seminar hasil tugas akhir - digilib.its.ac.id
TRANSCRIPT
SEMINAR HASIL TUGAS AKHIR
Ruang Sidang Gedung T lt. 2
PERBANDINGAN UJI HOMOGENITAS RUNTUN DATA CURAH HUJAN SEBAGAI PRA-PEMROSESAN
KAJIAN PERUBAHAN IKLIM
LAILI ZAIDIYAH NIHAYATIN NRP. 1309100116
Dosen Pembimbing : Dr. Sutikno, S.Si, M.Si Jurusan Statistika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
1 Perbandingan Uji Homogenitas Data Curah Hujan Sebagai Pra-pemrosesan Kajian Perubahan Iklim
Latar Belakang 1
Permasalahan 2
Tujuan Penelitian 3
Manfaat Penelitian 4
Batasan Masalah 5
Pendahuluan
2
Studi perubahan iklim secara tradisional menggunakan rekaman data yang panjang minimal sekitar 30 tahun.
(Taufik, 2010)
Penyiapan data Tahap Awal Masalah Utama
Data yg terlalu pendek Adanya missing data
Data yg tidak homogen
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
LATAR BELAKANG
3
Uji Homogenitas
(Firat, Dikbas, Koc, dan Gungor, 2010) Faktor-faktor seperti metode pengukuran dan koleksi data, kondisi di sekitar stasiun,
relokasi stasiun, dan reliabilitas alat pengukuran mempengaruhi catatan
homogenitas curah hujan
Metode SNHT, uji Pettit, uji Buishand, Uji rasio
Von Neuman
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
Data non homogen
Pergantian lokasi stasiun
Pergantian pengamat
Pergantian alat
4
BPS, 2011
Jawa Timur merupakan provinsi yang memiliki potensi produksi terbesar di Indonesia dalam bidang pertanian terutama padi. Dibuktikan dengan luas panen lima kabupaten di Jawa Timur mencapai lebih dari 100 hektar (ha).
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
Jember 155.107 ha Bojonegoro 137.926 ha Lamongan 123.071 ha Banyuwangi 115.453 ha Ngawi 105.874 ha
KAJIAN PERUBAHAN IKLIM BESAR PRODUKSI
5
o Bagaimana karakteristik homogenitas runtun data curah hujan Jawa Timur di wilayah penelitian ?
o Bagaimana perbandingan hasil sensitifitas keempat uji homogenitas terhadap data curah hujan simulasi ?
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
RUMUSAN MASALAH
6
o Mendeskripsikan karakteristik homogenitas runtun data curah hujan Jawa Timur yang ada di wilayah penelitian.
o Mendapatkan hasil perbandingan sensitifitas keempat uji homogenitas terhadap data curah hujan simulasi.
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
TUJUAN PENELITIAN
7
1. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Membantu BMKG dalam rangka mendapatkan metode dan
penyediaan informasi sebagai prapemrosesan kajian perubahan iklim.
2. Pengembangan keilmuan Dapat mengembangkan khasanah keilmuan Statistika,
terutama kajian uji homogenitas dalam bidang klimatologi
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
MANFAAT PENELITIAN
Tinjauan Pustaka
Homogenitas Data 1
Uji Homogenitas 2
Curah Hujan 3
Penelitian Sebelumnya 4
9 Perbandingan Uji Homogenitas Data Curah Hujan Sebagai Pra-pemrosesan Kajian Perubahan Iklim
10
(Sonjaya, 2007) : • Jenis parameter • Periode pengamatan data • Basis skala waktu (bulanan, mingguan, tahunan, dsb) • Jenis uji yang dipakai dalam uji homogenitas serta penjelasannya. • Jumlah series data homogen/ tidak homogen pada suatu stasiun • Jumlah kasus, panjangnya periode dan variasi tahunan kasus tidak homogen (jumlah kasus setiap bulannya) dalam satu series data. • Ukuran penyimpangan dan faktor koreksi yang digunakan untuk memperbaiki ketidakhomogenan series tersebut. • Faktor non-klimat yang diidentifikasi telah mengakibatkan ketidakhomogenan dalam suatu series data
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
HOMOGENITAS DATA
11
Untuk meyakinkan suatu data homogen atau tidak, perlu dilakukan uji statistik yang paling baik untuk menguji homogenitas data iklim dengan menggunakan uji nonparametrik.
Pendahuluan Tinjauan Pustaka
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan Penutup
UJI HOMOGENITAS
metode untuk menguji homogenitas data iklim dengan uji non parametrik yang lebih sering digunakan adalah dengan run test
WMO Technical Note No. 81
(Alexandersson dan Moberg, 1997) SNHT adalah uji rasio likelihood.
