergeseran puncak

distribusi radiasi benda hitam ke arah panjang

gelombang yang makin pendek apabila suhu

naik yang menyebabkan intensitas radiasi

yang dipancarkan juga naik. Panjang

gelombang yang dominan atau panjang

gelombang yang mencapai radiasi maksimum

berkaitan dengan suhunya. Hubungan antara

pancaran maksimum objek, panjang

gelombang, dan suhu dinyatakan dengan

hukum pergeseran Wien dengan persamaan:

Berdasarkan persamaan di tersebut,

dengan suhu mutlak matahari 6000 K maka

akan didapatkan nilai panjang gelombang

maksimum radiasi matahari yang mampu

memberikan pancaran puncak maksimum

terjadi pada panjang gelombang 0.55 m.

Nilai tersebut merupakan nilai tengah

panjang gelombang untuk cahaya tampak.

Permukaan bumi dengan suhu permukaan

sebesar 300 K memberikan nilai pancaran

puncak maksimum pada panjang gelombang

9.7 m. Oleh karena itu, pengindraan jauh

termal banyak dilakukan pada kisaran

panjang gelombang infra merah yaitu antara

8 m sampai 14 m.

2.1.1.3 Sistem Pengindraan Jauh Seluruh sistem pengindraan jauh mutlak

memerlukan sumber energi. Sumber energi

dapat berupa sumber energi alami, misalnya

matahari, atau sumber energi buatan yang

dapat memancarkan energi elektromagnetik

berasal dari satelit itu sendiri. Energi

berinteraksi dengan target atau objek yang

ingin dikaji dan sekaligus berfungsi sebagai

media untuk meneruskan informasi kepada

sensor. Sensor adalah sebuah alat yang

mengumpulkan dan mencatat radiasi

elektromagnetik. Setelah dicatat, data akan

dikirimkan ke stasiun penerima dan diproses

menjadi format yang siap pakai, diantaranya

berupa citra (imagery). Citra ini kemudian

diinterpretasikan untuk mencari informasi

mengenai target. Proses interpretasi biasanya

melakukan pengolahan data citra dengan

bantuan komputer dan perangkat lunak

pengolah citra.

Data pengindraan jauh dapat dianalisis

untuk mendapatkan informasi tentang objek,

daerah, atau fenomena yang diindra atau

diteliti. Analisis data pengindraan jauh

memerlukan data rujukan seperti peta

tematik, data statistik, dan data lapangan.

Hasil akhir yang diperoleh berupa informasi

mengenai bentang lahan, jenis penutup lahan,

kondisi lokasi, dan kondisi sumberdaya

daerah yang diindrakan. Hasil akhir suatu

proses pengolahan indraja tergantung pada

tujuan dan kebutuhan si pengguna. Oleh

karena itu, pihak pengguna merupakan

komponen penting dalam sistem indraja.

Keseluruhan proses mulai dari pengambilan

data, analisis data hingga penggunaan data

disebut Sistem Pengindraan Jauh (DeMers

dan Michael 2005).

4

2.1.2 Citra MODIS Citra MODIS (Moderate-Resolution

Imaging Spectroradiometer) adalah muatan

instrumen ilmiah berupa sensor yang

diluncurkan ke orbit Bumi pada tahun 1999

oleh NASA pada Satelit Terra (EOS AM),

dan pada tahun 2002 pada Satelit Aqua (EOS

PM). Satelit ini mampu meliputi areal dengan

luasan 2330 km. MODIS dirancang untuk

memberikan pengukuran dalam skala besar

dinamika global seperti pergerakan awan di

bumi, radiasi netto dan proses yang terjadi di

lautan, di darat, dan di atmosfer yang lebih

rendah.

Instrumen memiliki 36 saluran (band)

atau kanal (channel) dengan panjang resolusi

spektral gelombang berkisar dari 0.4 m

sampai 14.4 m dan pada resolusi spasial

yang bervariasi yaitu 250 m (kanal 1-2), 500

m (kanal 3-7) dan 1000 m (kanal 8-36)

(Lampiran 3). MODIS memiliki resolusi

temporal 1 sampai 2 hari untuk mengambil

gambar citra permukaan bumi sepanjang satu

putaran penuh keliling bumi. MODIS

memiliki resolusi radiometrik sampai 12 bits

sehingga dapat membedakan warna hingga

4000 warna. Sensor ini dapat bekerja pada

cahaya tampak, inframerah, dan gelombang

mikro. Citra yang paling sering dimanfaatkan

adalah data hasil citra visible light. Hasil citra

dari sensor satelit ini dapat memberikan

informasi mengenai dinamika global dan

proses-proses yang terjadi di darat, laut dan

atmosfer. Selain itu sensor satelit ini dapat

menghitung radiasi gelombang panjang

pemukaan dari benda-benda alam seperti

tanah, pasir, vegetasi, dan lainnya,

berdasarkan fungsi Planck dan hukum Stefan-

Boltzmann (Wang et al. 2005).

2.1.2.1 Koreksi Citra Tahapan paling penting dalam

pengolahan awal citra satelit adalah

melakukan koreksi, sehingga citra tersebut

sesuai dengan peta yang diinginkan dan

hilang dari berbagai kesalahan yang ada.

Untuk dapat memberikan informasi yang

benar, baik jenis informasi maupun skalanya,

rekaman citra satelit harus diperbaiki.

Citra digital yang belum diolah berisi

distorsi geometrik sehingga tidak dapat

digunakan sebagai peta. Kesalahan geometrik

terjadi selama proses pengumpulan data.

Citra yang mempunyai kesalahan geometrik

berarti jarak, luas, arah, sudut, dan bentuk

bervariasi di semua bagian citra. Sumber

distorsi geometrik antara lain merupakan

distorsi panoramik (sumber kesalahan

geometri terbesar), orientasi, rotasi bumi,

kesalahan instrumen, dan ketidakstabilan

platform (wahana).

Sistem koordinat pada hasil produk citra

MODIS yang dikeluarkan oleh NASA

sesungguhnya sudah datar (planimetri), hanya

saja belum mempunyai koordinat peta yang

benar. Dalam hal ini, koreksi geometrik

sesungguhnya melibatkan proses georeferensi

karena semua sistem proyeksi sangat terkait

dengan koordinat peta. Georeferensi adalah

suatu proses memberikan koordinat peta pada

citra yang sesungguhnya sudah planimetris.

Sistem proyeksi berpijak pada tiga kaidah

yaitu mempertahankan jarak, sudut dan luas

(equal distance, equal angle, equal area). Di

Indonesia, sistem proyeksi yang digunakan

adalah sistem proyeksi UTM (Universal

Transverse Mercator) dengan datum DGN-95

(Datum Geodesi Nasional) atau WGS84

untuk tingkat internasionalnya.

Koreksi radiometrik merupakan teknik

perbaikan citra satelit untuk menghilangkan

efek atmosferik yang mengakibatkan

kenampakan bumi tidak selalu tajam. Koreksi

radiometrik bertujuan untuk menghilangkan

pengaruh haze, kekaburan citra, dan

kekurangjelasan daya pisah unsur, sehingga

mampu membuat citra terlihat lebih tajam

dan jelas detailnya (Supriatna dan Sukartono

2002). Selain itu koreksi radiometrik juga

berfungsi untuk menghilangkan efek

duplikasi data pada citra di baris-baris

tertentu seperti koreksi bow-tie pada citra

MODIS.

Koreksi ini merupakan tahap awal

pengolahan data sebelum analisis dilakukan.

Perlu diketahui, untuk melakukan koreksi

radiometrik sebaiknya dilakukan sebelum

menggabungkan kanal-kanal citra. Hal ini

dimaksudkan agar objek yang terekam mudah

diinterpretasikan atau dianalisis untuk

menghasilkan data atau informasi yang benar

sesuai dengan keadaan lapangan.

