Perpustakaan Digital ITB

Siklus hidrologi memiliki peran krusial dalam keberlangsungan hidup dan sistem iklim di Bumi. Di Indonesia, dengan karakteristik iklim tropis maritim yang kompleks, pemantauan dinamika hidrologi menjadi tantangan tersendiri, terutama karena pendekatan pemantauan konvensional masih terbatas dan berfokus pada dinamika di atas permukaan Bumi. Upaya mengatasi keterbatasan tersebut, pemanfaatan data satelit gravimetri GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) dan GRACE-FO (Follow On) menawarkan solusi potensial karena kemampuannya dalam mendeteksi perubahan Total Water Storage (TWS) yang merepresentasikan total massa air di darat, mencakup air permukaan, kelembapan tanah, dan air tanah. Namun, kelangsungan pemanfaatan data GRACE di wilayah Indonesia terhambat oleh adanya kekosongan data akibat masa transisi misi selama 11 bulan, serta gangguan noise sinyal nonhidrologi berskala masif akibat gempa bumi besar seperti gempa Sumatra-Andaman. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengoreksi gangguan sinyal gempa pada data pengamatan GRACE, melakukan gap-filling untuk mengembalikan kontinuitas deret waktu observasi, serta menganalisis pola dinamika hidrologi tahunan dan semitahunan di Indonesia beserta keterkaitannya dengan fenomena iklim. Penelitian ini menggunakan data observasi anomali TWS dari CSR GRACE/GRACE-FO RL06.3 Mascon dengan rentang rentang waktu dari April 2002 hingga Juni 2025. Proses awal pengolahan difokuskan pada koreksi gempa bumi di perairan Andaman-Sumatra dengan menggunakan metode Principal Component Analysis (PCA) yang identik dengan Empirical Orthogonal Function (EOF) untuk mengekstraksi dan mengeliminasi sinyal co-seismic serta postseismic. Setelah dikoreksi, prosedur algoritma climSSA (climate adjustment scheme using Singular Spectrum Analysis) yang dipadukan dengan parameter iklim turunan seperti curah hujan dan potensi evaporasi diaplikasikan untuk merekonstruksi bulan-bulan yang tidak memiliki data observasi. Deret waktu anomali TWS kontinu kemudian didekomposisi menggunakan regresi harmonik untuk mengekstraksi komponen tren linier jangka panjang, pola tahunan, dan pola semitahunan. Hasil observasi divalidasi keandalannya menggunakan perhitungan water budget closure dengan data meteorologis, dan selanjutnya dikorelasikan menggunakan pendekatan lag correlation terhadap empat indeks iklim utama, yaitu El Niño Southern Oscillation (ENSO), Indian Ocean Dipole (IOD), Australian Monsoon Index (AUSMI), dan Indian Monsoon Index (IMI). Kajian ini juga dilengkapi dengan mendeteksi anomali hidrologis berbasis GRACE-DSI (Drought Severity Index) dan perhitungan estimasi anomali Groundwater Storage (GWS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan koreksi gempa bumi berhasil mereduksi anomali tren nonhidrologi secara drastis, utamanya di perairan laut Andaman-Sumatra, sehingga data TWS menjadi lebih stabil dan homogen merepresentasikan variasi massa murni hidrologi. Rekonstruksi data menggunakan metode climSSA terbukti sangat efektif, ditunjukkan oleh pencapaian nilai cross validation dengan simulasi Monte Carlo sebesar 0,93 dan tingkat kesalahan (RMSE) sangat kecil, yaitu 0,68 cm. Melalui dekomposisi harmonik, teridentifikasi bahwa dinamika hidrologi di sebagian besar wilayah Indonesia didominasi oleh pola tahunan yang merespons sistem monsun, sedangkan pola semitahunan hanya mendominasi wilayah lintang ekuatorial seperti Sumatra bagian Barat dan Utara, serta Papua bagian Utara. Validasi menggunakan persamaan water budget closure menegaskan validitas GRACE dengan nilai korelasi moderat menuju kuat dan nilai RMSE yang rendah pada kisaran 7,578 cm. Dalam kaitannya dengan variabilitas iklim, ENSO terbukti menjadi pengontrol iklim global paling dominan yang memengaruhi dinamika TWS di area Indonesia bagian Tengah hingga Timur, sementara intervensi IOD lebih dominan menyetir variasi TWS di wilayah Indonesia bagian Tengah ke Barat. Lebih lanjut, indeks kekeringan GRACE-DSI sukses memetakan rentetan defisit hidrologis ekstrem seperti El Niño tahun 2015-2016 dan 2019, yang memperlihatkan adanya keterlambatan respons air di daratan (lag) berkisar 5 hingga 12 bulan sesudah terjadinya kekeringan curah hujan (meteorologis). Analisis komponen air tanah (GWS) mengungkap adanya laju degradasi cadangan air tanah yang nyata di ekosistem gambut Sumatra dan Kalimantan yang mengalami tren penyusutan sekitar -0,08 cm/tahun, berbanding terbalik dengan wilayah rawa dataran rendah alami seperti Merauke yang masih mengalami tren akumulasi air tanah sebesar 0,65 cm/tahun. Namun, terdapat pola unik di daerah Pantura yang dikenal masif proses ekstraksi air tanahnya terdeteksi memiliki tren naik 0,31 cm/tahun. Secara keseluruhan, integrasi koreksi spasial gempa bumi dan rekonstruksi data climSSA memegang peran penting dalam memaksimalkan potensi data satelit gravimetri GRACE/GRACE-FO. Identifikasi komprehensif atas dinamika hidrologi regional dan cadangan air tanah ini sangat krusial agar dapat diimplementasikan menjadi acuan dan landasan data ilmiah bagi pemangku kebijakan dalam rangka mitigasi bencana hidrometeorologi di masa yang akan datang.