Perbandingan Pengukuran ET-0 antara Panci evaporasi dengan penman-monteith
11
1 | Page Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014 Perbandingan Pengukuran Evaporasi Menggunakan Panci Evaporasi Dengan Metode Perhitungan Penman-Monteith Iskandar Zulkarnain *) I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Terdapat banyak metode yang tersedia untuk menduga evapotranspirasi (ET0) dengan menggunakan data standar pengamatan meteorologi. Metode Penman-Monteith adalah metode yang dikenal paling akurat dan mendekati kenyataan dan sering digunakan untuk memverifikasi metode empiris (Chen, et al., 2005). Disisi lain metode empris seperti pengamatan menggunakan panci evaporasi masih mengandung bias positif bila digunakan untuk mengamati ET0 karena hanya mengamati permukaan air dengan area yang sempit (Chen et al., 2005). Keadaan ini sering tidak disadari sehingga terjadi kesalahkaprahan yang menganggap pengamatan empiris menggunakan panci evaporasi adalah metode yang paling akurat. parameter bias, simpangan baku akar kuadrat (RMSE, root means square error), dan rasio, dapat digunakan untuk menguji sejauh mana penyimpangan data ET0 yang diamati dengan panci evaporasi terhadap kejadian yang sesungguhnya. 1.2. Tujuan Membandingkan data ET0 yang diamati menggunakan panci evaporasi dengan perhitungan menggunakan metode Penman-monteith.
Transcript of Perbandingan Pengukuran ET-0 antara Panci evaporasi dengan penman-monteith
1 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Perbandingan Pengukuran Evaporasi Menggunakan Panci Evaporasi Dengan Metode Perhitungan Penman-Monteith
Iskandar Zulkarnain*)
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Terdapat banyak metode yang tersedia untuk menduga evapotranspirasi (ET0) dengan
menggunakan data standar pengamatan meteorologi. Metode Penman-Monteith adalah
metode yang dikenal paling akurat dan mendekati kenyataan dan sering digunakan untuk
memverifikasi metode empiris (Chen, et al., 2005). Disisi lain metode empris seperti
pengamatan menggunakan panci evaporasi masih mengandung bias positif bila
digunakan untuk mengamati ET0 karena hanya mengamati permukaan air dengan area
yang sempit (Chen et al., 2005). Keadaan ini sering tidak disadari sehingga terjadi
kesalahkaprahan yang menganggap pengamatan empiris menggunakan panci evaporasi
adalah metode yang paling akurat. parameter bias, simpangan baku akar kuadrat (RMSE,
root means square error), dan rasio, dapat digunakan untuk menguji sejauh mana
penyimpangan data ET0 yang diamati dengan panci evaporasi terhadap kejadian yang
sesungguhnya.
1.2. Tujuan
Membandingkan data ET0 yang diamati menggunakan panci evaporasi dengan
perhitungan menggunakan metode Penman-monteith.
2 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
II. BAHAN DAN METODE
2.1. Alat dan Bahan
Bahan berupa data harian pengamatan meteorologi : suhu maksimum, suhu minimum,
kelembaban udara, lama penyinaran, dan kecepatan angin, dari stasiun meteorologi PT
GMP Januari β Juni 2013 dipakai untuk mendapatkan data ET0 menggunakan metode
Penman-Monteith (ET0-pm) yang dihitung menggunakan aplikasi Cropwat V.8.0. dan
dibandingkan dengan data pengamatan panci evaporasi (ET0-pe) dari stasiun dan waktu
yang sama.
2.2. Metode
Data ETo-pm harian direkapitulasi menjadi data bulanan dan dibandingkan dengan data
ETo-pe menggunakan parameter bias, RMSE, dan rasio.
ππππ % =πΈπ0ππ β πΈππππ
πΈπ0ππ π₯ 100%
n
XXRMSE
n
i idelmoiobs
1
2,, )(
π ππ ππ =πΈπ0ππ
πΈπ0ππ
Bias menggambarkan persentase selisih ETO-pe terhadap ETO-pm, RMSE digunakan
untuk menghitung perbedaan relatif antara data yang diduga menggunakan model
matematika terhadap pengamatan empiris, sementara Rasio merupakan koefisien yang
dapat digunakan untuk mengoreksi kesalahan pengamatan.
