Pengembangan Model Spatio-temporal Conditional Autoregressive untuk Pendugaan Curah Hujan Ekstrim di Wilayah Jawa Barat

Abstract

Curah hujan ekstrim merupakan aspek yang penting untuk dikaji akibat dampaknya merugikan. Kendala yang ada adalah belum tentu ada nilai ekstrim di setiap lokasi, sehingga diperlukan suatu pewilayahan yang dapat menjelaskan secara khusus mengenai curah hujan ekstrim baik dari segi dependensi lokasi, dependensi waktu, serta pola hujan ekstrim secara temporal maupun spasial. Permasalahan ini menjadi landasan tujuan penelitian, yaitu membangun suatu zonasi khusus curah hujan ekstrim di wilayah Jawa Barat. Kemudian mengidentifikasi pola curah hujan ekstrim menggunakan extremogram, serta mengembangkan model spatio-temporal untuk curah hujan ekstrim. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data curah hujan bulanan dari 69 stasiun hujan BMKG dengan periode tahun 1981 – 2012. Peubah yang digunakan adalah curah hujan dalam bulanan, koordinat stasiun, serta ketinggian di atas permukaan laut. Wilayah yang dipilih adalah Jawa Barat dan DKI Jakarta, karena daerah lumbung padi nasional serta pusat perekonomian di Indonesia. Kajian pertama adalah membuat zona curah hujan ekstrim. Tahapan pertama mengidentifikasi nilai ekstrim menggunakan BM, kemudian menentukan dependensi spasial ekstrim melalui plot F-madogram. Setelah itu dilakukan pendugaan parameter GEV melalui metode copula. Selanjutnya membuat plot kontur untuk menentukan garis batas zona melalui metode regresi Loess, regresi spline, Kriging, dan thin-plate spline. Tahapan terakhir adalah uji kesesuaian kelompok pewilayahan menggunakan GVF dan TAI. Kajian kedua adalah mengidentifikasi pola curah hujan ekstrim menggunakan extremogram. Tahap pertama adalah menghitung dependensi temporal curah hujan bulanan menggunakan plot extremogram. Tahap berikutnya membuat plot antara nilai cross-extremogram dengan jarak antar stasiun, serta membuat peta yang menunjukkan pola hujan ekstrim menggunakan nilai tertinggi dari plot extremogram. Kajian ketiga adalah mengembangkan model spatio-temporal untuk curah hujan ekstrim di wilayah Jawa Barat. Model spatio-temporal yang digunakan ada tiga bentuk, yaitu: model tren linier, model aditif, dan model aditif interaksi. Pengaruh spasial dimodelkan dengan CAR, sedangkan pendugaan posterior dari model spatio-temporal melalui INLA. Uji kesesuaian model menggunakan nilai DIC dan MLL, sedangkan performa model melalui nilai RMSEP dan AAPE. Pendugaan parameter spasial ekstrim memperlihatkan peluang hujan bulanan jauh melebihi nilai rataannya, ini terlihat pada parameter bentuk GEV (𝜉��������������=0.007). Zona curah hujan ekstrim dari regresi spline dan thin-plate spline menghasilkan 19 zona, sedangkan Kriging 20 zona dan Loess hanya 4 zona. Pewilayahan yang dihasilkan thin-plate spline memberikan hasil terbaik, hal ini bisa dilihat dari nilai GVF sebesar 0.792 dan kemulusan gambar. Pola hujan ekstrim secara umum bersifat periodik dan curah hujan ekstrim memiliki peluang yang besar terjadi di musim hujan khususnya pada bulan Desember, Januari dan Februari. Penelitian ini berhasil memetakan pola hujan ekstrim di wilayah Jawa Barat yang diharapkan menjadi warning system bagi pemerintah dan masyarakat pada umumnya. Model spatio-temporal yang memberikan uji kesesuaian terbaik adalah model pengaruh aditif dan interaksi peubah penjelas latitude dengan nilai DIC sebesar 8196. Model dengan penduga terbaik adalah model aditif dan interaksi peubah penjelas longitude dan rata-rata hujan bulanan dengan nilai RMSEP sebesar 200.52 dan AAPE sebesar 138.72, serta dari aspek periode pendugaan curah hujan ekstrim tertinggi yang ternyata sesuai dengan terjadinya La Nina, seperti tahun: 1984, 1985, 1995, 1996, 1998, 2001 dan 2010. Pewilayahan curah hujan ekstrim berhasil terbentuk sebanyak 19 zona melalui metode thin-plate spline. Curah hujan ekstrim berpeluang terjadi tiap tahun di bulan Desember, Januari, dan Februari. Selain pola dependensi waktu, pola dependensi spasial juga dapat diterangkan melalui plot cross-extremogram. Secara umum model spatio-temporal terbaik adalah model aditif dan interaksi dengan peubah penjelas longitude dan rata-rata hujan bulanan.