PRAKIRAAN SUHU UDARA BULANAN DENGAN METODE DISTRIBUSI NORMAL (STUDI KASUS STAMET CURUG)



PRAKIRAAN SUHU UDARA BULANAN DENGAN
METODE DISTRIBUSI NORMAL
(STUDI KASUS STAMET CURUG)

Udin Nasikhudin
Bidang Data dan Informasi Balai Wilayah II Ciputat

ABSTRAK

Distribusi Normal adalah model distribusi kontinyu yang paling penting dalam teori probabilitas. Data yang digunakan dalam pembuatan distribusi normal ini digunakan  data tahun 1980 sampai 2012 dari Stamet Curug yang selanjutnya pada rentang tertentu yang mempunyai probabilitas paling tinggi digunakan untuk membuat prakiraan. Dua parameter yang menentukan distribusi normal yaitu rataan (ยต) dan standar deviasi (). Dalam makalah ini digunakan untuk menghitung nilai peluang suhu udara rata-rata, maksimum absolut dan minimum absolut bulanan dan didapatkan nilai peluang yang paling rendah sampai yang paling tinggi pada rentang tertentu. Penentu kebijakan dalam mengambil keputusan yang diinginkan termasuk prakiraan tentunya mencari peluang yang paling tinggi, selanjutnya dibandingkan dengan data real tahun 2013 (Fklim-71 dan WXREV), dari hasil verifikasi didapatkan ketepatan 91 % dan 100 %
Kata Kunci : Suhu Udara Rata-rata, Maximum Absolut, Minimum Absolut, Distribusi Normal
1.         PENDAHULUAN
1.1          LATAR BELAKANG
Dalam kehidupan di bumi ini suhu merupakan unsur cuaca penting bagi manusia, hewan, maupun tumbuhan selain unsur-unsur cuaca yang lain. Suhu udara juga menentukan bagaimana makhluk tersebut dapat beradaptasi dengan lingkungannya.
Kita dapat memprakirakan suhu udara dengan memanfaatkan metode statistika yang dianggap cukup efektif untuk memprakirakan suhu udara, seperti penentuan probabilitas menggunakan metode distribusi.
Distribusi teoritis dalam menentukan nilai probabilitas ada beberapa macam, yaitu Distribusi Binomial, Distribusi Poisson, Distribusi Normal atau Distribusi Z, Distribusi t, Distribusi F, Distribusi Chi Square, dan sebagainya. Distribusi-distribusi tersebut digunakan sesuai dengan bahan serta data yang akan diolah dan akan dicari nilai probabilitasnya. Untuk mencari probabilitas suhu udara dapat digunakan distribusi normal.

1.2          Tujuan
1.     Mengaplikasikan model prakiraan suhu udara rata-rata bulanan.
2.     Mengaplikasikan model prakiraan suhu udara maksimal bulanan.
3.     Mengaplikasikan model prakiraan suhu udara minimum bulanan.
4.     Mengaplikasikan model prakiraan suhu udara bulanan baik rata-rata, maksimum absolut maupun minimum absolut dengan data real (Fklim-71 dan WXREV) sehingga diperoleh hasil verifikasinya.

1.3       Data
Data yang digunakan yaitu data suhu udara rata-rata bulanan, suhu udara maksimum absolut bulanan dan suhu udara minimum absolut bulanan dari tahun 1980 sampai 2012 dari Stasiun Meteorologi Curug yang ada pada Balai Besar Meteorologi dan Geofisika wilayah II Ciputat, sedangkan untuk memverifikasi digunakan prakiraan suhu udara dari hasil perhitungan metode distribusi normal dibandingkan dengan data real (Fklim-71 dan WXREV tahun 2013).



1.4          Metodologi
Metode prakiraan sebenarnya telah banyak dilakukan oleh banyak praktisi cuaca, namun penulis mencoba membuat prakiraan dengan metode distribusi normal yang diharapkan dapat digunakan untuk operasional prakirawan BMKG dengan cara mencari peluang suhu udara yang paling besar yang akan terjadi pada bulan-bulan yang akan diprakirakan.