3 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Hasil
Hasil perhitungan ETo-pm disajikan dalam tabel-tabel berikut :
Tabel 1. Pengamatan meteorologi bulan Januari 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day
Min Temp
Max Temp
Humidity Wind Sun Rad Eto (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
Evaporasi
1 24 31 90 35 2.5 13.2 2.9 3.6
2 24 29 90 40 0 9.4 2.16 3.0
3 24 34 90 20 6 18.6 4.05 4.8
4 24 30 90 15 0 9.4 2.15 3.8
5 23 34 82 22 8 21.7 4.56 6.3
6 24 32 89 20 3 14 3.08 4.0
7 24 31 88 13 0.3 9.9 2.27 2.4
8 24 33 88 28 5.3 17.6 3.8 5.7
9 24 31 90 12 0 9.4 2.18 3.8
10 24 35 78 41 9.3 23.8 5.1 6.2
11 24 32 82 24 1 11 2.54 4.8
12 24 32 88 40 2 12.5 2.84 3.1
13 24 32 90 68 0.3 9.9 2.38 2.1
14 24 32 90 68 1 11 2.58 3.8
15 24 30 90 68 3.5 14.8 3.17 3.3
16 24 31 90 76 3.3 14.6 3.18 4.0
17 24 30 80 13 0.3 9.9 2.27 2.0
18 23 30 90 17 4.3 16.1 3.36 4.0
19 23 32 88 19 7.3 20.8 4.31 5.0
20 24 32 88 19 7 20.4 4.27 5.0
21 24 33 92 19 9.3 23.9 5.05 6.8
22 24 32 90 41 6 18.8 4 5.2
23 24 31 90 46 2.3 13.1 2.9 2.4
24 24 30 90 21 3 14.2 3.04 3.8
25 24 31 92 44 2 12.6 2.8 3.5
26 24 31 90 38 4 15.8 3.38 4.1
27 23 33 92 30 8.3 22.5 4.71 5.9
28 23 31 92 51 4.5 16.5 3.47 4.6
29 23 34 90 59 3 14.2 3.24 2.8
30 23 32 90 44 3 14.2 3.13 2.6
31 23 32 82 26 3.3 14.7 3.21 4.8
Total 113.10 468.50 102.08 127.20
4 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Average 23.74 31.71 88.42 34.74 3.65 15.11 3.29 4.10
Tabel 2. Pengamatan meteorologi bulan Februari 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day
Min Temp
Max Temp
Humidity Wind Sun Rad Eto (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
Evaporasi
1 23 33 90 64 8.3 22.6 4.72 6.8
2 24 32 90 26 0 9.6 2.25 3.8
3 24 32 90 40 5 17.4 3.74 4.4
4 24 31 88 36 3.3 14.8 3.21 3.4
5 24 32 90 36 2.5 13.4 2.99 3.6
6 24 30 90 42 0.5 10.3 2.36 3.8
7 24 31 90 38 1 11.2 2.54 3.6
8 24 33 88 14 7 20.6 4.39 5.2
9 23 34 85 6 6.3 19.5 4.16 5.6
10 23 34 90 3 7 20.6 4.42 6.3
11 24 32 90 3 8.3 22.7 4.75 6.5
12 24 32 90 3 4.5 16.6 3.58 4.2
13 24 33 90 17 9 23.8 5.03 4.8
14 24 32 90 33 7.5 21.4 4.49 4.8
15 24 32 88 34 8 22.3 4.65 4.8
16 24 32 90 30 4 15.9 3.46 4.8
17 24 32 84 10 3 14.4 3.13 3.9
18 24 31 84 9 2.3 13.3 2.89 3.3
19 24 32 88 8 0.3 10.1 2.33 2.2
20 23 31 90 27 5.3 18 3.77 5.8
21 23 30 80 22 0.3 10.1 2.33 5.2
22 23 32 85 30 6.5 19.9 4.15 6.2
23 24 31 88 33 3 14.4 3.14 4.4
24 24 33 90 20 4 16 3.51 4.7
25 25 33 88 80 7.2 21 4.53 5
26 25 34 88 54 6 19.1 4.24 6.3
27 25 34 82 51 3.1 14.6 3.41 4.7
28 25 35 88 81 4.5 16.7 3.86 6
Total 127.70 470.30 102.03 134.10
Average 23.93 32.25 88.00 30.36 4.56 16.80 3.64 4.79