Cropping merupakan teknik dasar pada

pengolahan data citra dengan memotong

daerah kajian pada citra. Hal ini dilakukan

supaya daerah yang diamati terpusat,

sehingga daerah yang diamati memiliki

batasan hanya sampai pada wilayah kajian

yang diambil dari citra sebenarnya. Karena

data citra yang dikaji (yang telah dilakukan

proses cropping) akan lebih cepat dalam

memproses data. Kegunaan lainnya adalah

pengamatan citra yang memiliki batasan

dapat memiliki ukuran size yang lebih kecil

pada pengamatan visual maupun dari segi

ukuran file dibandingkan dari citra

5

sebelumnya yang lebih besar. Karena

pengamatan citra pada cakupan yang besar

membutuhkan super-computer yang memiliki

spesifikasi kebutuhan komputer yang besar

dengan ukuran harddisk besar, resolusi layar

besar, dan memori RAM yang besar pula.

2.1.2.2 Koreksi Bow-tie Citra MODIS Data mentah pada citra MODIS pada

baris-baris tertentu terdapat kerusakan citra

berupa duplikasi baris di bagian tertentu. Hal

ini terjadi karena pada perangkat satelit

terdapat peningkatan Instantaneous Field Of

View (IFOV) dari 1x1 km pada titik terendah

(nadir) menjadi hampir mendekati 2x5 km

pada sudut scan maksimum yaitu 55o.

Pengaruh bow-tie terjadi ketika sensor

pemandaian mencapai sudut 15o, besar sudut

semakin meningkat akan menyebabkan

semakin jelas efeknya (Wen 2008). Untuk

memperbaiki kerusakan tersebut perlu

dilakukan koreksi radiometrik untuk

menghilangkan efek tersebut. Selanjutnya

seluruh data pada citra asli akan

ditransformasikan secara matematik ke citra

akhir atau resampling. Dalam hal ini dibentuk

piksel baru sebagai perbaikan pada piksel

lama yang mengalami kerusakan yaitu

dengan teknik tetangga terdekat (nearest neighbour). Teknik ini dilakukan dengan cara

mengalihkan titik keabuan piksel yang telah

terkoreksi dengan harga keabuan piksel

tetangganya pada citra semula.

Gambar 4 Morfologi efek bow-tie

(Maier et al. 2004)

Hal ini ditunjukkan oleh Gambar 4,

bahwa data dipengaruhi oleh efek bow-tie

menempati sebagian dari gambar. Oleh

karena itu, efek bow-tie harus dihapus

sebelum aplikasi data MODIS dikeluarkan.

Scan pertama dan ketiga diwakili oleh kisi

yang cerah, sedangkan scan kedua diwakili

oleh kisi yang hitam (Wen 2008).

2.2 Suhu Permukaan Suhu permukaan dapat diartikan sebagai

suhu bagian terluar dari suatu objek. Suhu

permukaan benda tergantung dari sifat fisik

permukaan objek, diantaranya yaitu

emisivitas, kapasitas panas jenis, dan

konduktivitas termal. Misalkan permukaan

pada daratan di siang hari yaitu memiliki

emisivitas dan kapasitas panas jenis yang

rendah, sedangkan konduktivitas termalnya

tinggi, maka suhu permukaan objek tersebut

akan meningkat.

Suhu permukaan diperoleh dari suhu

kecerahan yang diturunkan dari persamaan

Planck seperti berikut:

( (

) )

dimana,

: radiasi yang dipancarkan benda hitam, dalam hal ini yaitu L T : suhu mutlak (K)

Suhu permukaan dengan mudah dapat

diidentifikasi dengan memakai asumsi

emisivitas sama dengan satu dimana sifat

tersebut dimiliki oleh benda hitam (Wang et

al. 2005). Benda hitam adalah objek yang

menyerap seluruh radiasi elektromagnetik,

kemudian menurut teori fisika klasik, objek

tersebut juga haruslah memancarkan energi

yang diserapnya. Oleh karena itu energi suatu

benda dapat diukur.

Dalam remote sensing, suhu permukaan

dapat didefinisikan sebagai suhu permukaan

rata-rata dari suatu permukaan yang

digambarkan dalam cakupan suatu piksel

dengan berbagai tipe permukaan yang

berbeda. Besarnya suhu permukaan

dipengaruhi oleh panjang gelombang yang

ditangkap oleh sensor. Suhu permukaan dapat

dideteksi dengan baik menggunakan kanal

inframerah termal. Namun, kondisi keawanan

juga tidak luput dari tangkapan sensor.

Kondisi keawanan merupakan salah satu

gangguan untuk menganalisis permukaan

bumi. Suhu permukaan awan biasanya

memiliki suhu yang lebih rendah

dibandingkan suhu permukaan. Sehingga

dalam keadaan ini dapat digunakan metode

filter pada suhu yang rendah.

Suhu permukaan merupakan salah satu

kunci keseimbangan energi pada permukaan

dan merupakan variabel klimatologis yang

utama dalam mengendalikan fluks energi

gelombang panjang yang melalui atmosfer.

Suhu di dekat permukaan atau lapisan

perbatas sangat dipengaruhi oleh fluks energi

dan karakteristik fisis permukaan.

Kesetimbangan energi alam antara input

6

radiasi matahari, emisivitas, panjang

gelombang, dan transfer panas terasa

menghasilkan siklus diurnal pemanasan dan

pendinginan dari permukaan bumi dan

lapisan batas atmosfer. Seperti dalam halnya

untuk menganalisis urban heat island, suhu

permukaan merupakan kontribusi terbesar

dalam memberikan panas kota setelah

aktivitas manusia.

2.3 Urban Heat Island Urban heat island (UHI) adalah

karakteristik panasnya daerah urban

dibandingkan dengan daerah non-urban yang

mengelilinginya. Secara umum, UHI

mengacu pada peningkatan suhu udara, tetapi

UHI dapat juga mengacu pada panas relatif

sebuah permukaan atau material diatasnya.

UHI secara tidak sengaja meningkatkan

perubahan iklim lokal karena modifikasi

atmosfer dan permukaan pada daerah urban.

Namun, UHI tidak berpengaruh langsung

terhadap pemanasan global karena

pendudukan suatu kota hanya merupakan

sebagian kecil dari seluruh permukaan bumi.

UHI mempunyai implikasi penting bagi

kesehatan dan kenyamanan manusia, polusi

udara, neraca energi, dan perencanaan kota.

UHI di kota beriklim panas sangat tidak

menguntungkan karena menyebabkan

kapasitas udara semakin banyak menyimpan

udara panas dibandingkan udara dinginnya,

selain itu juga meningkatkan ketidak-

nyamanan manusia, dan meningkatkan

konsentrasi polusi udara. Meningkatnya

jumlah populasi di dunia, terutama pada

negara berkembang, berarti akan

meningkatkan intensitas UHI di negara

tersebut yang akan mempengaruhi kehidupan

manusia (Voogt 2002).

2.3.1 Jenis Urban Heat Island Observasi mengenai UHI banyak

didapatkan dari pengukuran suhu udara

berasal dari stasiun cuaca/meteorologi

maupun alat observasi manual yang

ditempatkan di bawah atap bangunan-

bangunan dan pohon-pohon, dikenal sebagai

urban canopy layer (UCL). Observasi ini

dapat dilakukan dengan menggunakan

jaringan stasiun-stasiun yang tetap atau dari

stasiun buatan yang bergerak, contohnya pada

kendaraan yang ditempelkan termometer.