Hipotesis Statistik uji :
SNHT Standart Normal Homogeneity Test
UJI PETTITT
Uji Pettitt adalah uji non parametrik berdasarkan uji Wilcoxon (Pettitt,1979) Hipotesis : H0 : tidak ada perubahan yg signifikan dalam series H1 : ada perubahan signifikan dalam series Statistik uji : k adalah posisi di dalam seri, n jumlah nilai dari seri, dan adalah jumlah dari jajaran di seri nilai.
12
13
Uji Buishand merupakan uji parsial dari deret yg diberikan (Sahin & Cigizoglu, 2010) k = 1, … , n Hipotesis : H0 : tidak ada perubahan yg signifikan dalam series H1 : ada perubahan signifikan dalam series Signifikansi perubahan rata-rata diuji dengan R ‘rescaled adjusted range’ :
UJI BUISHAND
Hipotesis H0 : nilai adalah independen dan berdistribusi identik. H1 : series tidak berdistribusi secara acak. Diketahui rasio Von-Neumann : dengan adalah rata-rata. y
UJI VON NEUMANN
14
Curah hujan adalah jumlah air yang jatuh di permukaan tanah datar selama periode tertentu yang diukur dengan satuan tinggi (mm) diatas permukaan horizontal bila tidak terjadi evaporasi, runoff
dan infiltrasi (Rahayu, 2009)
CURAH HUJAN
Tipe-Tipe Curah Hujan : Tipe Monson Tipe Ekuator Tipe Lokal
Metode Penelitian
Data dan Sumbernya 1
Tahapan Penelitian 2
16 Perbandingan Uji Homogenitas Data Curah Hujan Sebagai Pra-Pemrosesan Kajian Perubahan Iklim
Rancangan Simulasi 3
17
Variabel penelitian ini adalah data curah hujan harian (mm) periode Januari 1981 - Desember 2010.
PENELITIAN SEBELUMNYA
18
Data curah hujan harian (mm) dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) - Stasiun Klimatologi II Karangploso Malang dan data
dari Badan Pusat Statistik Provinsi Jawa Timur.
Kabupaten Stasiun Kabupaten Stasiun Banyuwangi Alasbuluh Bojonegoro Cawak
Maelang Kedung Adem Pasewaran Leran Sidomulyo Sumberejo
Jember Ajung Lamongan Karangbinangun Glundengan Kedungpring Karang Kedawuh Lamongan Ledokombo Pangkatrejo Renes Sukodadi
Ngawi Mantingan Ngale Ngrambe Walikukun
DATA & SUMBERNYA
19
TAHAPAN PENELITIAN
Memilih dua stasiun pengamatan yang jumlah missing data paling sedikit
Melakukan pengisian missing data
Membuat statistika deskriptif
Membuat time series plot data curah hujan di wilayah
penelitian.
Membangkitkan tiga skenario data model AR(1) yakni data homogen, non homogen dan
semi homogen
Menguji homogenitas data simulasi menggunakan
software XLSTAT.
Membuat time series plot dan box plot
Menguji homogenitas data curah hujan di wilayah
penelitian.
Menyimpulkan uji homogenitas yang paling sesuai.
Hasil & Pembahasan
Jumlah Missing Data 1
Karakteristik Data 2
Hasil Homogenitas 3
21 Perbandingan Uji Homogenitas Data Curah Hujan Sebagai Pra-pemrosesan Kajian Perubahan Iklim
22
JUMLAH MISSING DATA
Kabupaten Nama Stasiun Missing
Data Nama Stasiun Missing Data
Banyuwangi Alasbuluh 427 Pasewaran 92 Maelang 124 Sidomulyo 31
Ngawi Mantingan 548 Ngrambe 519 Ngale 565 Walikukun 820
Jember
Ajung 0 Kr.Kedawuh 0
Glundengan 792 Renes 689 Ledokombo 0
Lamongan
Kr.binangun 59 Pangkatrejo 0 Kedungpring 151 Sukodadi 61
Lamongan 456
Bojonegoro Cawak 31 Leran 91 Kedungadem 62 Sumberejo 120
23
Kabupaten Stasiun Mean Varians Min. Max. Banyuwangi Pasewaran 6,638 302,070 0 219
Sidomulyo 3,578 152,887 0 193 Ngawi Mantingan 5,846 220,346 0 221
Ngrambe 5,502 152,150 0 179 Jember Ajung 6,143 205,710 0 157
Karang Kedawuh 5,152 163,358 0 137 Lamongan Karangbinangun 4,164 129,798 0 164
Pangkatrejo 4,021 120,705 0 136 Bojonegoro Cawak 4,320 155,145 0 165
Kedung Adem 5,589 209,780 0 146
KARAKTERISTIK DATA
23
9864876876726576548043843288219210961
250
200
150
100
50
0
Index
PA
SEW
AR
AN
9864876876726576548043843288219210961
200
150
100
50
0
Index
SID
OM
ULY
O
BANYUWANGI
Stasiun Pasewaran dan Sidomulyo mempunyai selang interval yang berbeda. Nilai ekstrim yang
dimiliki juga berbeda. Pasewaran bernilai ekstrim di kiri sedangkan Sidomulyo ekstrim tengah.