5 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Tabel 3. Pengamatan meteorologi bulan Maret 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day
Min Temp
Max Temp
Humidity Wind Sun Rad Eto (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
Evaporasi
1 25 35 85 79 8.3 22.8 5.06 4.5
2 24 34 88 48 3 14.4 3.29 5.5
3 25 32 88 40 2 12.8 2.91 5.3
4 24 31 90 61 1.4 11.9 2.7 2.4
5 24 31 88 39 0 9.6 2.27 2.1
6 24 33 85 71 7.5 21.4 4.59 5.4
7 24 34 88 52 7.2 20.9 4.53 5.1
8 24 32 90 28 8 22.3 4.65 5.2
9 24 35 90 9 4 15.9 3.56 3.8
10 24 32 88 30 4 15.9 3.45 5.9
11 24 33 88 27 5.3 17.9 3.88 4.6
12 24 31 90 7 0 9.5 2.19 2.2
13 24 35 88 11 9 23.8 5.12 6.7
14 23 34 88 27 7 20.6 4.4 6.3
15 24 33 88 16 6.3 19.5 4.16 5.4
16 24 33 90 4 6 19 4.07 5.2
17 24 33 90 7 8.2 22.3 4.72 4.4
18 24 34 88 15 8.3 22.5 4.81 5.2
19 24 32 90 7 3.5 14.9 3.23 5
20 24 32 90 9 5.2 17.5 3.74 3
21 24 34 85 4 9.2 23.8 5 6.6
22 24 34 85 4 10 25.1 5.26 4.9
23 24 36 86 15 8.3 22.4 4.89 5.8
24 24 35 84 6 8.3 22.4 4.78 5
25 24 35 87 5 8.3 22.4 4.81 6.3
26 24 34 87 4 6 18.7 4.03 5.2
27 23 35 90 5 5 17.1 3.76 4.5
28 23 35 90 7 7.2 20.5 4.42 5.3
29 24 34 88 3 6.5 19.3 4.16 5.9
30 24 33 90 4 6 18.6 3.98 3.8
31 24 33 92 4 8 21.7 4.6 5
Total 187 587.4 127.02 151.5
Average 23.97 33.45 88.19 20.90 6.03 18.95 4.10 4.89
6 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Tabel 4. Pengamatan meteorologi bulan April 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day
Min Temp
Max Temp
Humidity Wind Sun Rad ETo (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
Evaporasi
1 24 33 85 9 6 18.5 3.93 4.6
2 24 34 90 10 8 21.6 4.62 6.5
3 25 34 85 3 5.3 17.4 3.78 4.3
4 24 34 88 3 6 18.4 3.97 3.67
5 24 34 90 4 7.5 20.6 4.42 6
6 24 34 89 3 4.2 15.5 3.4 4.6
7 24 30 88 5 1 10.7 2.36 2.6
8 23 34 92 6 8 21.4 4.53 3.67
9 22 30 90 8 2 12.2 2.59 2
10 22 31 88 10 2.3 12.6 2.69 2.6
11 22 33 90 4 3.3 14.1 3.03 3
12 24 31 90 8 1.3 11 2.44 1.6
13 24 34 90 5 3 13.6 3.01 4.6
14 24 35 85 3 9 22.6 4.78 5.2
15 25 32 85 6 3.5 14.2 3.06 4.4
16 25 33 88 4 2.5 12.6 2.81 1.8
17 24 33 90 5 4.5 15.6 3.37 3.2
18 24 30 90 4 0 8.9 2.02 2
19 24 32 90 5 3 13.4 2.9 3.1
20 24 34 90 5 8.4 21.5 4.54 5.5
21 24 35 90 3 9.2 22.4 4.8 4.4
22 24 27 90 5 0 8.8 1.94 1.8
23 24 34 90 2 7 19.2 4.08 3.2
24 24 32 90 2 5 16.1 3.41 4
25 24 34 90 2 8 20.5 4.35 2.2
26 24 32 90 1 1.4 10.8 2.41 3.8
27 24 33 90 2 9.2 22.1 4.59 4
28 24 32 90 1 3.3 13.5 2.9 5.8
29 24 34 90 2 6 17.4 3.73 3.7
30 24 32 90 4 3 13 2.81 2.3
Total 140.90 480.20 103.27 110.14
Average 23.87 32.67 89.10 4.47 4.70 16.01 3.44 3.67
7 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Tabel 5. Pengamatan meteorologi bulan Mei 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day Min
Temp Max
Temp Humidity Wind Sun Rad Eto (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