Sekarang, teknologi pengindraan jauh

dengan sensor inframerah termal dapat

digunakan untuk mengamati UHI permukaan,

dengan resolusi spasial yang tinggi. Sensor

ini mendeteksi radiasi yang dipancarkan dan

dipantulkan oleh permukaan. Keluaran yang

dihasilkan berupa suhu permukaan dan bisa

dilanjutkan menjadi suhu udara dengan

komponen-komponen meteorologis tertentu

yang diperlukan. Suhu permukaan yang

dihasilkan ini mungkin cukup berbeda

dengan suhu permukaan yang sebenarnya

karena adanya perbedaan informasi yang

diperoleh oleh citra pada sebuah piksel.

Ukuran spasial juga mempengaruhi ketepatan

nilai digital pada sebuah citra.

Gambar 5 Profil suhu udara dalam urban canopy layer (UCL) dan suhu

permukaan dalam kondisi heat

island optimum pada (a) siang

hari dan (b) malam hari (Voogt

2002)

Suhu permukaan sangat sensitif pada

perubahan kondisi permukaan dibandingkan

suhu udara. Hal tersebut diperlihatkan pada

Gambar 5 yang memperlihatkan banyaknya

perbedaan variabilitas spasial dan variasi

temporal pada siang dan malam. Meskipun

UHI yang didapatkan dari suhu udara dan

suhu permukaan saling terkait, namun

keduanya tidaklah sama, dan perbedaan

keduanya harus diperhatikan diantaranya

(Voogt 2002).

2.3.2 Karakteristik Spasial dan Temporal Urban Heat Island

Istilah UHI timbul karena pola isoterm

yang membentuk seperti pulau. Besarnya

pola yang timbul tergantung dari daerah yang

terurbanisasi. Pola ini akan membentuk

gradien suhu yang yang membentuk mulai

dari daerah pinggiran sampai memuncak di

pusat kota. Perbedaan suhu antara urban dan

desa di sekelilingnya dapat mencapai 12 C

pada kota-kota metropolitan. Di dalam

wilayah terbangun, pola ini dipengaruhi

secara lokal oleh adanya ruang terbuka hijau

seperti taman kota, badan air, dan banyak

sedikitnya ruang terbangun (Voogt 2002).

(a)

(b)

7

Pola spasial isoterm biasanya mengikuti

daerah terurbanisasi. Pola topografi (pesisir

atau lokasi lembah) juga dapat menambah

kompleksitas kepada karakteristik spasial

UHI. Besarnya heat island atau intensitas

heat island diukur dari perbedaan antara suhu

udara rural dan suhu tertinggi di daerah

urban (Voogt 2002).

Gambar 6 Model pola spasial suhu udara

kota pada malam hari (Voogt

2002)

UHI pada malam hari akan meningkat

sebagai akibat perbedaan rata-rata

pendinginan antara wilayah urban dan rural.

Perbedaan ini akan semakin tinggi saat

keadaan cerah dan tidak berangin/lemah.

Intensitas heat island secara umum

meningkat mulai saat matahari tenggelam,

walaupun puncaknya bergantung pada

keadaan cuaca dan musim. Dalam beberapa

kasus, nilai intensitas yang bernilai negatif

yang disebut cool island, terjadi karena

karakteristik dalam perkotaan yang lambat

dalam meningkatkan suhu akibat adanya

halangan radiasi yang masuk dibandingkan di

daerah pinggiran yang memiliki lahan

terbuka.

Gambar 7 Perkembangan umum suhu udara

harian perkotaan dan pedesaan

(garis tebal) dan intensitas heat

island (garis tipis) (Voogt 2002)

Intensitas atau besarnya heat island

maksimum biasanya terjadi pada saat malam

hari dimana perbedaan suhu udara wilayah

urban dan suburban mencapai maksimum.

Wilayah urban akan cenderung memper-

tahankan suhu dalam kota dibandingkan

wilayah suburban. Lebih lanjut lagi, setelah

matahari terbit suhu udara di daerah rural

akan menyamai suhu udara di wilayah urban.

Hal ini disebabkan wilayah urban memiliki

tutupan bayangan oleh bangunan tinggi

(urban canopy) dan melemahnya sinar

matahari karena lapisan polusi yang terangkat

yang mengakibatkan suhu udara meningkat

lebih lambat pada pagi hari. Pada lintang

rendah, efek ini dapat saja memproduksi

urban cool island di mana daerah rural lebih

panas daripada daerah urban (Voogt 2002).

Selain itu kondisi lokal seperti topografi,

daerah iklim, dan musim mempengaruhi

karakteristik urban heat island wilayah lokal

tersebut (Oke 1997).

Penelitian tentang UHI di beberapa kota

besar di Indonesia dengan data satelit

menunjukkan adanya perubahan temperatur

yang merupakan salah satu indikasi adanya

perubahan iklim, hal ini ada hubungannya

dengan perubahan lahan yang terjadi akibat

urbanisasi. Di Bandung teramati perluasan

UHI (daerah dengan suhu tinggi 30-35 0C

yang terletak pada kawasan terbangun di

pusat kota per tahun kira-kira 12606 ha atau

4.47%, di Semarang 12174 ha atau 8.4%, di

Surabaya 1512 ha atau 4.8%. Pertumbuhan

kawasan terbangun di Bandung per tahun

kurang lebih 1029 ha (0.36%), Semarang

1200 ha (0.83%), dan Surabaya 531.28 ha

(1.69%) (Tursilowati 2007).

2.3.3 Sebab dan Dampak Urban Heat Island

Voogt (2002) mengatakan bahwa

formasi urban heat island dipengaruhi oleh

karakteristik permukaan dan kondisi

atmosferik. Tambahan panas langsung

menuju atmosfer melalui aktivitas manusia,

yang dikenal sebagai panas antropogenik

dapat memainkan peran penting dalam

pembentukan UHI. Penyebab-penyebab itu

secara lebih rinci sebagai berikut.

1 Geometri Permukaan (Surface Geometry) Geometri permukaan merupakan struktur

pada permukaan yang terdiri dari struktur

datar/halus dengan tambahan berbagai bentuk

struktur kasar lainnya. Pada wilayah urban

memiliki ruang terbangun yang merupakan

struktur geometri permukaan kasar.

Penambahan geometri permukaan yang kasar

8

dengan terperangkapnya radiasi matahari oleh

pemantulan berganda memicu pemanasan

sebagai akibat dari absorpsi sinar matahari

yang lebih besar. Selain itu, bangunan yang

letaknya berdekatan mengurangi sky view

factor yang mengurangi kehilangan panas

radiatif, terutama pada malam hari. Geometri

permukaan juga dapat menimbulkan

sheltering effect yang mengurangi kehilangan

panas konvektif dari permukaan dan udara di

dekat permukaan.

2 Properti termal permukaan Material bangunan pada wilayah urban

merupakan penyimpan panas yang baik.

Material ini memiliki kapasitas panas yang

lebih tinggi dan pemasukan termal

permukaan yang lebih besar.

3 Kondisi permukaan Bangunan urban yang tahan air seperti

pengaspalan mengurangi evaporasi, sehingga

energi lebih banyak diarahkan pada panas

sensibel yang dapat memanaskan udara

daripada panas laten (panas yang diambil

untuk evaporasi air).

4 Panas Antropogenik Panas antropogenik dilepaskan oleh

penggunaan energi urban pada bangunan,

kendaraan, dan dari manusia.

5 Efek Rumah Kaca Urban Atmosfer urban yang tercemar dan lebih

panas mengemisikan radiasi termal berlebih

ke arah bawah menuju permukaan kota.

Kelembaban kota yang meningkat juga dapat

berkontribusi pada efek ini.