2.         LANDASAN TEORI

2.1        Suhu Udara
Suhu udara adalah ukuran energi kinetik rata-rata dari pergerakan molekul-molekul. Suhu udara merupakan dampak dari adanya radiasi panas matahari yang diterima oleh bumi pada saat malam hari selama sehari semalam (24 jam), satu minggu, satu bulan, maupun satu tahun (12 bulan). Selama periode tersebut suhu udara mengalami perubahan-perubahan yang disebut variasi. Perubahan sudut datang sinar matahari menyebabkan terjadinya perbedaan harga suhu udara berbeda setiap bulannya, namun untuk daerah ekuator tidak memiliki perbedaan yang besar terhadap harga rata-rata tahunannya.
Suhu udara terbagi menjadi 3 macam, yaitu :
a.     Suhu udara maksimum absolut
Suhu udara maksimum absolut adalah nilai tertinggi dari suhu udara yang terukur dengan alat termometer. Pada daerah ekuator biasanya nilai suhu udara maksimum absolut terjadi beberapa saat setelah matahari melewati titik kulminasinya, yaitu sekitar pukul 14.00 waktu setempat.  Suhu maksimum absolut  terbagi menjadi suhu udara maksimum harian, suhu udara maksimum bulanan dan suhu udara rata-rata .
·         Suhu maksimum harian
Yaitu suhu tertinggi yang terjadi di waktu sehari atau selama 24 jam.
·         Suhu maksimum bulanan
Yaitu suhu tertinggi yang tercatat di satu bulan kalender didalam satu tahun.
b.    Suhu udara minimum absolut
Suhu udara minimum absolut adalah nilai terendah dari suhu udara yang terukur dengan alat termometer. Seperti suhu udara maksimum, suhu udara minimum absolut  terbagi menjadi suhu minimum harian dan suhu minimum bulanan.
·         Suhu minimum harian
Yaitu suhu terendah yang terjadi di waktu sehari atau selama 24 jam.
·         Suhu minimum bulanan
Yaitu suhu terendah yang tercatat di satu bulan kalender didalam satu tahun.
c.     Suhu udara rata-rata
Suhu udara rata-rata adalah nilai rata-rata suhu udara rata-rata yang diamati selama kurun waktu tertentu.

2.2        Distribusi Normal
Distribusi normal adalah model distribusi kontinyu yang paling penting dalam teori probabilitas. Distribusi normal diterapkan dalam berbagai permasalahan. Distribusi normal memiliki kurva berbentuk lonceng yang simetris. Dua parameter yang menentukan distribusi normal adalah rataan dan standar deviasi.
Distribusi normal pertama kali diperkenalkan oleh Abraham de Moivre dalam artikelnya pada tahun 1733 sebagai pendekatan distribusi binomial untuk sampel besar. Istilah kurva lonceng diperkenalkan oleh Jouffret pada tahun 1872 untuk distribusi normal bivariat. Sementara itu istilah distribusi normal secara terpisah diperkenalkan oleh Charles S. Pierce, Francis Galton, dan Wilhelm Lexis sekitar tahun 1875.

3. PEMBAHASAN

3.1. Suhu Udara Rata-Rata Bulanan
Dari hasil perhitungan ternyata peluang suhu udara rata-rata terbesar di wilayah Curug pada bulan Januari sebesar 54 % dengan rentang suhu udara 24-26 °C, pada bulan Februari sebesar 54 % dengan rentang suhu udara 24-26 °C, pada bulan Maret sebesar 82 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan April sebesar 95 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Mei sebesar 99 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Juni sebesar 91 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Juli sebesar 54 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Agustus sebesar 61 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan September sebesar 90 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Oktober sebesar 96 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan November sebesar 94 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C, pada bulan Desember sebesar 74 % dengan rentang suhu udara 26-28 °C.