Evaporasi
1 24 31 85 2 0 8.6 1.96 2.4
2 23 33 90 2 4.5 15 3.19 3.6
3 23 32 90 5 3.3 13.3 2.84 2.5
4 24 34 89 2 8.2 20.3 4.26 4.8
5 24 33 88 6 6.3 17.6 3.68 5.2
6 24 34 86 4 4 14.2 3.07 4
7 24 33 89 2 4 14.2 3.04 3.2
8 24 34 85 3 3.1 12.9 2.82 3.8
9 24 34 88 2 8 19.8 4.15 4.7
10 24 34 85 2 8.2 20 4.13 4
11 24 34 85 2 3.3 13.1 2.83 3.8
12 24 32 80 2 0.3 8.8 1.98 3
13 24 32 90 3 2 11.2 2.44 2.8
14 25 32 89 2 1.1 9.9 2.22 2.4
15 25 34 88 2 7.3 18.5 3.93 4.3
16 23 35 90 2 8 19.5 4.1 6
17 23 30 90 3 0.5 8.9 1.96 1.7
18 23 34 90 4 9.4 21.4 4.4 6.5
19 23 34 90 23 8 19.4 4.03 3.8
20 23 35 89 7 9.4 21.3 4.44 5
21 23 34 88 4 10 22 4.48 5.2
22 24 35 85 5 9 20.6 4.29 4.9
23 24 35 89 3 9 20.6 4.33 5.3
24 24 35 90 3 9.3 20.9 4.42 3.4
25 24 34 83 3 8.2 19.3 3.95 5.9
26 24 35 87 4 7 17.7 3.75 5
27 23 33 90 4 3 12.2 2.62 4
28 23 34 90 12 6.5 16.9 3.54 4.7
29 23 34 88 3 5.3 15.3 3.21 4.2
30 23 34 90 4 2.5 11.4 2.49 2.3
Total 168.70 484.80 102.55 122.40
Average 23.67 33.57 87.87 4.17 5.62 16.16 3.42 4.08
8 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Tabel 6. Pengamatan meteorologi bulan Juni 2013 dan hasil perhitungan ETo-pm serta data ET0-pe
Day
Min Temp
Max Temp
Humidity Wind Sun Rad Eto (mm/day)
Β°C Β°C % km/day hours MJ/mΒ²/day P&M Panci
evaporasi
1 24 31 85 2 0 8 1.81 2.4
2 23 33 90 2 4.5 14 2.95 3.6
3 23 32 90 5 3.3 12.4 2.63 2.5
4 24 34 89 2 8.2 19 3.95 4.8
5 24 33 88 6 6.3 16.5 3.41 5.2
6 24 34 86 4 4 13.3 2.86 4.0
7 24 33 89 2 4 13.3 2.83 3.2
8 24 34 85 3 3.1 12.2 2.63 3.8
9 24 34 88 2 8 18.7 3.87 4.7
10 24 34 85 2 8.2 18.9 3.86 4.0
11 24 34 85 2 3.3 12.3 2.65 3.8
12 24 32 80 2 0.3 8.3 1.86 3.0
13 24 32 90 3 2 10.6 2.3 2.8
14 25 32 89 2 1.1 9.4 2.1 2.4
15 25 34 88 2 7.3 17.7 3.71 4.3
16 23 35 90 2 8 18.6 3.88 6.0
17 23 30 90 3 0.5 8.5 1.86 1.7
18 23 34 90 4 9.4 20.5 4.18 6.5
19 23 34 90 23 8 18.6 3.84 3.8
20 23 35 89 7 9.4 20.5 4.23 5.0
21 23 34 88 4 10 21.2 4.28 5.2
22 24 35 85 5 9 19.9 4.11 4.9
23 24 35 89 3 9 19.9 4.16 5.3
24 24 35 90 3 9.3 20.3 4.26 3.4
25 24 34 83 3 8.2 18.8 3.81 5.9
26 24 35 87 4 7 17.2 3.63 5.0
27 23 33 90 4 3 11.9 2.54 4.0
28 23 34 90 12 6.5 16.5 3.45 4.7
29 23 34 88 3 5.3 15 3.13 4.2
30 23 34 90 4 2.5 11.2 2.44 2.3
Total 168.7 463.2 97.2 122.4
Average 23.7 33.6 87.9 4.2 5.6 15.4 3.2 4.1
9 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
Tabel 7. Statistik perbandingan antara ETo yang dihitung dengan metode Penman- monteith (ET0-pm) terhadap ET0 yang diamati dengan panci evaporasi (ET0-pe)
Month ETo(mm/day)
Bias (%) RMSE (%) R ET0-pm ET0-pe
January 3.29 4.10 24.72 33.10 0.80
February 3.65 4.79 31.21 37.87 0.76
March 4.1 4.89 19.20 28.87 0.84
April 3.44 3.67 6.72 30.73 0.94