6 Kondisi atmosfer UHI yang paling kuat dapat diamati

ketika langit cerah dan angin tenang. Awan

dan kelembaban atmosferik dapat

mempengaruhi panas radiatif permukaan

menuju atmosfer. Kelembaban atmosferik

bertindak seperti awan yang melakukan

pendinginan radiatif. Kelembaban atmosferik

yang tinggi akan mengurangi intensitas heat

island; kelembaban yang lebih rendah

memudahkan pendinginan radiatif. Ketika

kecepatan angin meningkat, percampuran

turbulen juga meningkat sehingga dapat

menekan besar UHI. Angin yang disebabkan

oleh adveksi skala lokal memindahkan panas

secara horizontal juga dapat mempengaruhi

UHI. Adveksi panas dapat memacu

peningkatan UHI dan adveksi dingin dapat

menekan peningkatan UHI.

UHI dapat menimbulkan dampak positif

dan negatif bagi kota. Untuk kota beriklim

hangat, atau kota iklim temperate pada

musim panas, UHI meningkatkan

penggunaan energi untuk pendingin udara

(AC). Peningkatan permintaaan akan energi

dapat meningkatkan emisi gas rumah kaca.

Emisi gas rumah kaca dapat

mendegradasikan kualitas udara. Suhu urban

yang makin tinggi dapat memicu

terbentuknya kabut urban karena emisi

polutan dan reaksi fotokimia atmosferik.

Panasnya suhu kota juga dapat menyebabkan

penyebaran penyakit vector-borne.

Pada iklim yang lebih dingin, UHI dapat

memberikan efek positif seperti berkurangnya

tutupan salju sehingga penggunaan energi

juga berkurang. UHI tidak secara langsung

berpengaruh terhadap pemanasan global. UHI

adalah modifikasi iklim lokal. Dampak UHI

pada skala global terbatas pada catatan suhu

jangka panjang yang dilakukan pada stasiun-

stasiun cuaca. Namun urbanisasi yang terjadi

kota dengan adanya stasiun cuaca menjadikan

kemampuan untuk mendeteksi iklim global

lebih sulit karena superposisi dengan efek

iklim lokal.

III METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Wilayah kajian melingkupi Kabupaten

Bogor dan Kota Bogor (wilayah Bogor) yang

berada pada koordinat 61230 - 65310 LS dan 1061838 - 1071926 BT.

Gambar 8 Wilayah kajian (Kabupaten Bogor

dan Kota Bogor)

9

Penelitian dilaksanakan pada bulan

Februari sampai dengan bulan Oktober tahun

2012, bertempat di Laboratorium

Meteorologi dan Pencemaran Atmosfer,

Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB.

3.2 Data dan Peralatan Alat yang digunakan pada penelitian ini

yaitu berupa seperangkat komputer dengan

perangkat lunak pengolah data satelit (ENVI

dan ER Mapper), pengolah sistem informasi

geografis (Arc GIS), pengolah data statistik

(Minitab dan Ms Excel), serta dokumentasi

(Ms Word).

Data yang digunakan dalam penelitian

ini berupa data citra MODIS yang mencakup

seluruh wilayah Bogor (kota dan kabupaten),

data Digital Elevation Model (DEM) untuk

mengetahui ketinggian wilayah Bogor, data

observasi meteorologi berupa data suhu

udara, dan peta tata ruang wilayah Bogor

yang mencakup data spasial penggunaan

lahan.

Pada penelitian ini, data citra MODIS

yang digunakan sebanyak 24 akuisisi yaitu

pada tahun 2000 hingga tahun 2011 pada

waktu siang dan malam hari di setiap

tahunnya.

3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Pemilihan Data Citra Satelit

Pemilihan data sangat penting untuk

memberi batasan sebelum mengolah data

citra satelit untuk lebih lanjut. Batasan yang

dipakai dalam pemilihan data antara lain

temporal selection dan spatial selection.

Temporal selection atau pemilihan data

secara temporal yang digunakan yaitu dua

data citra satelit (1 siang dan 1 malam) di

bulan Juli pada tahun 2000 hingga tahun

2011. Spatial selection atau pemilihan data

secara spasial yang digunakan yaitu data citra

satelit yang mencakup wilayah Bogor dengan

syarat memiliki tingkat keawanan yang

menunjukkan langit cerah tanpa awan atau

hampir tidak ada awan.

Data citra satelit dapat dipilih dan

diunduh melalui alamat situs:

http://ladsweb.nascom.nasa.gov. Data yang

dipilih adalah data satelit Terra MODIS

Level 1B. Kanal yang digunakan yaitu kanal

31 dan kanal 32.

3.3.2 Proses Pengolahan Data Citra Satelit

Proses awal pengolahan data citra satelit

dilakukan untuk mendapatkan data dengan

informasi yang sesuai. Proses awal ini

mencakup kesesuaian posisi koordinat hingga

pembenaran informasi pada setiap piksel.

Tahap-tahap yang dilakukan antara lain:

1) Georeferensi MODIS dengan Koreksi Bow-tie

Georeferensi adalah proses memasukan

citra ke dalam sistem koordinat tertentu.

Proses georeferensi disebut juga proses

registrasi citra. Cara yang digunakan pada

penelitian ini yaitu dengan mengekspor

ground check point (GCP) atau titik ikat yang

menggunakan perangkat lunak ENVI.

Penentuan sistem koordinat dilakukan dengan

memilih sistem proyeksi dan datum yang

akan digunakan. Pada penelitian ini

digunakan sistem proyeksi UTM dan datum

WGS-84. Koreksi bow-tie dilakukan dengan

menggunakan perangkat lunak ENVI yang

berfungsi untuk menghilangkan efek

duplikasi data pada citra di baris-baris

tertentu.

2) Pemotongan (Cropping) Wilayah Bogor

Data citra satelit dalam satu subset

memiliki ukuran spasial yang luas, sehingga

memiliki ukuran file yang sangat besar.

Pemotongan (cropping) data citra diperlukan

agar data citra yang dianalisis lebih lanjut

memiliki batasan spasial dengan ukuran file

yang lebih kecil. Batasan spasial yang dipakai

pada penelitian ini yaitu wilayah Bogor dan

sekitar. Data citra satelit dipotong dengan

data vektor wilayah bogor. Data vektor dapat

dibuat dengan menggunakan perangkat lunak

ER Mapper dengan menggunakan peta tata

ruang wilayah bogor sebagai peta acuan.

3.3.3 Suhu Permukaan Suhu permukaan diturunkan dari nilai

radiansi atau energi yang diterima bumi per

satuan luas berdasarkan persamaan Planck

(Lim 2001). Planck dalam persamaannya

menggunakan brigthness temperature yang

dapat dianggap sebagai suhu permukaan dari

suatu objek. Hukum Planck digunakan untuk

menurunkan suhu permukaan karena hukum

tersebut dapat menghitung intensitas radiasi

yang dipancarkan oleh suatu objek

permukaan.

