IDENTIFIKASI MADDEN JULIAN OSCILLATION (MJO) UNTUK

PREDIKSI PELUANG BANJIR TAHUNAN DI SUB DAS SOLO HULU

BAGIAN TENGAH (2007 – 2012)

Usulan Penelitian Untuk Skripsi S-1

Fakultas Geografi

Diajukan oleh :

F I T R I Y A N I

E 100 090 006

FAKULTAS GEOGRAFI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

ii

HALAMAN PENGESAHAN

SKRIPSI

IDENTIFIKASI MADDEN JULIAN OSCILLATION (MJO) UNTUK

PREDIKSI PELUANG BANJIR TAHUNAN DI SUB DAS SOLO

HULU BAGIAN TENGAH (2007-2012)

F I T R I Y A N I

NIM : E 100 090 006

Telah dipertahankan di depan Team Penguji pada

Hari, tanggal : Sabtu, 12 April 2014

dan telah dinyatakan memenuhi syarat

Team Penguji Tanda Tangan

Ketua : Dra. Alif Noor Anna, M.Si (………………………..)

Sekretaris : Sigit Hadi Prakosa, S.P, M.Si (………………………..)

Anggota : Drs. Munawar Cholil, M.Si (………………………..)

Pembimbing I : Dra. Alif Noor Anna, M.Si (………………………..)

Pembimbing II : Sigit Hadi Prakosa, S.P, M.Si (………………………..)

Surakarta, 28 April 2014

Dekan

Drs. Priyono, M.Si

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan

sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 21 Mei 2014

Fitriyani

iv

HALAMAN MOTTO

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan”

(Surah al-Insyirah 6)

Carilah ilmu walau sampai Negeri Cina

Selalu Berpositif Thinking

Keragaman fenomena alam adalah inspirasiku

Selalu optimis dan yakinkan diri untuk melangkah..dan katakan aku pasti BISAA!!!

(F & Capt. RF)

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karya ini penulis persembahkan kepada :

Bapak dan Ibu tercinta

Kakak tersayang

Sahabat

Teman-teman Geografi angkatan 2009

Almamater

vi

ABSTRAK

Fitriyani. IDENTIFIKASI MADDEN JULIAN OSCILLATION (MJO) UNTUK

PREDIKSI PELUANG BANJIR TAHUNAN DI SUB DAS SOLO HULU

BAGIAN TENGAH (2007-2012). Skripsi, Surakarta : Fakultas Geografi Universitas

Muhammadiyah Surakarta, April 2014.

Banjir di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah menimbulkan kerugian besar, sehingga

diperlukan penanggulangan. Salah satu pemicu banjir dari faktor non teknis adalah

fenomena meteorologi yaitu Madden Julian Oscillation (MJO). Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui banjir akibat MJO di fase 4 tahun 2007-2012 dan

mengidentifikasi serta meminimalisir dampak MJO pada fase 4 yang mempengaruhi

peluang banjir tahunan pada Bulan Desember-Januari-Februari-Maret (DJFM).

Metode yang digunakan untuk mengolah data curah hujan dan debit adalah metode

Comullative Distribution Function (CDF) serta analisa data dengan deskriptif

analitik. Pengolahan data dengan mencocokkan data kejadian banjir dan aktivitas

MJO di fase 4, mengidentifikasi aktivitas MJO dengan membuat spasial Outgoing

Longwave Radiation (OLR) dan curah hujan Tropical Rainfall Measuring Mission

(TRMM) dengan Grids Analysis and Display System (GrADS), dan mengolah data

curah hujan observasi dan debit dengan software Matlab. Hasil penelitian

menunjukkan Peluang banjir di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah akibat MJO fase

4 sebesar 7% yang disebabkan oleh curah hujan yang terjadi pada hari atau tanggal

yang sama (26 Desember 2007, 5 Februari 2008, 31 Desember 2009, 6 Desember

2010, dan 3 Desember 2011). Selain itu, besar kecilnya dampak MJO juga

dipengaruhi oleh indeks MJO selama osilasi. Nilai threshold pemicu banjir yaitu

curah hujan minimal 86 mm/hari dan debit air sungai minimal 780 m3/hari. Kajian

tersebut dapat bermanfaat untuk meminimalisir dampak banjir dari segi meteorologis

dengan sistem prediksi curah hujan ekstrim dengan mengetahui karakteristik MJO.

