Separasi Dampak Perubahan Iklim dan Perubahan Penggunaan Lahan Terhadap Debit Sungai Kapuas Kalimantan Barat

Abstract

Perubahan iklim dan perubahan penggunaan lahan merupakan dua faktor utama yang mempengaruhi karakteristik hidrologi suatu wilayah. Salah satu komponen yang paling rentan adalah aliran sungai. Oleh karena itu, penting untuk mempelajari dampak perubahan iklim dan perubahan penggunaan lahan secara terpisah terhadap dinamika aliran sungai. Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis kontribusi perubahan iklim dan perubahan penggunaan lahan terhadap aliran sungai di DAS Kapuas. Terdapat empat bagian utama dalam penelitian ini yakni: Pertama, Analisis perubahan dan proyeksi iklim DAS Kapuas dimana variabel iklim (curah hujan dan suhu udara). Analisis proyeksi iklim menggunakan dua skenario perubahan iklim Representative Concentration Pathways (RCP) yakni RCP 4.5 dan RCP 8.5. Kedua, Analisis perubahan dan proyeksi tutupan lahan DAS Kapuas. Ketiga, simulasi debit sungai Sekayam Kembayan dan Sungai Kayan Mentunai. Keempat, separasi perubahan iklim dan perubahan penggunaan lahan terhadap debit sungai Sekayam Kembayan dan sungai Kayan Mentunai menggunakan metode Budyko framework. Hasil analisis sebaran curah hujan DAS Kapuas selama 30 tahun (1981–2010) menunjukkan bahwa wilayah hulu menerima curah hujan lebih banyak dibandingkan wilayah tengah dan hilir. Rata-rata curah hujan tahunan DAS Kapuas adalah 3.710 mm berkisar antara 2.723 mm/tahun s/d 4.435 mm/tahun. Tren curah hujan tahunan DAS Kapuas pada umumnya mengalami peningkatan sebesar 45,6 mm/tahun di hulu DAS. Terdapat juga wilayah yang mengalami penurunan curah hujan dan paling rendah di wilayah tengah DAS, yakni -23,3 mm/tahun. Anomali curah hujan tahunan DAS Kapuas sangat dipengaruhi oleh kejadian El-Nino. Suhu udara rata-rata DAS Kapuas berada pada kisaran 22 C–28 C. Distribusi spasial suhu udara DAS Kapuas menujukkan bahwa wilayah hulu DAS memiliki suhu yang lebih rendah dan semakin ke hilir suhu udaranya semakin meningkat. Rata-rata suhu DAS Kapuas secara temporal mengalami kenaikan dengan laju kenaikan suhu udara DAS Kapuas sebesar 0,02 C/tahun. Rata-rata curah hujan tahunan DAS Kapuas 30 tahun yang akan datang (2021–2050) diproyeksikan diproyeksikan mengalami penurunan dari periode baseline (1981-2010), dimana untuk RCP 4.5 berkurang 2%, sedangkan RCP 8.5 berkurang 3%. Sementara itu, rata-rata suhu udara DAS Kapuas diproyeksikan mengalami kenaikan sebesar 0,02 C/tahun untuk RC4.5 dan 0,03 C/tahun untuk RCP 8.5. Pada tahun 1990 DAS Kapuas didominasi lahan hutan (4.379 103 Ha atau 50% dari luas DAS Kapuas), namun 20 tahun kemudian (2009) terjadi deforestasi sebesar 3,7%. Pada periode yang sama, luas lahan terbuka juga mengalami penurunan sebesar 2,4%. Berkurangnya luas hutan dan lahan terbuka sebesar 6,1% tersebut dibarengi dengan peningkatan luas lahan pertanian dan perkebunan sebesar 5,9%, serta pemukiman, transmigrasi, pertambangan dan lainnya 0,2%. Luas lahan hutan DAS Kapuas setiap tahunnya berkurang sebesar 8,72x103 Ha/tahun begitupun dengan lahan terbuka akan berkurang sebesar 2,5x103 Ha/tahun. Sedangkan, luas lahan pertanian dan perkebunan mengalami trend peningkatan sebesar 10,9 x103 Ha/tahun. Model SWAT dapat mensimulasikan debit Sungai Sekayan Kembayan dan Kayan Mentunai. Hal tersebut ditunjukkan dengan nilai Percent BIAS (PBIAS) berkategori memuaskan dengan nilai Kling-Gupta Efficiency yang tinggi (KGE), nilai Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) serta Koefisien determinasi (R2) berkategori baik, pada saat proses kalibrasi dan validasi. Rata-rata debit harian kedua sungai tersebut adalah 301 m3/s dan 312 m3/s pada saat periode baseline. Rata-rata debit harian kedua sungai diproyeksikan mengalami penurunan sebesar 3,8%–32,2% dari rata-rata debit baseline baik untuk skenario RCP 4.5 dan skenario RCP 8.5. Hasil uji tren Mann Kendall menunjukkan nilai debit sungai, curah hujan dan evapotranspirasi potensial rata-rata tahunan kecenderungannya menurun. Kemudian diproyeksikan, ketiga variabel untuk skenario RCP 4.5 tidak berubah secara signifikan (α=5%). Sedangkan pada skenario RCP 8.5 curah hujan dan debit sungai mengalami penurunan secara signifikan (α=5%), sedangkan, rata-rata evapotranspirasi potensial tahunan untuk seluruh skenario tidak mengalami perubahan secara signifikan. Perubahan penggunaan lahan berdampak lebih signifikan terhadap debit kedua sungai tersebut dibandingkan perubahan iklim pada periode baseline. Kemudian diproyeksikan kedepan perubahan iklim berdampak lebih tinggi terhadap debit kedua sungai tersebut dibandingkan penggunaan lahan.