Intensitas radiasi berkaitan dengan panas

objek di bumi dan besarnya panas dapat

ditunjukkan dengan suhu permukaan. Suhu

permukaan dapat diekstraksi melalui kanal

pada sensor satelit. Kanal yang digunakan

pada citra MODIS yaitu kanal 31 dan kanal

32 dengan masing-masing nilai tengah

10

panjang gelombang yaitu 11.03 m dan

12.02m. Adapun persamaannya yaitu:

(

( ) )

dimana,

Tb : suhu kecerahan (K)

C1 : konstanta radiasi pertama

(1.1911 x 108 W M

-2 sr

-1 (m

-1)

-4)

C2 : konstanta radiasi kedua

(1.439 x 10-4

K m)

L(i) : nilai radiansi kanal ke-i (Wm

-2m

-1sr

-1)

i : nilai tengah panjang gelombang kanal ke-i (m)

Ekstraksi dari kedua kanal dapat

mempresentasikan masing-masing gambaran

suhu permukaan, walaupun memiliki selisih

nilai. Suhu permukaan akhir didapat dari nilai

rata-rata kedua suhu kecerahan pada kanal 31

dan kanal 32.

dimana,

Ts : suhu permukaan (K)

Tb31 : suhu kecerahan kanal 31 (K)

Tb32 : suhu kecerahan kanal 32 (K)

3.3.4 Urban Heat Island Besarnya intensitas urban heat island

pada suatu daerah merupakan perbandingan

besar antara suhu yang berada di wilayah

urban dengan suhu yang berada di wilayah

suburban. UHI dapat dilihat secara spasial

melalui citra satelit dengan menggunakan

pendekatan suhu permukaan. Dengan

menggunakan pendekatan suhu permukaan

dapat digunakan persamaan sebagai berikut:

SUHI = Ts urban Ts suburban (9) dimana,

SUHI : intensitas surface urban heat

island

Ts urban : suhu permukaan di wilayah

urban

Ts suburban : suhu permukaan di wilayah

suburban

Gambar 9 Diagram alir metodologi penelitian

11

Wilayah bogor secara umum dibagi

menjadi dua bagian: wilayah urban berada di

Kota Bogor dan wilayah suburban berada di

Kabupaten Bogor. Nilai suhu permukaan

(Ts) diambil dari hasil ekstraksi suhu

permukaan pada citra satelit. Pada citra satelit

memiliki informasi nilai suhu permukaan

yang didapat dari karakteristik spasial pada

setiap piksel. Hal ini dapat dijadikan acuan

dalam mengidentifikasi intensitas UHI.

3.3.5 Digital Elevation Model dan Klasifikasi Lahan Wilayah Bogor

Suhu udara pada suatu wilayah memiliki

hubungan erat dengan kondisi topografi dan

ketinggian wilayah tersebut. Oleh karena itu

penelitian ini membutuhkan sebuah data

topografi dan ketinggian wilayah Bogor. Data

topografi dan ketinggian sebuah daerah dapat

dimodelkan dengan menggunakan data DEM

(Digital Elevation Model). Data DEM dapat

diolah dengan menggunakan perangkat lunak

ArcGIS. Data ini disesuaikan dengan peta

tata ruang wilayah Bogor dan hasil

pengolahan data citra satelit untuk

menghasilkan analisis distribusi spasial dan

temporal UHI di wilayah Bogor.

Pada penelitian ini, proses klasifikasi

penutupan lahan di Bogor melalui interpretasi

data landuse wilayah Jawa Barat pada tahun

2002 yang telah dipotong. Klasifikasi lahan

dilakukan dengan menggunakan klasifikasi

tak terbimbing (Unsupervised Classification).

Klasifikasi tak terbimbing dimulai dari

mengklasifikasikan dari kelas-kelas atau

wilayah-wilayah yang kita spesifikasikan atau

dari jumlah nominal kelas yang dijadikan

pembeda antara masing-masing penutupan

lahan. Klasifikasi tak terbimbing secara

sendiri akan mengategorikan semua piksel

menjadi kelas-kelas dengan menampakan

spektral atau karakteristik spektal yang sama.

Di wilayah Bogor, penutupan lahan

dibedakan menjadi sembilan bagian, yaitu air

tawar, belukar/semak, gedung/pemukiman,

hutan, kebun/perkebunan, rumput/tanah

kosong, sawah irigasi, sawah tadah hujan,

dan tegalan/ladang.

3.4 Asumsi Dasar Penelitian Pada penelitian ini, untuk mendapatkan

nilai suhu permukaan sebagai identifikasi

urban heat island menggunakan beberapa

asumsi sebagai berikut:

1 Data citra satelit yang digunakan berupa data yang memiliki tingkat keawanan

yang menunjukkan langit cerah tanpa

awan atau hampir tidak ada awan.

2 Atmosfer bersifat statis, sehingga faktor angin tidak berpengaruh.

3 Suhu permukaan yang dihasilkan oleh data citra satelit memiliki perbandingan

yang mirip dengan suhu udara data

observasi meteorologi, sehingga suhu

permukaan dapat digunakan untuk

mengidentifikasi UHI.

IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kondisi Umum Wilayah Kajian Kabupaten Bogor adalah sebuah

kabupaten di Provinsi Jawa Barat dengan

Cibinong sebagai pusat pemerintahan dan

industri. Kota Bogor adalah sebuah kota di

Provinsi Jawa Barat yang wilayahnya berada

di tengah-tengah wilayah Kabupaten Bogor.

Kabupaten Bogor dan Kota Bogor (wilayah

Bogor) yang merupakan wilayah kajian

berada pada koordinat 61230 - 65310 LS dan 1061838 - 1071926 BT.

Kabupaten Bogor memiliki luas 2071.21

km2 dan jumlah penduduknya 4 771 932 jiwa.

Kota Bogor memiliki luas yang lebih kecil

yaitu 118.50 km dengan jumlah

penduduknya 950 334 jiwa(2010). Kabupaten

Bogor memiliki kepadatan penduduk yang

lebih renggang yaitu sebesar 2303.93

jiwa/km2, sedangkan Kota Bogor memiliki

kepadatan penduduk 8019.7 jiwa/km.

Sebelah utara Kabupaten Bogor

berbatasan dengan Kabupaten Tangerang

(Banten), Kota Depok, dan Kabupaten

Bekasi; sebelah timur berbatasan dengan

Kabupaten Karawang; sebelah selatan

berbatasan dengan Kabupaten Cianjur dan

Kabupaten Sukabumi; sebelah barat

berbatasan dengan Kabupaten Lebak

(Banten).

Bagian utara Kabupaten Bogor

merupakan dataran rendah (lembah Sungai

Ciliwung dan Sungai Cisadane, sedangkan

bagian selatan berupa pegunungan, dengan

puncaknya: Gunung Halimun (1764 m),

Gunung Salak (2211 m), Gunung Gede

(2958 m), dan Gunung Pangrango (3018 m)

yang merupakan gunung tertinggi kedua di

Jawa Barat.

12

Gambar 10 Peta ketinggian di wilayah Bogor

Kota Bogor terletak pada ketinggian 190

sampai 330 meter di atas permukaan laut.

Wilayah ini memiliki udara yang relatif sejuk

dengan suhu udara rata-rata setiap bulannya

adalah 26 C dan kelembaban udaranya

kurang lebih 70%. Suhu rata-rata terendah di

Bogor mencapai 21.8 C, paling sering terjadi

pada Bulan Desember dan Januari. Kota

Bogor memiliki curah hujan tahunan

mencapai 1700 mm, namun pada wilayah

sekitarnya bisa mencapai 3500 mm.

Tingginya curah hujan disebabkan banyak

terjadinya hujan konvektif di daratan pulau

Jawa Barat dan efek orografis di wilayah

Bogor (Kusumawati et al. 2008).

Tabel 1 Tutupan lahan wilayah Bogor

Klasifikasi penutupan lahan di Bogor

dilakukan melalui interpretasi data landuse

wilayah Jawa Barat pada tahun 2002 yang

telah dipotong. Klasifikasi lahan

menggunakan klasifikasi tak terbimbing

(unsupervised classification). Penutupan

lahan (land cover) pada wilayah kajian

diklasifikasikan menjadi tujuh kelas, yaitu

air tawar, belukar/semak, gedung/

pemukiman, hutan, kebun/perkebunan,

rumput/tanah kosong, sawah irigasi, sawah

tadah hujan, dan tegalan/ladang.

Wilayah Bogor yang memiliki luas total

sebesar 2189.71 km2, memiliki berbagai

tutupan lahan beragam dan tersebar yang

telah diklasifikasikan seperti pada Tabel 1.