May 3.42 4.08 19.30 28.49 0.84
June 3.24 4.08 25.93 34.11 0.79
3.2. Pembahasan
Metode Penman-Monteith direkomendasikan UN-FAO sebagai metode pendugaan ETo
yang paling akurat dan digunakan sebagai alat untuk mendeteksi bias pengukuran ETo
dengan menggunakan panci evaporasi. Parameter bias menunjukkan ketidak-akuratan
panci evaporasi milik stasiun meteorologi PT GMP berkisar antara 6.72 β 31.21 %, dan
bersifat mengira-lebih (over estimate). Pengamatan ET0 berkaitan dengan keputusan
pemenuhan kebutuhan air dengan irigasi, bias pengamatan ET0-pe yang bersifat
mengira-lebih dapat menyebabkan kesalahan keputusan irigasi yakni terjadinya
kesalahan rekomendasi kebutuhan air tanaman diatas yang seharusnya.
Parameter SMRE berada pada kisaran yang sempit dan hampir seragam yakni 28.49 β
37.87 % yang menunjukkan bahwa penyimpangan pengukuran dengan panci evaporasi
bersifat sistemik. Secara positif SMRE menunjukkan bahwa cara dan waktu pengamatan
berlangsung secara konsisten dan panci evaporasi yang digunakan tidak mengalami
perubahan fisik dari waktu ke waktu. Kondisi ini memberikan peluang diterapkannya
parameter rasio sebagai angka koreksi yang digunakan untuk memperbaiki data
pengukuran ETo mengunakan panci evaporasi. Angka koreksi yang dapat digunakan
sebagai koefisien sebesar 0.83 (rerata rasio Januari β Juni 2013) untuk memperbaiki data
pengukuran harian ET0 Januari β Juni 2013.
10 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
IV. SIMPULAN
4.1. Simpulan
Berdasarkan hasil perhitungan dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa :
1. Parameter bias menunjukkan ketidak-akuratan panci evaporasi milik stasiun
meteorologi PT GMP berkisar antara 6.72 β 31.21 %, dan bersifat mengira-lebih
(over estimate).
2. Parameter SMRE berada pada kisaran yang sempit dan hampir seragam yakni
28.49 β 37.87 % yang menunjukkan bahwa penyimpangan pengukuran dengan
panci evaporasi bersifat sistemik.
3. Angka koreksi yang dapat digunakan sebagai koefisien sebesar 0.83 (rerata rasio
Januari β Juni 2013) untuk memperbaiki data pengukuran harian ET0 Januari β Juni
2013.
4.2. Saran
Perbandingan ET0-pm dengan ET0-pe dapat diterapkan pada data yang lebih panjang
cakupan waktunya sehingga didapat rasio sebagai koefisien koreksi yang lebih akurat dan
dapat menemukan pola bias pada musim hujan dan kemarau sehingga koreksi dapat
dilakukan lebih tepat.
11 | P a g e
Magister Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Lampung 2014
DAFTAR PUSTAKA
Chen, D., Gao, G., Xu, C., Guo, J., & Ren, G. (2005). Comparison of the Thornthwaite method and pan data with the standard Penman-Monteith estimates of reference evapotranspiration in China. Climate Research, 28(March), 123β132.
