Spektral

Ket: Artikel ini merupakan bagian dari Laporan Fieldtrip M.K. PJJK Penulis

Spektral adalah hasil interaksi antara energi elektromagnetik (EM) dengan suatu objek. Objek yang ada di permukaan bumi mempunyai karakteristik yang berbeda sati dengan lainnya (khas). Ada objek yang mempunyai sifat dara serapnya (absorpsi) terhadap EM tinggi dan pantulannya rendah, sebaliknya ada objek yang mempunyai daya serap yang rendah dan daya pantulnya tinggi. Pola pantulan dan absorpsi ini berbeda untuk panjang gelombang (wavelength) yang berbeda. Jika dikaitkan dengan citra satelit, maka masing-masing objek akan memberikan pantulan EM yang berbeda, sehingga kita mampu membedakan suatu objek dengan objek yang lain (identifikasi) (Kusumowidagdo dkk, 2007).

Gambar 1  Panjang gelombang visible yang digunakan pada inderaja.

Sumber: http://www.weather.nps.navy.mil

Gambar 2  Jendela atmosfer untuk masing-masing panjang gelombang.

Sumber: http://en.wikipedia.org

Ketika melakukan kegiatan berbasiskan spektral domain, seperti dengan scanner udara dan citra satelit, maka penting untuk memperhatikan properti seperti down-dan up-welling radiance, atenuasi dan relektansi spektral (Anonim, 1999).

Latar belakang untuk kepentingan di spectral signature adalah bahwa penanda (signature) mecirikan spektral dari target yang diamati, nilai spektral ini dipengaruhi oleh sifat optik media dan permukaan yang diamati. Komposisi medium atau permukaan sehingga mempengaruhi bagaimana cahaya ditransmisikan, diserap, tersebar atau dipantulkan. Spectral reflectance signature dengan demikian dapat membantu dalam menentukan pada apakah dua target yang berbeda jenis dapat dibedakan dari satu sama lain, dan jika demikian di bagian mana dari spektrum karakteristik spektral yang berbeda (Anonim, 1999).

Untuk pengamatan dari karakteristik spektral digunakan alat spectroradiometer.  Umumnya karakteristik berdasarkan hasil pengamatan spectral signature lebih baik daripada nilai tunggal. Beberapa dari nilai-nilai dapat diukur secara langsung menggunakan Spectroradiometer, misalnya FieldSpec, yang lain diturukan dri beberapa spectral signature (Anonim, 1999).

Idealnya reflektansi diukur/dihitung berdasarkan pengukuran yang simultan terhadap radian fluks dan jauh dari objek. Namun hal ini memerlukan set-up sensor ganda, yang jauh lebih mahal daripada sensor tunggal. Dalam sensor tunggal spectral reflectance bukan diukur pada ujung serat optik vertikal turun menuju sasaran yang diketahui reflectance, misalnya sebuah panel Spectralon. Pengukuran ini disebut referensi putih. Pengukuran berikut kemudian dibuat relatif terhadap referensi putih. Pengolahan pasca kemudian melibatkan koreksi untuk non-reflectance sempurna dari referensi panel putih (Anonim, 1999).

Dalam kasus pengukuran reflectance di atas atau bahkan di bawah permukaan air, perbedaan dalam tingkat radiasi yang berbeda diperlukan perbedaan integrations times diterapkan untuk referensi putih dan target yang harus diperhatikan. Dalam kasus ini di reflectance tidak diukur secara langsung melainkan dihitung dari pengamatan dari radiance atau irradiance (Anonim, 1999).

Dalam setiap kasus di mana sensor tunggal yang digunakan itu adalah prasyarat alami bahwa cahaya adalah konstan selama waktu pengukuran. Hati-hati untuk mengukur down-welling radiance baik sebelum dan sesudah pengukuran sasaran (Anonim, 1999).

Pola pantulan tidak hanya dipengaruhi oleh objek, pantulan terhadap obje yang sama pun dapat berbeda karena kondisinya. Pola pantulan EM yang berbeda ini yang menjadi prinsip dalam pengenalan objek dalam inderaja. Jumlah energi yang dipantulkan suatu objek pada panjang gelombang yang berbeda-beda relatif terhadap energi yang diterima disebut spectrum reflectance atau spectral signature (Susilo dan Gaol, 2008).

Gambar 3  Contoh spectral signature dari suatu vegetasi.