Pada bagian selatan, barat, dan timur wilayah

kajian terdapat tutupan lahan yang dominan

lebih hijau, yaitu antara lain: perkebunan,

hutan, semak/belukar, sawah tadah hujan,

tegalan/ladang. Pada bagian utara dan tengah

wilayah kajian terdapat tutupan lahan yang

dominan antara lain: gedung, pemukiman

penduduk, sawah irigasi, dan rumput/tanah

kosong. Perkebunan memiliki tutupan lahan

terbesar di wilayah Bogor yaitu sebesar 20%

dari tutupan lahan seluruhnya, sedangkan

gedung dan pemukiman hanya memiliki

tutupan lahan sebesar 11%.

Dengan terkonsentrasinya lahan

terbangun di wilayah perkotaan seperti Kota

Bogor dibandingkan wilayah sekitar kota

(suburban/rural), mengindikasikan akan

adanya fenomena urban heat island. Hal ini

ditandai dengan adanya wilayah lahan

terbangun yang terpusat di Kota Bogor dan

Tutupan Lahan Luas (km2) Persentase (%)

Kebun/Perkebunan 438.14 20.01

Hutan 377.54 17.24

Belukar/Semak 317.66 14.51

Sawah Tadah Hujan 260.54 11.9

Gedung/Pemukiman 246.02 11.24

Tegalan/Ladang 242.49 11.07

Sawah Irigasi 237.43 10.84

Rumput/Tanah kosong 52.47 2.4

Air Tawar 17.42 0.8

13

Kota Cibinong. Pada bagian selatan, barat,

dan timur wilayah Bogor terdapat tutupan

lahan yang dominan lebih hijau. Hal ini

menyebabkan wilayah perkotaan akan

cenderung lebih panas dibandingkan wilayah

di pinggir kota sehingga membentuk seperti

kubah di pusat kota.

4.2 Pengolahan Data Citra MODIS Informasi suhu permukaan untuk

menentukan urban heat island dalam

penelitian ini menggunakan data citra Terra

MODIS L1B. Data citra ini dapat

memberikan ukuran spasial dalam cakupan

wilayah yang besar dan waktu temporal yang

konsisten pada setiap waktunya. Data citra

MODIS cocok digunakan dalam penelitian

ini yaitu untuk menentukan UHI di wilayah

Bogor.

Pada citra yang digunakan perlu

dilakukan adanya pemotongan wilayah kajian

(cropping). Hal ini dilakukan supaya daerah

yang diamati memiliki batasan hanya sampai

pada wilayah kajian dari citra yang diambil

dari citra sebenarnya. Karena data citra yang

dikaji atau yang telah dilakukan proses

cropping akan lebih cepat dalam proses

pengolahan data.

Data mentah citra MODIS yang didapat

merupakan data sudah terkoreksi secara

geometrik dan radiometrik. Namun data citra

ini belum memiliki sistem koordinat yang

sesuai dan masih terdapat bow-tie effect. Data

citra yang masih memiliki efek bow-tie dapat

dihilangkan dan dinormalkan dengan

menggunakan perangkat lunak ENVI. Pada

dasarnya perangkat lunak ini melakukan

koreksi radiometrik, khusus untuk efek bow-

tie, yaitu dengan membenarkan informasi

nilai radians efek duplikasi baris-baris akibat

dari perbesaran sudut Instantaneous Field Of

View (IFOV).

Sistem proyeksi ditentukan secara

otomatis dengan cara georeferensi. Proses

georeferensi pada citra dilakukan dengan

memberikan koordinat peta pada citra. Data

citra tersebut sesungguhnya sudah datar

(planimetri), hanya saja belum mempunyai

koordinat peta yang benar. Dalam hal ini,

koreksi geometrik sesungguhnya melibatkan

proses georeferensi karena semua sistem

proyeksi sangat terkait dengan koordinat

peta. Sistem proyeksi peta yang digunakan

yaitu sistem proyeksi Universal Transverse

Mercator (UTM) dengan datum WGS-84.

Keluaran titik ikat atau Ground Check Point

(GCP) secara otomatis dihasilkan dengan

adanya proses georeferensi citra. Dengan cara

inilah data citra sudah terkoreksi geometrik

secara benar dengan sistem proyeksi yang

sesuai.

Gambar 11 (a) Data belum terkoreksi dan (b)

data terkoreksi, citra MODIS

akuisisi 12 Juli 2002 (siang hari)

Data citra MODIS memiliki cakupan

spasial dan temporal yang baik, sehingga

hasil pengolahan data yang didapatkan

memenuhi kriteria dalam cakupan luasan

kajian dengan rentang periode data yang

diperlukan. Hasil analisis data citra akan

lebih baik apabila data memiliki cakupan

sudut pengamatan dengan kondisi langit yang

cerah (Wan et al. 2004).

4.3 Suhu Permukaan Suhu permukaan yang diekstraksi dari

data citra MODIS merupakan nilai suhu

permukaan pada wilayah kajian, yaitu

wilayah Bogor. Wilayah Bogor yang

dimaksud antara lain Kota Bogor sebagai

pusat kota dan Kabupaten Bogor sebagai

wilayah suburban.

Dalam satu hari, satelit Terra mengambil

gambar suatu tempat yang sama sebanyak

dua kali. Nilai suhu permukaan pada citra

MODIS yang diekstraksi merupakan

gambaran suhu permukaan di wilayah Bogor

yang terekam antara pukul 08.00 - 10.00

(siang hari) dan antara pukul 20.00 - 22.00

(malam hari) waktu setempat. Pada penelitian

ini, data citra MODIS diambil sebanyak 24

akuisisi yaitu pada tahun 2000 hingga tahun

2011 pada waktu siang dan malam hari di

setiap tahunnya.

Dari data citra MODIS yang telah

dipilih, kanal 31 dan kanal 32 dapat

digunakan untuk mengestraksi suhu

permukaan. Suhu permukaan diturunkan

berdasarkan persamaan Planck (Lim 2001).

Suhu permukaan hasil ektraksi kanal 31 dan

kanal 32 memiliki pola sebaran yang relatif

sama.

(a) (b)

14

Hal ini ditunjukkan seperti pada Gambar

12. Pada grafik tersebut dapat terlihat pada

kanal 31 dan kanal 32 memiliki nilai

koefisien determinasi sebesar 1. Kedua kanal

mempunyai hubungan yang linier dengan

masing-masing komponen yang saling

berhubungan.

Gambar 12 Hubungan sebaran hasil ekstraksi

suhu kecerahan (K) kanal 31

dengan kanal 32 pada citra

MODIS tahun 2011 akuisisi 31

Juli 2011 (a) siang hari dan (b)

malam hari

Pada Tabel 2 menunjukkan kedua kanal

memiliki pola sebaran yang saling

berhubungan erat. Data pada masing-masing

citra memiliki nilai koefisien determinasi

yang besar. Kedua kanal ini memiliki selisih

nilai pada masing-masing hasil ekstraksi suhu

permukaan. Suhu kecerahan pada kanal 32

lebih besar dibandingkan pada kanal 31.

Selisih antara kedua kanal berbeda sekitar 3

K. Oleh karena itu, suhu permukaan akhir

bisa didapatkan dari nilai rata-rata kedua

suhu kecerahan hasil ekstraksi pada kanal 31

dan kanal 32.

Tabel 2 Nilai koefisien determinasi dan standar deviasi hasil ekstraksi suhu

permukaan antara kanal 31 dengan

kanal 32 pada (a) siang hari dan

(b) malam hari

Suhu permukaan dalam citra

digambarkan dalam cakupan suatu piksel

dengan berbagai tipe permukaan yang

berbeda. Suhu permukaan pada hasil

ekstraksi pada citra MODIS memiliki nilai

yang berbeda dibandingkan dengan data suhu

udara hasil pengukuran di enam stasiun yang

tersebar.