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul

“Identifikasi Madden Julian Oscillation (MJO) untuk Prediksi Peluang Banjir

Tahunan di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah (2007-2012)” dapat diselesaikan.

Skripsi ini disusun untuk salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Sains.

Banyak hambatan yang menimbulkan kesulitan dalam penyelesaian penulisan

skripsi ini, namun berkat bantuan berbagai pihak akhirnya segala kesulitan-kesulitan

yang ada dapat teratasi. Untuk itu atas segala bentuk bantuannya penulis

mengucapkan terima kasih, kepada yang terhormat:

1. Drs. Priyono, M.Si selaku Dekan Fakultas Geografi Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan izin penyusunan skripsi

ini.

2. Dra. Alif Noor Anna, M.Si selaku Pembimbing I yang dengan sabar

memberikan bimbingan, petunjuk, dan pengarahan dalam penyusunan skripsi

ini.

3. Sigit Hadi Prakosa, S.P, M.Si selaku Pembimbing II yang dengan sabar

memberikan bimbingan, petunjuk, dan pengarahan dalam penyusunan skripsi

ini serta berbagi ilmu khususnya meteorologi.

4. Drs. Munawar Cholil, M.Si selaku penguji yang telah memberikan

pengarahan dan masukan kepada penulis.

5. Bapak dan ibu Dosen Fakultas Geografi yang telah memberikan ilmunya

selama perkuliahan.

6. Bapak dan Ibu Staff Instansi Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo,

Balai Pengelolaan DAS Solo, dan Perum Jasa Tirta (Mbak Ika, Bu Dyah, Pak

Rio dan Pak Mahendra) yang telah membantu pennulis dalam mendapatkan

data.

viii

7. Kesbanglinmaspol, Bappeda, dan DPU Kota Surakarta yang telah

memberikan izin penelitian dan mendapatkan data.

8. Staff Fakultas Geografi yang telah membantu penulis dalam perkuliahan dan

perizinan.

9. Bapak dan Ibu beserta keluarga besar tercinta yang telah penuh kasih sayang

memberikan semangat dan doa serta dukungan hingga saat ini.

10. Bapak Sutardi, Pak Toni, Om Bagus, Pak Putra, Mas Fadhli, Mas Teguh, Mas

Eko, Mas Reza, Mas Revi, Mas Dian, Pak Kikko, Pak Edy, Mbak Nia, Pak

Aji, Mas Aldy, Mas Putra dan sahabat terima kasih atas bantuan, dukungan,

kritik, dan saran yang diberikan kepada penulis.

11. Teman-teman angkatan 2009 Fakultas Geografi terima kasih kawan atas rasa

kebersamaan selama kuliah.

12. Teman-teman asistensi Air Permukaan (angkatan 2011) dan Pengukuran

PSEP (angkatan 2010).

13. Teman-teman lembaga mahasiswa BEM Fakultas Geografi dan IMM

Komisariat Al Idrisi Fakultas Geografi.

Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih banyak kekurangan. Oleh

karena itu, segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan

untuk menyempurnakan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi para pembaca dan perkembangan ilmu pengetahuan pada umumnya.