Sumber: http://www.iac.ethz.ch

Gambar 4  Identifikasi objek berdasatkan spectral reflectance.

Sumber: Schott , 2004

Adapun alat untuk mengukur nilai reflektansi dari suatu objek adakal spektrometer. Spektrometer yang ada di pasaran saat menyediakan spektrometer yang lebih tinggi resolusi spektralnya, selain itu ada pula spektrometer yang dapat digunakan di bawah air (underwater).

Gambar 5  Ocean Optics USB4000 Fiber Optic Spectrometer.

Sumber: Manual USB4000, 2008

Citra dan Klasifikasi Citra

Ket: Artikel ini merupakan bagian dari Laporan Fieldtrip M.K. PJJK Penulis

Citra satelit adalah citra yang dihasilkan dari pemotretan menggunakan wahana satelit. Saat ini banyak sekali satelit mengorbit di luar angkasa dengan fungsinya yang beragam misalnya satelit militer, atelit komunikasi, satelit inderaja antar planet dan satelit inderaja sumber daya bumi. Oleh karena itu perkembangan teknik inderaja sistem satelit lebih maju ketimbang sistem airborne (foto udara). Citra yang dihasilkan oleh satelit saat merekam satu luasan (resolusi spatial) merupakan hasil gabungan dari lebih dari 1 scenehasil perekaman band (dengan panjang elombang tertentu) (Kusumowidagdo dkk, 2007).

Menurut Susilo dan Gaol (2008) citra (data) digital aalah suatu array dua dimensi atau matriks yang elem-elemnnya menyatakan tingkat keabuan dan elemn gambar. Elemen gambar ini disebut pixel. Etiap pixel berada pada suatu koordinat ruang (XY), yang disebut juga baris dan kolom. Dalam suatu citra perpotongan sumbu X dan Y di pojok/sudut kiri ata merupakan titik (0,0) yang disebut sebagai baris 1 dan kolom 1.

Citra digital diperoleh, disimpan dan dimanipulasi berbasisi logika biner (Danoedoro, 1996 dalam Susilo dan Gaol, 2008). Ada beberapa teknik untuk mendapatkan citra digital, misalnya dengan menyimpan suatu gambar dengan alat scanner, sensor, kamera digital, dll. Citra digital yang diperoleh dari pendeteksian, perekaman atau penyiaman suatu objek hasilnya dapat disimpan pada pita magnetik seperti disket, CD, computer compatible tape (CCT) atau hard disk (Susilo dan Gaol, 2008).

Salinitas (Salinity)

Salinitas didefinisikan sebagai jumlah garam dalam gram yang terkandung dalam satu kilogram air laut dimana iodin dan bromin digantikan nilainya oleh klorin, semua karbonat diubah menjadi oksida dan semua bahan organik teroksidasi dengan sempurna (Pickard, 1983). Salinitas akan mempengaruhi densitas, kelarutan gas, tekanan osmotik dan ionik air. Semakin tinggi salinitas, maka tekanan osmotik air akan semakin tinggi pula. Salinitas merupakan parameter kimia yang penting di laut dan menjadi faktor pembatas karena hampir semua organisme di laut hanya dapat hidup pada daerah yang perubahan salinitasnya sangat kecil, walaupun ada organisme laut yang mampu bertolerasi terhadap perubahan salinitas yang tinggi.

Salinitas di perairan samudera berkisar antara 34^o/_oo sampai 35 ^o/_oo (Nontji,1987). Di perairan Indonesia yang termasuk iklim tropis, salinitas meningkat dari arah barat ke timur dengan kisaran antara 30-35 ^o/_oo. Air samudera yang memiliki salinitas lebih dari 34 ^o/_oo ditemukan di Laut Banda dan Laut Arafuru yang diduga berasal dari Samudera Pasifik (Wyrtki,1961).

