Perpustakaan Digital ITB

Pulau Sumatra merupakan wilayah strategis untuk redistribusi penduduk dan pengembangan kegiatan ekonomi di Indonesia serta semakin dipandang sebagai alternatif terhadap Pulau Jawa. Dinamika tersebut mendorong peningkatan kebutuhan sumber daya air, khususnya air tanah, yang penting untuk menunjang sektor domestik, pertanian, dan industri. Namun, pemantauan air tanah di Indonesia masih terbatas dari sisi cakupan, konsistensi, dan ketersediaan data jangka panjang, sehingga menyulitkan perencanaan pengelolaan air tanah yang berkelanjutan pada skala regional. Dalam konteks ini, pemanfaatan satelit GRACE sebagai remote sensing menyediakan alternatif pemantauan yang mampu menangkap perubahan simpanan air daratan secara luas dan kontinu. Meski demikian, hingga saat ini kajian yang secara spesifik mengkuantifikasi variabilitas simpanan air tanah di Pulau Sumatra serta mengaitkannya secara terintegrasi dengan pengaruh faktor iklim (misalnya curah hujan dan telekoneksi ENSO-IOD) dan aktivitas antropogenik (misalnya perubahan tata guna lahan dan indikator vegetasi) berbasis pendekatan data GRACE belum banyak dilakukan. Oleh karena itu, penelitian ini menawarkan kebaruan melalui analisis spasial temporal GWSA Pulau Sumatra periode panjang menggunakan GRACE, sekaligus mengidentifikasi faktor dominan pengontrolnya. Penelitian ini bertujuan menghitung serta menganalisis variabilitas spasial dan temporal Groundwater Storage Anomaly (GWSA) di Pulau Sumatra selama periode 2002-2024 menggunakan data satelit Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). GRACE mengestimasi perubahan massa air daratan melalui anomali gravitasi, yang selanjutnya digunakan untuk menurunkan perubahan Terrestrial Water Storage (TWS) dan menginterpretasikan dinamika simpanan air tanah pada skala luas dalam grid dan ketersediaan data yang kontinu. Analisis tren dilakukan dengan uji Mann-Kendall untuk mengidentifikasi kecenderungan perubahan jangka panjang, sedangkan keterkaitan GWSA dengan faktor pengontrol iklim dan antropogenik dievaluasi melalui analisis korelasi serta Empirical Orthogonal Function (EOF) untuk memisahkan mode dominan variabilitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara keseluruhan GWSA Pulau Sumatra memiliki tren peningkatan sebesar +0,25 mm EWH/bulan (3 mm EWH/tahun) pada ii periode 2002–2024. Namun, analisis sub-periode mengidentifikasi fase deplesi signifikan pada 2002–2010 dengan tren ?0,51 mm EWH/bulan (-6.12 mm EWH/tahun), yang mengindikasikan adanya penurunan simpanan air tanah pada awal rentang pengamatan. Secara spasial, wilayah tengah Sumatra memperlihatkan kondisi yang lebih rentan, khususnya Provinsi Jambi dan Sumatra Selatan mengalami deplesi air tanah yang lebih kuat dan cenderung persisten dibandingkan wilayah lain. Pola spasial juga memperlihatkan anomali negatif yang meluas pada pertengahan dekade 2005 hingga 2010, yang menegaskan kemampuan GRACE dalam mendeteksi kehilangan simpanan air tanah pada skala regional. Analisis faktor iklim mengindikasikan bahwa GWSA cenderung berbanding lurus dengan curah hujan, yang ditunjukkan oleh korelasi positif serta adanya jeda waktu (lag) sekitar ±1 bulan antara respon GWSA terhadap curah hujan. Hal ini mencerminkan proses infiltrasi dan perkolasi air hujan menuju sistem akuifer yang tidak bersifat instan. Selain itu, variabilitas GWSA juga mampu menangkap respons terhadap kejadian iklim ekstrem, seperti kondisi El Niño kuat sekitar tahun 2015–2016 serta deplesi GWSA yang berasosiasi dengan fase IOD+ positif yang intens. Pada aspek antropogenik, perubahan tata guna lahan dan NDVI menunjukkan hubungan yang tidak konsisten terhadap variabilitas GWSA pada skala regional. Kajian pola dominan GWSA di Pulau Sumatra melalui analisis Empirical Orthogonal Function (EOF) menunjukkan bahwa mode utama (EOF-1/PC-1 73,8%) merepresentasikan komponen dominan berupa tren positif perubahan GWSA jangka panjang. PC-1 memperlihatkan kecenderungan peningkatan secara gradual, dengan pengecualian adanya penurunan ekstrem sekitar periode 2004- 2005. Anomali ini diindikasikan berkaitan dengan gangguan geofisika berskala besar, khususnya dampak gelombang seismik akibat kejadian gempa megathrust Aceh tahun 2004, yang telah dilaporkan dalam berbagai studi mampu memicu perubahan muka air tanah dan redistribusi simpanan air daratan. Dari sisi keterkaitan antarvariabel, PC-1 menunjukkan asosiasi yang lebih kuat dengan faktor iklim skala besar, yaitu indeks Niño3.4 (ENSO) dan DMI (IOD). Hal ini mengindikasikan bahwa variabilitas jangka panjang simpanan air tanah di Sumatra lebih dikendalikan oleh dinamika iklim regional-global yang bersifat persisten, dibandingkan oleh fluktuasi atmosfer lokal yang lebih bersifat musiman dan berisik (high variability). Secara keseluruhan, hasil penelitian ini menegaskan bahwa perubahan GWSA di Pulau Sumatra merupakan hasil interaksi antara faktor iklim skala besar, gangguan geofisika, dan tekanan antropogenik, dengan dominasi pengaruh iklim dan geofisika pada skala regional. Temuan ini diharapkan dapat menjadi dasar ilmiah dalam mendukung pemantauan serta strategi pengelolaan air tanah berbasis wilayah. Penelitian selanjutnya disarankan untuk secara eksplisit memasukkan parameter tektonik, seperti aktivitas seismik dan karakteristik geologi regional, untuk memperkaya pemahaman terhadap dinamika simpanan air tanah di wilayah tektonik aktif seperti Pulau Sumatra.