Surakarta, 21 Mei 2014

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .................................................................................... iii

HALAMAN MOTTO ................................................................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................................. v

ABSTRAK ................................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ................................................................................................ vii

DAFTAR ISI ............................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xii

DAFTAR RUMUS ..................................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................... xv

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

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

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 3

1.3 Tujuan ..................................................................................................... 3

1.4 Kegunaan ................................................................................................ 3

1.5 Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya ............................................ 4

1.6 Kerangka Pemikiran ................................................................................ 11

1.7 Hipotesis ................................................................................................. 12

1.8 Metodologi Penelitian ............................................................................. 12

1.9 Batasan Operasional ................................................................................ 18

BAB II DESKRIPSI DAERAH PENELITIAN .......................................................... 20

2.1 Letak, Luas, dan Batas ............................................................................ 20

2.2 Curah Hujan ............................................................................................ 23

2.3 Topografi ................................................................................................. 26

2.4 Geologi .................................................................................................... 29

x

2.5 Geomorfologi .......................................................................................... 33

2.6 Tanah ....................................................................................................... 34

2.7 Penggunaan Lahan .................................................................................. 38

2.8 Vegetasi ................................................................................................... 44

BAB III HASIL PENELITIAN .................................................................................. 49

3.1 Identifikasi Madden Julian Oscillation (MJO) ....................................... 48

3.1.1 Analisa Posisi MJO di Indonesia .................................................. 48

3.1.2 Analisa Data Curah Hujan TRMM Global ................................... 51

3.1.3 Penjalaran MJO Fase 3 ke Fase 4 ................................................. 53

3.1.4 Analisa Data Curah Hujan dan Data Debit ................................... 54

3.2 Analisa Banjir di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah akibat MJO

pada Fase 4 tahun 2007-2012 (DJFM) ................................................... 55

BAB IV PENUTUP .................................................................................................... 64

4.1 Kesimpulan ............................................................................................. 64

4.2 Saran ....................................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perbandingan Penelitian Sebelumnya ...................................................... 10

Tabel 2.1 Luas DAS-SubDAS Wilayah SWP DAS Solo Hulu Bagian Tengah ...... 21

Tabel 2.2 Data Curah Hujan Observasi Pos Pengamatan Stasiun Klaten Bulan

Januari-Februari-Maret-Desember Tahun 2002-2011 ............................. 23

Tabel 2.3 Data Curah Hujan Observasi Pos Pengamatan Stasiun Pabelan Bulan

Januari-Februari-Maret-Desember Tahun 2002-2011 ............................. 23

Tabel 2.4 Data Curah Hujan Observasi Pos Pengamatan Stasiun Nepen Bulan

Januari-Februari-Maret-Desember Tahun 2002-2011 ............................. 24

Tabel 2.5 Data Curah Hujan Observasi Pos Pengamatan Stasiun Colo Bulan

Januari-Februari-Maret-Desember Tahun 2002-2011 ............................. 24

Tabel 2.6 Data Curah Hujan Observasi Pos Pengamatan Stasiun Tawangmangu

Bulan Januari-Februari-Maret-Desember Tahun 2002-2011 ................... 24

Tabel 2.7 Luas dan Lereng Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ............................ 26

Tabel 2.8 Luas dan Lereng Tiap Sub-sub DAS ........................................................ 27

Tabel 2.9 Luas dan Jenis Batuan di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ............... 29

Tabel 2.10 Luas dan Jenis Batuan Tiap-tiap Sub-Sub DAS ....................................... 30

Tabel 2.11 Luas dan Jenis Tanah di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ................ 34

Tabel 2.12 Luas dan Jenis Tanah Tiap-tiap Sub-subDAS ......................................... 35

Tabel 2.13 Luas dan Penggunaan Lahan di SubDAS Solo Hulu Bagian Tengah ...... 38

Tabel 2.14 Luas dan Penggunaan Lahan Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah

Tahun 2002 tiap-tiap Sub-subDAS ........................................................... 39

Tabel 2.15 Luas Total Tajuk di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ....................... 45

Tabel 2.16 Luas Tajuk Tiap-tiap Sub-sub DAS ......................................................... 45