Tabel 1. Distribusi Probabilitas Suhu Udara Rata-Rata Bulanan

 Suhu Udara (°C)
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
22-24
7,90959E-05
5,9001E-06
2,61411E-10
3,69567E-13
4,96417E-19
1,18382E-18
24-26
0,541693921
0,5408488
0,1772271
0,043853148
0,006693466
0,088326904
26-28
0,458193618
0,459143045
0,822766401
0,956060784
0,993256267
0,911673095
28-30
3,33659E-05
2,25454E-06
6,49931E-06
8,60681E-05
5,02667E-05
7,89988E-10
30-32
1,77636E-15
0
0
0
0
0

JUL
AUG
SEP
OCT
NOV
DEC
4,73725E-10
4,96687E-12
1,62198E-09
1,09018E-12
3,9104E-12
4,44806E-08
0,481565232
0,385760523
0,095664125
0,030455962
0,05673464
0,25977527
0,518434766
0,614239476
0,903861721
0,969014166
0,943146999
0,740200135
8,42577E-10
2,382E-10
0,000474152
0,000529872
0,000118361
2,45508E-05
0
0
0
0
0
0

            Untuk mempermudah pembacaan, nilai probabilitas suhu udara rata-rata bulanan di daerah Curug dapat disajikan dalam bentuk grafik sebagai berikut :

                  
               

3.2. Suhu Udara Maksimum Absolut Bulanan
Dari hasil perhitungan ternyata peluang suhu udara maksimum absolut terbesar di wilayah Curug pada bulan Januari sebesar 67 % dengan rentang suhu udara 32-34 °C, pada bulan Februari sebesar 62 % dengan rentang suhu udara 32-34 °C, pada bulan Maret sebesar 51 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan April sebesar 67 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan Mei sebesar 56 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan Juni sebesar 66 % dengan rentang suhu udara 32-34 °C, pada bulan Juli sebesar 52 % dengan rentang suhu udara 32-34 °C, pada bulan Agustus sebesar 69 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan September sebesar 72 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan Oktober sebesar 61 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan November sebesar 68 % dengan rentang suhu udara 34-36 °C, pada bulan Desember sebesar 50 % dengan rentang suhu udara 32-34 °C.
Tabel 2. Distribusi Probabilitas Suhu Udara Maksimum Absolut Bulanan
Suhu Udara (°C)
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
26-28
1,16795E-07
2,07916E-06
1,79551E-22
3,31164E-31
7,8795E-41
8,10844E-50
28-30
0,000734668
0,002476485
5,8733E-11
1,95984E-15
1,98595E-19
1,28927E-22
30-32
0,11612131
0,15226161
0,000680025
1,62201E-05
2,72368E-06
1,7528E-06
32-34
0,670977005
0,626733698
0,513908368
0,324979213
0,438089236
0,669481483
34-36
0,209520906
0,213451089
0,484885443
0,674423619
0,56189662
0,330516747

JUL
AUG
SEP
OCT
NOV
DEC
2,97699E-17
1,29161E-17
1,12523E-14
1,09644E-10
4,23905E-13
5,00433E-14
1,39613E-08
2,74695E-09
2,34582E-08
2,32905E-06
2,66658E-07
3,71427E-07
0,003054772
0,000689677
0,000501283
0,002459056
0,002022121
0,006969064
0,524969222
0,284872924
0,131502744
0,145671765
0,229033127
0,505851013
0,470003009
0,69503003
0,722479194
0,61705675
0,688769885
0,481363586

            Untuk mempermudah pembacaan, nilai probabilitas suhu udara maksimum absolut bulanan di daerah Curug dapat disajikan dalam bentuk grafik sebagai berikut .