Pola distribusi vertikal menurut Ross (1970) dalam Rosmawati (2004), sebaran menegak salinitas dibagi menjadi 3 lapisan yaitu lapisan tercampur dengan ketebalan antara 50-100 m dimana salinitas hampir homogen , lapisan haloklin yaitu lapisan dengan perubahan sangat besar   dengan bertambahnya kedalaman 600-1000 m dimana lapisan tersebut dengan tegas memberikan nilai salinitas minimum. Adapun sebaran horizontal salinitas di lautan diketahui bahwa semakin ke arah lintang tinggi maka salinitas akan semakin tinggi. Dengan kata lain salinitas lautan tropis lebih rendah dibanding dengan salinitas di lautan subtropis. Dalam pola distribusi secara horizontal, daerah yang memiliki salinitas tertinggi berada pada daerah lintang 30^oLU dan 30^oLS, kemudian menurun ke arah lintang tinggi dan daerah khatulistiwa.  hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Presipitasi di daerah tropis jauh lebih tinggi, sehingga terjadi pengenceran oleh air hujan.

2. Semakin bertambahnya lintang, maka suhu akan semakin turun akibat perbedaan penyinaran sinar matahari. Ketika terjadi pendinginan hingga membentuk es, maka serta merta es itu akan melepaskan partikel garam (es akan tetap tawar). Sehingga akumulasi senyawa garam akan banyak terbentuk di lintang tinggi.

Selain perbedaan lintang, salinitas suatu wilayah perairan bergantung pada topografi daerah tersebut. Hal tersebut terkait dengan ada tidaknya limpasan air tawar yang berasal dari sungai menuju muara. Akibatnya adanya limpasan (run off) maka akan terjadi pengadukan yang berdampak pada pengenceran

Sebaran salinitas dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti pola sirkulasi air, penguapan (evaporasi), curah hujan (presipitasi) dan aliran sungai (run off) yang ada di sekitarnya (Nontji, 1987). Salinitas di perairan samudera dapat berubah menjadi rendah dari kisaran jika ada masukan air tawar yang cukup banyak dari sungai–sungai yang besar atau bahkan dapat mencapai nilai yang lebih tinggi bila tidak ada masukan air tawar dari daratan dan penguapan di permukaan sangat tinggi (King, 1963). Perubahan salinitas di perairan bebas ( laut lepas) relatif kecil dibandingkan perairan pantai yang memiliki masukan  massa air tawar dari sungai (Laevastu and Hayes, 1981 dalam Harjoko, 1995).

Sumber:

Harjoko, Benny Baruna. 1995. perbedaan Tingkat Konsentrasi Oksigen Terlarut Terhadap Perkembangan Stadium Zoea 1 sampai Postilarva 5 udang windu (Panaesus monodon fabricus). Skripsi. Bogor: Program Studi Budidaya perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

King, C.A.M.1963. Introduction to Coastal Oceanography. McGraw Hill. New York

Nontji, A. 1987. Laut Nusantara. Penerbit Djambatan. Jakarta.

Pickard, G.L. 1983. Descriptive Physical Oceanography, An Introduction. Pergamon Press. Oxford. 200 p.

Rosmawati. 2004. Kondisi Oseanografi  Perairan Selat Tiworo Pada Bulan Juli – Agustus 2002. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Wyrtki, K. 1961. Physical Oceanography of The Southest Asian Water. NAGA report. Volume 2. The University of California. La Jolla, California.

Suhu (Temperatur)

Suhu merupakan faktor fisika yang penting dimana-mana di dunia. Kenaikan suhu mempercepat reaksi-reaksi kimiawi; menurut hukum van’t Hoff kenaikan suhu 10°C melipatduakan kecepatan reaksi, walaupun hukum ini tidak selalu berlaku. Misalnya saja proses metabolisme akan menaik sampai puncaknya dengan kenaikan suhu tetapi kemudian menurun lagi. Setiap perubahan suhu cenderung untuk mempengaruhi banyak proses kimiawi yang terjadi secara bersamaan pada jaringan tanaman dan binatang, karenanya juga mempengaruhi biota secara keseluruhan.

Suhu juga dapat diartikan sebagai suatu besaran yang menyatakan besarnya nilai bahang yang terkandung (heat) yang dimiliki suatu benda. Menurut Sidjabat (1973) dalam Rosmawati (2004), suhu merupakan derajat panas suatu benda yang dapat berubah ruang dan waktu dimana penyebarannya disebabkan oleh gerakan air seperti arus dan turbulensi. Suhu memiliki fungsi yang sangat urgen di dalam lingkungan laut. Secara langsung, suhu mempengaruhi laju fotosintesis tumbuh-tumbuhan dan fisiologi hewan, khususnya derajat metabolisme dan reproduksi. Sedangkan secara tidak langsung suhu mempengaruhi daya larut oksigen yang digunakan untuk respirasi biota laut. Daya larut oksigen akan berkurang jika suhu perairan naik (Brown et al, 1989).