Tabel 3.1 Durasi Penjalaran MJO dari Fase 3 ke Fase 4 DJFM .............................. 53

Tabel 3.2 Kejadian Banjir yang Berkorelasi dengan MJO di Fase 4 ....................... 56

Tabel 3.3 Indeks MJO saat Kejadian Banjir ............................................................ 58

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Penjalaran MJO Fase 1-8 ................................................................... 5

Gambar 1.2 Diagram Alur Pemikiran ..................................................................... 12

Gambar 1.3 Peta Persebaran Pos Pengamat Stasiun Hujan di Sub DAS Solo Hulu

Bagian Tengah ..................................................................................... 15

Gambar 2.1 Peta Administrasi Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ..................... 22

Gambar 2.2 Peta Kemiringan Lereng Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ........... 28

Gambar 2.3 Peta Geologi Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ............................. 32

Gambar 2.4 Peta Tanah Jenis Tanah Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ............ 37

Gambar 2.5 Diagram Batang Penggunaan Lahan Sub DAS Solo Hulu Bagian

Tengah ................................................................................................. 42

Gambar 2.6 Peta Penggunaan Lahan Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah ............ 43

Gambar 2.7 Peta Tutupan Vegetasi Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah .............. 47

Gambar 3.1 RMM1 dan RMM2 1 Desember 2007-31 Maret 2008 ........................ 48

Gambar 3.2 Komposit OLR Desember-Maret saat MJO berada di fase 3 .............. 49

Gambar 3.3 Komposit OLR Desember-Maret saat MJO berada di fase 4 .............. 50

Gambar 3.4 Komposit OLR Desember-Maret saat MJO berada di fase 5 .............. 50

Gambar 3.5 Komposit Curah Hujan Desember-Maret saat MJO berada di fase 3 . 51

Gambar 3.6 Komposit Curah Hujan Desember-Maret saat MJO berada di fase 4 . 52

Gambar 3.7 Komposit Curah Hujan Desember-Maret saat MJO berada di fase 5 . 52

Gambar 3.8 Grafik CDF Curah Hujan Pemicu Banjir ............................................ 54

Gambar 3.9 Grafik CDF Debit Pemicu Banjir ........................................................ 55

Gambar 3.10 Citra Awan Tanggal 26 Desember 2007 ............................................. 59

Gambar 3.11 Citra Awan Tanggal 5 Februari 2008 .................................................. 59

Gambar 3.12 Citra Awan Tanggal 31 Januari 2009 .................................................. 60

Gambar 3.13 Citra Awan Tanggal 6 Desember 2010 ............................................... 61

Gambar 3.14 Citra Awan Tanggal 3 Desember 2011 ............................................... 61

xiii

Gambar 3.15 Komposit Curah Hujan Saat Banjir di Sub DAS Solo Hulu Bagian

Tengah MJO di Fase 4 ......................................................................... 62

Gambar 3.16 Komposit OLR Saat Banjir di Sub DAS Solo Hulu Bagian Tengah

MJO di Fase 4 ...................................................................................... 63

xiv

DAFTAR RUMUS

Rumus 1.1 Rumus Percentile ................................................................................... 17

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Script Komposit OLR Saat MJO di Fase 4 ........................................... 69

Lampiran 2 Script Komposit Curah Hujan TRMM Saat MJO di Fase 4 ................. 72

Lampiran 3 Data Curah Hujan Pemicu Banjir dan Curah Hujan Tidak memicu

Banjir ................................................................................................... 75

Lampiran 4 Data Debit Pemicu Banjir dan Debit Tidak Memicu Banjir ................ 80

Lampiran 5 Script CDF Curah Hujan Observasi Pemicu Banjir ............................. 85

Lampiran 6 Script CDF Debit Pemicu Banjir .......................................................... 86

Lampiran 7 Intensitas MJO ...................................................................................... 87

Lampiran 8 Operasi dan Pemeliharaan Bendungan Wonogiri ................................. 89