3.3.  Suhu Udara Minimum Absolut Bulanan
Dari hasil perhitungan ternyata peluang suhu udara minimum absolut terbesar di wilayah Curug pada bulan Januari sebesar 60 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Februari sebesar 64% dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Maret sebesar 63 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan April sebesar 63 % dengan rentang suhu udara 22-24 °C, pada bulan Mei sebesar 58 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Juni sebesar 59 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Juli sebesar 46% dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Agustus sebesar 52 % dengan rentang suhu udara 18-20 °C, pada bulan September sebesar 51 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Oktober sebesar 79 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan November sebesar 70 % dengan rentang suhu udara 20-22 °C, pada bulan Desember sebesar 64% dengan rentang suhu udara 22-22 °C  :
Tabel 3. Distribusi Probabilitas Suhu Udara Minimum Absolut Bulanan
Suhu Udara
(°C)
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
16-18
6,10984E-11
1,24388E-14
1,45401E-07
2,59416E-17
0,000884555
0,010822549
18-20
0,00100433
0,000141837
0,008584817
6,32495E-06
0,088727807
0,270199053
20-22
0,601054767
0,641547132
0,633193119
0,363236487
0,580434832
0,590978871
22-24
0,397785612
0,3583044
0,357284834
0,636634225
0,31685229
0,125795742
24-26
0,000155291
6,63139E-06
0,000937083
0,000122963
0,013069237
0,002171118

JUL
AUG
SEP
OCT
NOV
DEC
0,046645548
0,080991772
0,025978711
3,37176E-05
5,73761E-07
0,000383352
0,436602701
0,527481735
0,397040028
0,077174731
0,01653779
0,084328658
0,46056683
0,364686759
0,516758515
0,795012691
0,709937427
0,646472417
0,055080864
0,025585544
0,059629639
0,127670212
0,273098521
0,264246629
0,000630439
0,00014903
0,000480478
0,000108648
0,000425687
0,004566761

            Untuk mempermudah pembacaan, nilai probabilitas suhu udara minimum absolut bulanan di daerah Curug dapat disajikan dalam bentuk grafik sebagai berikut :
             
            Dari hasil perhitungan di atas maka peluang yang paling besar dari distribusi normal suhu udara rata-rata, maksimum absolut dan minimum absolut dijadikan sebagai nilai prakiraan sebagai mana tabel 4, tabel 5 dan tabel 6 di bawah ini :



3.4. Hasil Verifikasi
Dari tabel verifikasi di atas ternyata metode distribusi normal mempunyai ketepatan yang baik untuk prakiraan suhu rata-rata bulanan, suhu maksimum absolut dan suhu minimum absolut dengan tingkat ketepatan 91 – 100 %, hal ini tentunya dapat diterapkan sebagai pedoman operasional prakirawan di unit-unit pelaksana teknis/stasiun-stasiun BMKG.

4.     KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan tadi maka dapat disimpulkan sebagai berikut;
·         Suhu udara bulanan baik suhu udara rata-rata, maksimum absolut dan minimum absolut dapat diprakirakan dengan metode distribusi normal dengan cara mencari probabilitas yang paling besar.
·         Distribusi normal merupakan metode yang cocok untuk memprakirakan suhu udara bulanan dari hasil verifikasi tahun 2013 di Stamet Curug ternyata ketepatan bila menggunakan distribusi normal dalam memprakirakan suhu udara rata-rata dan suhu udara maksimum absolut bulanan sebesar 100 % sedangkan ketepatan dalam memprakirakan suhu minimum absolut bulanan sebesar 91 %.
·         Meskipun nilai probabilitas lebih kecil tetapi dalam menentukan kebijakan sebaiknya juga dipertimbangkan karena bisa saja sewaktu-waktu terjadi.

DAFTAR PUSTAKA
1.  Cornelius Trihendradi, Statistik Inferen Teori Dasar & Aplikasinya. Penerbit Andi
2.  Supranto, J, 1991, Statistik Teori dan Aplikasi Jilid II, Penerbit  Erlangga Jakarta