Gambar 13 Peta lokasi stasiun meteorologi

Stasiun observasi meteorologi yang

terdapat di Bogor antara lain: Stasiun

Meteorologi Atang Senjaya yang berada di

wilayah Kota Bogor; Stasiun Meteorologi

Darmaga, Stasiun Meteorologi Cibinong, dan

Stasiun Meteorologi Citeko yang berada di

wilayah Kabupaten Bogor; Stasiun

Meteorologi Halim Perdanakusuma dan

Stasiun Meteorologi Curug Budianto yang

berada di luar wilayah Bogor.

Masing-masing stasiun meteorologi

dapat mewakili data pengukuran suhu udara

hingga radius 5 km sesuai dengan

(a) Siang (b) Malam

Akuisisi R-Sq S Akuisisi R-Sq S

12 Juli 2000 100% 0.0014 18 Juli 2000 100% 0.0003

12 Juli 2001 100% 0.0008 6 Juli 2001 100% 0.0005

20 Juli 2002 100% 0.0027 11 Juli 2002 100% 0.0005

23 Juli 2003 100% 0.0016 26 Juli 2003 100% 0.0002

23 Juli 2004 100% 0.0030 23 Juli 2004 100% 0.0005

3 Juli 2005 100% 0.0017 5 Juli 2005 100% 0.0006

26 Juli 2006 100% 0.0010 11 Juli 2006 100% 0.0010

11 Juli 2007 100% 0.0020 4 Juli 2007 100% 0.0014

8 Juli 2008 100% 0.0004 8 Juli 2008 100% 0.0003

12 Juli 2009 100% 0.0031 7 Juli 2009 100% 0.0009

24 Juli 2010 100% 0.0017 24 Juli 2010 100% 0.0013

31 Juli 2011 100% 0.0015 31 juli 2011 100% 0.0008

(b)

(a)

15

karakteristik topografi tempat didirikannya

stasiun tersebut. Data pengukuran suhu udara

ini dapat dikorelasikan dengan melakukan

analisis regrasi pada hasil ekstraksi suhu

permukaan pada citra MODIS.

Tabel 3 Nilai koefisien determinasi dan standar deviasi suhu permukaan

hasil ekstraksi citra dengan suhu

udara observasi

Gambar 14 Analisis regresi suhu permukaan

hasil ekstraksi citra akuisisi (a)

23 Juli 2003 dan (b) 26 Juli 2003

dengan suhu udara observasi

Analisis korelasi atau hubungan

dilakukan dengan cara analisis regresi antara

suhu permukaan hasil ektraksi citra MODIS

sebagai peubah respon dengan suhu udara

hasil observasi dari enam stasiun sebagai

peubah prediktor. Analisis regresi memiliki

nilai koefisien determinasi (R2) dan standar

deviasi atau simpangan baku (S) yang

menunjukkan kesalingterkaitan antar kedua

peubah. Makin tinggi nilai koefisien

determinasi (R2) maka kedua peubah saling

memiliki keterkaitan. Sebaliknya standar

deviasi, merupakan gambaran besarnya

penyimpangan, makin kecil nilai S

(mendekati nol), kedua peubah saling

memiliki keterkaitan (Drapper dan Smith

1992).

Dari Tabel 3 dapat disimpulkan bahwa

setiap analisis regresi yang dilakukan

memiliki memiliki nilai koefisien determinasi

(R2) dan standar deviasi (S) masing-masing

yang menunjukkan korelasi atau

kesalingterkaitan antar kedua peubah.

Analisis regresi yang dilakukan pada citra

akuisisi 23 Juli 2003 dan 26 Juli 2003

(Gambar 14) memiliki koefisien determinasi

masing-masing sebesar 40.9% dan 76.8%

dengan nilai simpangan baku masing-masing

sebesar 1.71 dan 1.30. Hal ini menunjukkan

suhu permukaan hasil ektraksi citra MODIS

tersebut memiliki keterkaitan yang cukup

sesuai terhadap suhu udara hasil observasi

dari enam stasiun yang tersebar di wilayah

sekitar Bogor.

Suhu permukaan dan suhu udara

merupakan unsur meteorologi yang berbeda.

Namun kedua suhu ini saling terkait satu

sama lain. Suhu permukaan mempunyai

pengaruh utama terhadap suhu udara lapisan

perbatas (boundary layer). Suhu permukaan

berpengaruh terhadap fluks bahang terasa

(sensible heat) terutama pada siang hari, hal

ini yang menyebabkan suhu permukaan suatu

benda lebih tinggi dari suhu udara

(Mannstein 1987). Namun pada beberapa

keadaan, suhu permukaan dapat lebih dingin

dibandingkan suhu udara, terutama pada

malam hari. Hal ini dikarenakan oleh adanya

sifat konduktivitas oleh beberapa bahan

penyusun dasar permukaan. Seperti contoh,

dasar permukaan yang terbuat dari bahan

logam atau keramik akan lebih dingin

dibandingkan dasar permukaan yang masih

berupa tanah.

Menurut Effendy (2009), penggunaan

data pengindraan jauh dapat menutupi

kekurangan kerapatan stasiun cuaca. Hal ini

dinilai dapat memiliki prospek yang baik

untuk dikembangkan di masa-masa

mendatang tanpa mengurangi pentingnya

pengukuran secara insitu pada stasiun-stasiun

cuaca sebagai bahan referensi atau rujukan.

(a) Siang (b) Malam

Akuisisi R-Sq S Akuisisi R-Sq S

12 Juli 2001 57.0% 1.40 6 Juli 2001 94.7% 0.65

20 Juli 2002 56.5% 1.81 11 Juli 2002 79.3% 1.55

23 Juli 2003 40.9% 1.71 26 Juli 2003 76.8% 1.30

23 Juli 2004 3.0% 3.93 23 Juli 2004 5.1% 3.89

3 Juli 2005 42.5% 2.41 5 Juli 2005 62.1% 1.89

26 Juli 2006 67.0% 2.47 11 Juli 2006 44.1% 2.56

11 Juli 2007 44.6% 2.67 4 Juli 2007 66.4% 1.53

(b)

(a)

16

Stasiun cuaca dapat digunakan untuk

melakukan kalibrasi atau validasi model-

model pendugaan berdasarkan ekstraksi data

pengindraan jauh sebagai analisis lebih

lanjut.

Meskipun ada beberapa korelasi pada

citra yang kurang begitu baik, seperti pada

tahun 2004, namun data citra masih bisa

digunakan untuk menganalisis urban heat

island walaupun hanya menggunakan hasil

ekstraksi data suhu permukaan. Hal ini juga

dipengaruhi oleh keberadaan stasiun

meteorologi yang kurang mencukupi di

wilayah Bogor. Sehingga keberadaan stasiun

meteorologi dalam ukuran spasial kurang

mencukupi untuk melakukan validasi dan

kalibrasi sehingga menghasilkan model yang

baik. Namun dalam hal ini, fenomena UHI

diidentifikasi menggunakan data spasial,

meskipun dengan menggunakan pendekatan

suhu permukaan dari data citra. Namun

penggunaan data citra akan lebih baik lagi

apabila didukung dengan data konvensional

seperti data dari stasiun meteorologi.

4.4 Struktur Urban Heat Island Struktur UHI dapat dideskripsikan

melalui pola spasial dan pola temporal dari

hasil pengolahan data citra. Karakteristik

spasial dapat dilihat dari pola isoterm yang

terlihat pada peta spasial, sedangkan

karakteristik temporal dapat diinterpretasikan

melalui data statistika baik secara diurnal

hingga mencapai tahunan.