24
9864876876726576548043843288219210961
200
150
100
50
0
IndexN
GR
AM
BE
NGAWI
Stasiun Mantingan dan Ngrambe mempunyai nilai mean yang hampir sama. Akan tetapi
variansnya sangat berbeda
25
9864876876726576548043843288219210961
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Index
AJU
NG
9864876876726576548043843288219210961
140
120
100
80
60
40
20
0
Index
KAR
ANG
KED
AW
UH
JEMBER
Stasiun Ajung dan Karagkedawuh mempunyai nilai curah hujan yang rendah. Keduanya hampir
mempunyai varians yang sama.
26
9864876876726576548043843288219210961
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Index
KAR
ANG
BINA
NGUN
9864876876726576548043843288219210961
140
120
100
80
60
40
20
0
Index
PANG
KATR
EJO
LAMONGAN
Stasiun Karangbinangun dan Pangkatrejo juga termasuk daerah yang curah hujannya
rendah. Kedua ini mempunyai nilai varians yang rendah.
27
9864876876726576548043843288219210961
160
140
120
100
80
60
40
20
0
IndexKE
DUNG
ADE
M
BOJONEGORO
Stasiun Cawak dan Kedungadem hampir sama seperti stasiun di kabupaten Jember dan Lamongan.
Stasiun Cawak mempunyai satu nilai ekstrim.
28
Ukuran Sampel
Phi SNHT Buishand Pettit Von Neumann
H NH H NH H NH H NH
200
0.2 42 8 44 6 43 7 7 43
0.5 20 30 24 26 28 22 0 50
0.8 0 50 2 48 3 47 0 50
600
0.2 40 10 42 8 43 7 0 50
0.5 17 33 19 31 24 26 0 50
0.8 0 50 5 45 5 45 0 50
1000
0.2 42 8 43 7 43 7 0 50
0.5 15 35 25 25 28 22 0 50
0.8 1 49 1 49 1 49 0 50
TABEL HOMOGEN
29
S 0.8S 0.5S 0.2
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Dat
a
B 0.8B 0.5B 0.2
60
50
40
30
20
10
0
Dat
a
P 0.8P 0.5P 0.2
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Dat
a
V 0.8V 0.5V 0.2
2.0
1.5
1.0
0.5
Dat
a
SNHT Buishand
Pettitt Von Neumann
n = 200
30
S 0.8S 0.5S 0.2
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Dat
a
B 0.8B 0.5B 0.2
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Dat
a
P 0.8P 0.5P 0.2
30000
25000
20000
15000
10000
5000
Dat
a
V 0.8V 0.5V 0.2
2.0
1.5
1.0
0.5
Dat
a
SNHT Buishand
Pettitt Vonn Neumann
n = 600
31
S 0.8S 0.5S 0.2
100
80
60
40
20
0
Dat
a
B 0.8B 0.5B 0.2
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Dat
a
P 0.8P 0.5P 0.2
90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
Dat
a
V 0.8V 0.5V 0.2
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Dat
a
SNHT Buishand
Pettitt Vonn Neumann
n = 1000
32
200180160140120100806040201
3
2
1
0
-1
-2
-3
Index
z
200180160140120100806040201
3
2
1
0
-1
-2
-3
Index
z
200180160140120100806040201
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Index
z
n = 200
33
600540480420360300240180120601
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
Index
z
600540480420360300240180120601
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Index
z
600540480420360300240180120601
5.0
2.5
0.0
-2.5
-5.0
Index
z
n = 600
34
10009008007006005004003002001001
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Index
z
10009008007006005004003002001001
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Index
z
10009008007006005004003002001001
5.0
2.5
0.0
-2.5
-5.0
Index
z
n = 1000
35
Kabupaten Stasiun SNHT Buishand Pettitt
Stat. Uji p-value Stat. Uji p-value Stat. Uji p-value
Banyuwangi Pasewaran 29,263 0,019 179,237 0,005 1183133 0,000
Sidomulyo 40,677 0,018 258,959 < 0,0001 737747 0,007
Ngawi Mantingan 22,827 0,035 233,988 < 0,0001 3182440 < 0,0001
Ngrambe 50,444 0,006 250,277 < 0,0001 2726677 < 0,0001
Jember Ajung 33,811 0,012 115,903 0,164 789145 0,035
Karang Kedawuh 34,696 0,012 202,256 0,001 869971 0,007
Lamongan Karangbinangun 27,933 0,024 117,879 0,151 1017847 0,001
Pangkatrejo 43,141 0,008 91,200 0,428 837883 0,007
Bojonegoro Cawak 20,364 0,043 170,757 0,008 589293 0,094
Kedungadem 18,876 0,053 145,071 0,041 828144 0,010
HASIL HOMOGENITAS
Penutup
Kesimpulan 1
Saran 2
36 Perbandingan Uji Homogenitas Data Curah Hujan Sebagai Pra-pemrosesan Kajian Perubahan Iklim
37
KESIMPULAN
Karakteristik homogenitas data curah di wilayah penelitian yaitu meliputi selang interval yang panjang dimiliki oleh data di stasiun Pasewaran dan stasiun Mantingan. Selain itu juga data curah hujan homogen yang dimiliki oleh stasiun Karangbinangun dan Pangkatrejo dikarenakan nilai variansnya yang kecil.