Climate change and land-use change are the two main factors that affect the hydrological characteristics of an area. One of the most vulnerable components is river flow. Therefore, it is vital to study the impact of climate change and land-use change separately on river flow dynamics. This study was conducted to analyze the contribution of climate change and land-use changes to river flow in the Kapuas watershed. There are four main parts to this study, namely: First, analysis of climate change and projections of the Kapuas watershed where the climate variables (rainfall and air temperature) are. Climate projection analysis uses two climate change scenarios, Representative Concentration Pathways (RCP), RCP 4.5, and RCP 8.5. Second, analysis of changes and projections of land cover in the Kapuas watershed. Third, simulation of Sekayam Kembayan and Kayan Mentunai river discharges. Fourth, the separation of climate change and land-use changes on the Sekayam Kembayan and Kayan Mentunai rivers uses the Budyko framework method. The analysis of the distribution of rainfall in the Kapuas watershed for 30 years (1981–2010) shows that the upstream region receives more rainfall than the middle and downstream regions. The average annual rainfall of the Kapuas watershed is 3,710 mm, ranging from 2,723 mm/year to 4,435 mm/year. The annual rainfall trend for the Kapuas watershed generally increases by 45.6 mm/year in the upstream watershed. Some areas experience a decrease in rainfall; the lowest is in the central watershed area, which is -23.3 mm/year. El-Nino events strongly influence the anomaly of annual rainfall in the Kapuas watershed. The average air temperature of the Kapuas watershed is in the range of 22 C–28 C. The spatial distribution of air temperature in the Kapuas watershed shows that the upstream area has a lower temperature, and the more downstream the air temperature increases. The average temperature of the Kapuas watershed increases temporally with the rate of increase in air temperature of the Kapuas watershed by 0.02 C/year. The average annual rainfall in the Kapuas watershed for the next 30 years (2021–2050) is projected to decrease from the baseline period (1981-2010), where RCP 4.5 is reduced by 2%, while RCP 8.5 is reduced by 3%. Meanwhile, the average air temperature of the Kapuas watershed is projected to increase by 0.02 C/year for RC4.5 and 0.03 C/year for RCP 8.5. In 1990 the Kapuas watershed was dominated by forest land (4,379 103 ha or 50% of the Kapuas watershed area), but 20 years later (2009), there was 3.7% deforestation. In the same period, the area of open land also decreased by 2.4%. The decrease in forest area and open land by 6.1% was accompanied by an increase in agricultural and plantation land by 5.9%, as well as settlements, transmigration, mining, and others by 0.2%. The forest area of the Kapuas watershed decreases by 8.72x103 ha/year, and the open land area by 2.5x103 Ha/year. Meanwhile, the agricultural and plantation land area experienced an increasing trend of 10.9 x103 Ha/year. The SWAT model can simulate the discharge of the Sekayan Kembayan and Kayan Mentunai rivers. In the calibration and validation period, the four statistical test results (percent BIAS (PBIAS), Kling-Gupta Efficiency (KGE), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), and coefficient of determination (R2)) were categorized as good and very good. The average daily discharge of the two rivers was 301 m3/s and 312 m3/s during the baseline period. The average daily discharge of the two rivers is projected to decrease by 3.8%–32.2% from the average baseline discharge for both the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios. The Mann-Kendall trend test results show that the average annual trend of river discharge, rainfall, and potential evapotranspiration values is decreasing. Then projected, the three variables for the RCP 4.5 scenario did not change significantly (α=5%). Meanwhile, in the RCP 8.5 scenario, rainfall and river discharge decreased significantly (α=5%), whereas the average annual potential evapotranspiration for all scenarios did not change significantly. Changes in land use have a more significant impact on the discharge of the two rivers than climate change in the baseline period. Then it is projected that climate change will have a higher impact on the discharge of the two rivers than on land use.