Gambar 15 Sebaran jumlah sel citra tahun

2009 (siang hari)

Hasil nilai suhu permukaan akhir pada

histogram seperti pada Gambar 15

merupakan nilai suhu permukaan secara

keseluruhan pada wilayah Bogor pada setiap

data citra. Hasil statistika suhu permukaan

mengikuti histogram pola sebaran normal.

Suhu permukaan dengan nilai terbanyak

mendekati nilai tengah (mean) dari suhu

permukaan tersebut. Banyaknya jumlah pada

masing-masing rentang suhu permukaan

dihitung dari jumlah sel dalam piksel pada

masing-masing data citra.

Tabel 4 Nilai distribusi temporal suhu permukaan hasil ekstraksi citra

(siang hari)

Tabel 5 Nilai distribusi temporal suhu permukaan hasil ekstraksi citra

(malam hari)

Berdasarkan Tabel 4 dan Tabel 5, data

yang digunakan menunjukkan wilayah Bogor

pada siang hari memiliki suhu permukaan

rata-rata sebesar 26.8 oC, dengan rata-rata

minimum sebesar 14.2 oC dan rata-rata

maksimum sebesar 32.4 oC. Pada malam

hari, wilayah Bogor memiliki suhu

permukaan rata-rata sebesar 19.4 oC, dengan

rata-rata minimum sebesar 8.1 oC dan rata-

rata maksimum sebesar 22.2 oC.

Tahun Min Maks Rerata StdDev

2000 13.9 33.1 27.0 2.58

2001 19.3 29.7 26.3 1.50

2002 13.5 30.5 26.2 2.12

2003 10.7 33.3 27.5 2.86

2004 10.0 33.7 27.3 3.00

2005 16.8 35.4 27.6 2.88

2006 17.1 30.4 26.7 1.92

2007 11.2 32.0 25.5 2.78

2008 18.3 28.4 26.1 1.25

2009 12.4 35.1 27.9 3.35

2010 13.8 34.4 26.9 3.40

2011 13.2 32.3 26.9 3.37

Rerata 14.2 32.4 26.8 -

Tahun Min Maks Rerata StdDev

2000 10.3 21.8 19.9 1.73

2001 10.3 21.8 19.4 1.96

2002 9.8 22.1 19.6 1.72

2003 3.0 21.0 19.3 1.98

2004 10.6 21.5 19.1 1.54

2005 10.0 22.1 19.3 2.05

2006 8.7 21.7 18.5 2.34

2007 -2.6 23.2 19.8 3.00

2008 10.9 21.6 19.3 1.67

2009 8.9 23.3 20.1 2.28

2010 7.6 22.9 18.4 2.46

2011 9.5 23.2 20.0 2.20

Rerata 8.1 22.2 19.4 -

17

Gambar 16 Peta distribusi spasial suhu permukaan rata-rata wilayah Bogor (siang hari)

Gambar 17 Peta distribusi spasial suhu permukaan rata-rata wilayah Bogor (malam hari)

Pada siang hari suhu udara maupun suhu

permukaan jelas lebih tinggi dibandingkan

pada malam hari. Namun yang perlu

diperhatikan, suhu permukaan sangat sensitif

pada perubahan kondisi permukaan

dibandingkan suhu udara. Geometri dan

bahan properti permukaan serta kondisi

atmosfer merupakan hal yang dominan dalam

menentukan kondisi suhu permukaan.

Pada Gambar 16 dan Gambar 17

menunjukkan distribusi spasial suhu

permukaan rata-rata 12 data pada tahun 2000

sampai tahun 2011 di bulan Juli. Gambaran

spasial suhu permukaan dibedakan menjadi

dua bagian yaitu siang hari dan malam hari

18

sesuai pengambilan data citra. Pada saat siang

hari, suhu permukaan membentuk pola urban

heat island dimana suhu permukaan

berkurang dari pusat kota yang berada Kota

Bogor. Suhu permukaan tampak

memperlihatkan pola isoterm yang memusat.

Fenomena UHI yang terjadi di wilayah

Bogor terjadi akibat terdapatnya lahan

terbangun yang terpusat di Kota Bogor.

Aktivitas manusia dan pusat industri serta

wilayah komersial yang berkembang di Kota

Bogor juga mengakibatkan meningkatnya

pola UHI yang memusat di Kota Bogor

terutama pada siang hari. Meningkatnya suhu

udara pada suatu perkotaan memiliki kaitan

erat terhadap kegiatan industri dan aktivitas

kendaraan yang mengeluarkan emisi polutan

ke udara. Pada kajian yang dilakukan oleh

Adiningsih (1997), didapatkan bahwa

pengemisi gas rumah kaca terbesar

disumbangkan oleh sektor transportasi

perkotaan, khususnya di Jakarta dan

sekitarnya. Menurut Turyanti dan

Santikayasa (2006), unsur suhu udara

menunjukkan korelasi positif terhadap

konsentrasi polutan O3 di udara ambien.

Selain itu pola isoterm juga terdapat di

Kota Cibinong yang berada di sebelah utara

Kota Bogor dan juga di sepanjang Jalan Raya

Darmaga hingga Jalan Raya Ciampea yang

berada di sebelah barat Kota Bogor. Kedua

pola isoterm ini berada di Kabupaten Bogor.

Kota Cibinong merupakan kota di Kabupaten

Bogor yang memiliki pusat industri sehingga

dapat memicu pertumbuhan fenomena UHI.

Jalan Raya Darmaga hingga Jalan Raya

Ciampea merupakan wilayah yang memiliki

kepadatan kendaraan yang cukup tinggi.

Aktivitas lalu lintas di sepanjang jalan ini

cukup padat di siang hari, ditambah trayek

angkutan umum yang sangat banyak.

Sehingga di sepanjang jalan ini terlihat

pembentukan pola isoterm.

Pada saat malam hari, suhu permukaan

tidak membentuk pola urban heat island

yang berpusat di Kota Bogor. Suhu

permukaan cenderung membentuk gradien

suhu yang meningkat menuju ke utara yaitu

Kota Depok hingga Kota Jakarta dan

sekitarnya. Pola isoterm yang terjadi pada

malam hari mengikuti pola kontur ketinggian.

Fenomena UHI yang berpusat di Kota Bogor

menghilang pada malam harinya. Fenomena

UHI seperti ini dapat terjadi di wilayah

lintang rendah dengan keadaan topografi

berbukit. Pada malam hari suhu merata di

setiap wilayah akibat adanya pendinginan

dari udara dingin yang turun dari gunung

pada malam harinya (angin lembah).

Kemudian pada siang harinya fenomena UHI

cenderung tumbuh seiring meningkatnya

aktivitas manusia yang memusat di kota

(Alcoforado dan Andrade 2006).

4.5 Intensitas Urban Heat Island Untuk mengestimasi intensitas urban

heat island di wilayah Bogor, UHI dihitung

dari perbedaan antara suhu permukaan yang

berada di Kota Bogor dengan suhu

permukaan wilayah suburban. Suhu

permukaan wilayah urban diambil dari satu

suhu permukaan tertinggi dari suhu

permukaan rata-rata sebanyak 24 data (siang

dan malam) selama 12 tahun. Pengambilan

satu titik suhu permukaan diambil dari

wilayah urban yang berada di wilayah Kota

Bogor.

Gambar 18 Pengambilan titik acuan suhu

permukaan wilayah Bogor

Titik suhu permukaan wilayah suburban

tersebar di wilayah pinggir Kota Bogor dan

Kabupaten Bogor. Titik suhu permukaan

wilayah suburban sebanyak 32 titik berjarak

7 km dan 14 km dari satu titik pusat atau titik

suhu permukaan wilayah urban. Titik-