Uji homogenitas yang tingkat kesesuaiannya paling tinggi adalah uji Pettitt dan Uji Buishand.
Uji homogenitas data curah hujan kabupaten Banyuwangi, Bojonegoro, Jember, Lamongan dan Ngawi di wilayah menunjukkan sebagian besar homogen.
38
SARAN
Saran yang diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah Mempunyai lisensi software XLSTAT sendiri. Melakukan perulangan lebih banyak agar akurasinya
lebih terjaga. Mencoba dengan data simulasi model MA, ARMA atau
AR dengan orde lain.
39
Alexandersson, H. and Moberg, A. (1997). Homogenization of Swedish Temperature Data. Part I: Homogeneity Test for Linear Trends. Journal of Climatology 17 : 25–34. Buishand, T.A. (1982). Some Methods for Testing the Homogeneity of Rainfall Records. Journal of Hydrology 58 : 11–27. Firat, M., Dikbas, F., Koc, A.C., Gungor, M. (2010). Missing Data Analysis and Homogeneity Test for Turkish Precipitation Series. Indian Academy of Sciences 35 : 707–720. Fraedrich, K., Gerstengarbe, F.W., Werner, P.C. (2001). Climate Shifts during the Last Century. Climatic Change 50 : 405–417. Leander, R. and Buishand, T.A. (2004). Inventory and Homogeneity Analysis of Long Daily Precipitation Records. KNMI-Publication; 196-II. De Bilt. Peterson TC, Easterling DR, Karl TR, Groisman P, Nicholls N, Plummer N, Torok S, Auer I, Boehm R, Gullet D, Vincent L, Heino R, Tuomenvirta H, Mestre O, Szentimery T, Salinger J, Forland E, Hanssen-Bauer I, Alexandersson H, Jones P, Parker D. (1998). Homogeneity Adjustments of In Situ Atmospheric Climate Data: a review. International Journal of Climatology 18: 1493–1517. Rahayu, Anita. (2009). Pengisian Missing Data Curah Hujan dengan Analisis Regresi dan Expectation Maximization (EM) Algorithm. [Skripsi] Fakultas Matematika Ilmu dan Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
DAFTAR PUSTAKA
40
Sahin, S., and Cigizoglu, H.K. (2010). Homogeneity Analysis of Turkish Meteorological Data Set. John Wiley & Sons, Ltd. Saifuddin, A.K.M. dan Jayawerdana, A.W. (2010). Homogeneity and Trend Analysis of Temperature for Urban and Rural Areas. Journal of the Hong Kong Institution of Engineers, 22-25. Sonjaya, I. (2007). Uji Homogenitas Data Iklim di Stasiun Klimatologi Banjarbaru. Stasiun Klimatologi Banjarbaru. Sutapa, I.W. (2005). Kajian Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu untuk Perhitungan Debit Banjir Rancangan di Daerah Aliran Sungai Kodina. J. Mektek VII, 1. Taufik, M. (2010). Analisis Tren Iklim dan Ketersediaan Air Tanah di Palembang, Sumatra Selatan. J. Agromet 24 (1) : 42-49, Wijngaard, J. B., Klein Tank A.M.G, and Ko¨ Nnen G.P. (2003). Homogeneity of 20th Century European Daily Temperature and Precipitation Series. Int. J. Climatol. 23: 679–692
DAFTAR PUSTAKA