Secara horizontal sebaran suhu didasarkan pada letak lintang. Wilayah dengan intesitas penyinaran matahari yang lebih banyak ialah daerah-daerah yang terletak pada lintang 10⁰LU – 10⁰LS. Implikasinya, suhu air laut tertinggi akan ditemukan di daerah sekitar ekuator. Semakin ke arah kutub, suhu air laut semakin dingin (Hutagalung, 1998 dalam Rosmawati. 2004). Hal ini jugalah yang menyebabkan kisaran suhu pada daerah tropis relatif stabil.

Akibat banyaknya cahaya matahari yang mengenai daerah ekuator dari pada kutub ialah cahaya matahari yang merambat melalui atmosfer akan banyak mengalami kehilangan panas sebelum sampai ke kutub. Selain itu cahaya matahari yang jatuh di daerah tropik akan menempuh jarak yang lebih pendek daripada yang ditempuh di daerah kutub.

Kisaran suhu permukaan di perairan lepas pantai selatan Jawa antara periode musim timur (Juli-September) dan musim barat (Desember-Mei) menurut Wyrtki (1961) masing-masing sebesar 25,6⁰C – 28,6⁰C. Hasil pengukuran suhu (Pariwono, 1988) di perairan Palabuhanratu pada bulan September – Oktober dan November – Desember masing-masing tercatat sebesar 26,0 ⁰C pada musim timur 28⁰C pada awal musim barat.

Turbulensi juga berkontibusi dalam terjadinya stratifikasi suhu di perairan. Sebaran vertikal suhu di perairan tropis dapat dibagi menjadi tiga lapisan, yaitu lapisan homogen, lapisan termoklin dan lapisan dalam (Soegiarto dan Birowo, 1975 dalam Perdede, 1975). Lapisan homogen bercirikan penyebaran parameter oseanografi yang homogen yang disebabkan oleh adanya pengadukan angin dan arus. Kedalaman lapisan homogen di perairan tropis berkisar antara  50 – 100 m. Lapisan termoklin dicirikan dengan penurunan (gradasi) suhu yang cepat per kedalaman. Letak lapisan termoklin berada pada kedalaman 100 – 300 m dari permukaan laut. Selanjutnya lapisan di bawah lapisan temoklin merupakan lapisan dalam.

Beralih ke sebaran suhu secara melintang, dimana suhu mengalami perubahan secara perlahan-lahan dari daerah pantai menuju laut lepas. Karena dekat dengan daratan, pada siang hari suhu di  pantai umumnya lebih tinggi jika dibandingkan dengan daerah laut terbuka karena pada siang hari daratan lebih mudah menyerap panas matahari. Sedangkan laut relatif sulit untuk melepaskan panas bila suhu di lingkungannya tidak berubah. Begitu juga pada malam hari sehingga di daerah lepas pantai suhunya lebih rendah dan lebih stabil dibanding daerah pantai. (Sugiarto dan Birowo, 1975 dalam Perdede, 1975).

Suhu air laut dipengaruhi oleh cuaca, kedalaman air, gelombang, waktu pengukuran, pergerakan konveksi, letak ketinggian dari muka laut (altitude), upwelling, musim, konvergensi, divergensi, dan kegiatan manusia di sekitar perairan tersebut serta besarnya intensitas cahaya yang diterima perairan (Herunadi, 1996 dalam Farita, 2006).

Sumber:

Brown, et al. 1989. Ocean Circulation. The Open University. Pergamon Press. Oxford. York New

Farita, Yadranka. 2006. Variabilitas Suhu di Perairan Selatan Jawa Barat dan Hubungannya dengan Angin Muson, Indian Ocean Dipole Mode dan El Nino Southern Oscillation. Skripsi. Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Perdede, Shinta Trilestari 2001. Pola Perubahan Suhu Permukaan Laut disekitar perairan Laut Jawa dan Laut Flores dari Data Citra NOAA/AVHRR dan Hubungannya dengan fenomena Bleaching pada ekosistem Terumbu Karang di Perairan Bali. Skripsi. Bogor : Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Rosmawati. 2004. Kondisi Oseanografi  Perairan Selat Tiworo Pada Bulan Juli – Agustus 2002. Skripsi. Program Studi Ilmu Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor.