https://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index

## Analisis Pola Curah Hujan di Wilayah Sumatera Bagian Utara Menggunakan Fast
Fourier Transform (FFT)
Analysis of Rainfall Patterns in The Northern Sumatra Region Using Fast Fourier Transform (FFT)
Risa albeta 1 , Ishkaq Iskandar 2* , Hamdi Akhsan 3 , Suhadi 4
1* Program Magister Fisika, Universitas Sriwijaya, Palembang, Indonesia
2 FMIPA, Universitas Sriwijaya, Palembang, Indonesia
3 FKIP, Universitas Sriwijaya, Palembang, Indonesia
4 Tarbiyah, Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang, Sumatra Selatan, Indonesia
Email: iskhaq@mipa.unsri.ac.id

## ABSTRAK
Penelitian kali ini dilakukan di Sumatera bagian Utara yaitu pada stasiun Iskandar Muda, Malikussaleh dan Deli Serdang dalam kurun waktu 1885 s/d 2019. Tujuan penelitian untuk menganalisis pola curah hujan musiman dan antar tahunan. Metode yang digunakan  adalah Fast  Fourier  Transform (FFT)  dan  korelasi  antara  curah  hujan,  suhu  permukaan  laut  dan  angin.  Hasil  dari penelitian  menunjukkan  bahwa  pola  curah  hujan  pada  stasiun  Iskandar  Muda,  Malikussaleh  dan  Deli  serdang  memiliki  dua puncak  curah  hujan.  Puncak  curah  hujan  dari  ketiga  stasiun  terjadi  pada  bulan  Mei  dan  puncak  kedua  memiliki  perbedaan antara stasiun Deli Serdang dan Iskandar muda serta Malikussaleh. Dimana puncak dari periodasasi yang tinggi hanya dalam kurun  waktu  6  bulanan  dan  12  bulanan.  Adapula  puncak  periodogram  dari  masing-masing  stasiun  terlihat  pada  18-30  bulan. Analisis  periodogram  curah  hujan  menunjukkan  besarnya  frekuensi  data  untuk  masing-masing  siklus  fase  dan  frekuensinya. Korelasi  antara  curah  hujan,  angin  dan  suhu  permukaan  laut  (SPL)  pada  ketiga  stasiun  memiliki  pola  yang  berbeda.  Pada stasiun Deli Serdang terlihat adanya pengaruh dari ENSO dan IOD, sedangkan pada stasiun Iskandar Muda dan Malikussaleh tidak ada pengaruh ENSO dan IOD. Kemudian pada season September, Oktober ,November (SON) pada ketiga stasiun tidak terlihat adanya pengaruh ENSO dan IOD.
Kata Kunci: Pola curah hujan; FFT;Korelasi;

## ABSTRACT
This    research  was  conducted  in  North  Sumatra,  namely  at  Iskandar  Muda,  Malikussaleh  and  Deli  Serdang  stations  in  the period 1885 to 2019. The purpose of the study was to analyze seasonal and interannual rainfall patterns. The method used is Fast  Fourier  Transform  (FFT)  and  correlation  between  rainfall,  sea  surface  temperature  and  wind.  The  results  of  the  study showed that the rainfall pattern at Iskandar Muda, Malikussaleh and Deli Serdang stations had two peaks of rainfall. The peak rainfall of the three stations occurs in May and the second peak has differences between Deli Serdang and Iskandar Muda and Malikussaleh  stations.  Where  the  peaks  of  high  periodization  are  only  in  the  6-month  and  12-month  periods.  There  is  also  a peak  periodogram  from  each  station  seen  in  18-30  months.  Rainfall  periodogram  analysis  shows  the  magnitude  of  data frequency for each phase cycle and its frequency. The correlation between rainfall, wind and sea surface temperature (SST) at the  three  stations  has  a  different  pattern.  At  Deli  Serdang  station,  there  is  an  influence  of  ENSO  and  IOD,  while  at  Iskandar Muda  and  Malikussaleh  stations  there  is  no  influence  of  ENSO  and  IOD.  Then  in the  September,  October,  November  (SON) season at the three stations there is no visible influence of ENSO and IOD.
Keyword:Rainfall Patterns;FFT; Correlation;

## PENDAHULUAN
Pola  curah  hujan  di  Indonesia  terbagi menjadi  tiga  pola  yaitu  pola  curah  hujan ekuatorial,  pola  curah  hujan  monsunal  dan  pola
curah  hujan  lokal  (  Aldrian  dan  Susanto,  2003).
Pada  bulan Desember –Januari–Februari–Maret (DJFM)  mengalami  musim  basah,  kemudian pada  bulan  Juni-Juli-Agustus-September  (JJAS)
mengalami  musim  kering,  pada  bula  Apri-Mei mengalami  peralihan  I  dan  musim  peralihan  II pada  bulan  Oktober-November  (ON)  (Tyasjono, 2012).
Interaksi  antara  laut  dan  atmosfer  ini membentuk  suatu  sistem  kopling  (interaksi  dua arah)  yang  disertai  dengan  proses  perpindahan energi,  momentum  massa  air  dan  partikel  gas (Tjasyono, 2008). Pola curah hujan di Indonesia dapat  dipengaruhi  oleh  adanya  interaksi  Suhu Permukaan  Laut  dan  atmosfer,  ENSO  dan  IOD (Lestari,  Sutriyono,  Kadir  dkk.,  2018).  IOD merupakan  fenomena  perpindahan  kolam  air hangat  arah  zonal  di  sepanjang  ekuatorial  di Samudera  Hindia  (Saji  dkk.,  1999).  Fenomena yang  terlibat  Suhu  Permukaan  Laut  (SPL)  di ekuator  bagian  timur  Samudera  Pasifik  yang diikuti  oleh  perubahan  atmosfer  disebut  dengan ( El-Niño  Southern  Oscillation )  (Brawanto  dan
Abida,2017).
Fast Fourier Transform (FFT)
merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengetahui periodisitas suatu data yang berulang.  Periodogram  yang  dihasilkan  berupa grafik  yang  menunjukkan  suatu  kekuatan kerapatan  spectral  dengan  variabel  periode signal  (Emery  dan  Thomson,2001)  .  Korelasi merupakan  suatu  metode  untuk  (membuktikan) sejauh mana keterkaitan atau keeratan hubungan suatu variabel dengan satu atau lebih variabel  lain  (Sagita  dkk.,  2013).  Tujuan penelitian  kali  ini  untuk  menganalisis  pola  curah hujan  musiman  dan  antar  tahunan  di  Sumatera bagian Utara selama periode 1982-2019
berdasarkan data curah hujan obeservasi BMKG menggunakan  metode  FFT  kemudian  akan dilihat  korelasinya  dengan  data  angin  dan Sea
Surface Temperature (SST).

## METODE PENELITIAN
Penelitian  kali  ini  dilakukan  di  wilayah Sumatera  bagian  Utara.  Data  yang  digunakan pada  penelitian  ini  adalah  data  curah  hujan  dari tiga  stasiun  BMKG,  yaitu  Stasiun  Meteorologi Iskandar  Muda,  Malikussaleh  dan  Deli  Serdang selama  kurun  waktu  1  Januari  1985  sampai dengan  31  Desember  2019.  Adapun  data  yang digunakan juga yaitu data ERA5 yang merupakan  data  reanalysis  kombinasi  data model  dan  data  observasi  global  secara keseluruhan.  Parameter  yang  digunakan  dari data  ERA5  adalah Wind dan Sea  Surface Temperature (SST).  Dalam  periode  1  Januari 1985 hingga 31 Desember 2019.
Fast Fourier Transform (FFT)
Metode  yang  akan  digunakan  yaitu analisis Fast  Fourier  Transform (FFT).  Analisis  spectral merupakan  suatu  metode  untuk  melakukan transformasi  dari  domain  waktu  ke  domain frekuensi, sehingga akan dilihat pola periodiknya,  untuk  kemudian  dapat  ditentukan jenis dari pola cuaca yang terlibat. Definisi deret fourier sebagai berikut :
𝑦(𝑡) = 𝑦(𝑡) ̅̅̅̅̅̅ + ∑[𝐴 𝑝 𝐶𝑜𝑠(𝜔 𝑝 𝑡) + 𝑏 𝑛 𝑆𝑖𝑛(𝜔 𝑝 𝑡)] ….(1) (Emery dan Thomson,2001).
Analisis Klimatologi
Klimatologi  banyak  digunakan  dalam  ilmu atmosfer,  dimana  dapat  dihitung  berbagai rentang  waktu.  Contohnya  klimatologi  harian yang  hasilnya  merupakan  rata-rata  untuk  setiap harinya.  Klimatologi  bulanan  yang  hasil  nilainya merupakan rata-rata setiap bulannya ( https://iridl.ldeo.columbia.edu/dochelp/StatTutori al/Climatologies/index.html ).
Korelasi
Korelasi  merupakan  suatu  metode  yang digunakan  untuk  melihat  keterkaitan  hubungan
antara  satu  variabel  dan  variabelnya.  Hasil  dari korelasi  dapat  kita  lihat  dengan  hasil  signifikan (sig) atau hasil dari koefisien korelasi yang biasa dengan symbol r (Sagita dkk.,2013).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  pengolahan  data  curah  hujan pada  stasiun  Deli  serdang,  Malikussaleh  dan Sultan  iskandar  muda  menggunakan Fast Fourier  Transform (FFT)  menghasilkan  signal spectrum seperti gambar dibawah ini.
Gambar  1.  Curah  hujan  pada  stasiun  Deli Serdang,Sultan Iskandar Muda dan Deli Serdang.
Dari  gambar  diatas  dapat  dilihat  bahwa puncak  periodisasi  yang  tertinggi  12  bulanan adalah  fenomena annual  ossilation. kemudian puncak  kedua  tertingginya  6  bulanan semi annual  ossilation .  Namun  ada  periodogram  dari masing-masing stasiun yang menunjukkan pucak  pada  18-30  bulan.  Seperti  stasiun  Deli serdang  terlihat  ada  puncak  periodogram  terjadi di  30  bulan.  Stasiun  Malikussaleh  puncak
periodogram  pada  18  bulan  dan    stasiun  Sultan iskandar  muda  memiliki  puncak  periodogram  24 bulan dan 38 bulan.
Gambar 2 Klimatologi curah hujan Dapat  dilihat  dari  gambar  2  Dari  yang kita  lihat  bahwasanya  pola  curah  hujan  pada ketiga  stasiun  yaitu pola  curah  hujan  equatorial. Pada  masing-masing  stasiun  memiliki  2  puncak curah  hujan.  Stasiun  Deli  serdang  menunjukkan puncak  tertinggi  terjadi  pada  bulan  September dan puncak kedua nya pada bulan Mei. Berbeda dengan stasiun Malikussaleh dan Sultan
Iskandar  muda  pada  bulan  september  curah hujan  masih  rendah.  Puncak  curah  hujan tertinggi terjadi pada bulan November.
Sedangkan  puncak  kedua  nya  sama  yaitu  pada bulan  Mei.  Sesuai  dengan  hasil  analisis menggunakan Fast  Fourier  Transform (FFT) puncak  tertinggi  terjadi  pada  12  bulanan  dan puncak kedua tertingginya pada 6 bulanan.
Gambar  3  Korelasi  curah  hujan,  angin  dan  SST pada  stasiun  Deli  serdang,  Malikussaleh  dan Sultan iskandar muda (MAM).
Korelasi  curah  hujan,  angin  dan  SST  di season Maret, April dan Mei (MAM)  pada ketiga stasiun  dapat  kita  lihat  memiliki  pola  yang berbeda. Pada stasiun Deli serdang terlihat jelas korelasi positif yang tersebar di sekitar laut Cina Selatan  menuju  perairain Indonesia.  Sedangkan korelasi  negatif  nya  terlihat  di  Samudera  Hindia dan  Pasifik  .  Hal  tersebut  menunjukkan  adanya pola pengaruh ENSO dan IOD yang mempengaruhi  curah  hujan  di  Deli  serdang. Sedangkan  pada  stasiun  Malikussaleh  hanya terlihat  korelasi  negatif  di  daerah  Samudera Hindia.  Stasiun  Sultan  iskandar  muda  yang menunjukkan  adanya  nya  korelasi  positif  di sekitar  samudera  Pasifik  dan  korelasi  negatif disekitar  laut  cina  selatan.  Dapat  dikatakan bahwa stasiun Malikussaleh dan sultan iskandar muda  tidak  adanya  pengaruh  dari  ENSO  dan IOD.
Korelasi  curah  hujan,  angin  dan  SST  di season  Maret,  April  dan  Mei  (JJA)    pada  ketiga stasiun  dapat  kita  lihat  memiliki  pola  yang berbeda. Pada stasiun Deli serdang terlihat jelas korelasi positif yang tersebar di sekitar laut Cina
Selatan  menuju  perairain Indonesia.  Sedangkan korelasi  negatif  nya  terlihat  di  Samudera Pasifik  .  Hal  tersebut  menunjukkan  adanya  pola pengaruh  ENSO  yang  mempengaruhi  curah hujan  di  Deli  serdang.  Sedangkan  pada  stasiun Malikussaleh  hanya  terlihat  korelasi  positif  di daerah  selat  malaka  Laut  Sulu  .  Stasiun  Sultan iskandar  muda  yang  menunjukkan  adanya  nya korelasi  positif  di  hampir  seluruh  wilayah perairan  Indonesia.  Dapat  dikatakan  bahwa stasiun  Malikussaleh  dan  sultan  iskandar  muda tidak adanya pengaruh dari ENSO dan IOD.

## KESIMPULAN
Hasil  dari  pengolahan  data  curah  hujan menggunakan Fast  Fourier  Transform (FFT) pada  stasiun  Deli  serdang,  Malikussaleh  dan Sultan  iskandar  muda  .  Pada  ketidga  stasiun tersebut  memiliki  puncak  tertingginya  pada  12 bulanan  atau annual  ossilation (AO).  Kemudian ada puncak kedua tertinggi yaitu 6 bulanan atau semi  annual  ossilation (SAO).  Klimatologi  curah hujan pada ketiga stasiun  menggambarkan  pola curah  hujan  equatorial.  Pola  equatorial  yang memiliki  2  puncak  curah  hujan  yang  sesuai dengan hasil dari FFT curah hujan pada masing- masing stasiun. Korelasi curah hujan, angin dan SST  menghasilkan  pola  yang  berbeda  pada setian  stasiun.  Pada  stasiun  Deli  serdang terdapat  pengaruh  ENSO  dan  IOD.  Sedangkan pada  stasiun  Malikussaleh  dan  Sultan  Iskandar Muda  tidak  ada  pengaruh  ENSO  dan  IOD terhadap curah hujan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakah  banyak  kepada  pembimbing saya  yang  selalu  memberikan  masukan  dan membantu  dalam  menyelesaikan  tulisan  ini. Tanpa  bantuan  dari  bapak  mungkin  tulisan  ini belum dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

## DAFTAR PUSTAKA

## Aldrian,  E.  dan  Susanto,  R.  D,.  2003,
Identification  of  Three  Dominant  Rainfall Regions within Indonesia and  Their  Relationship  to  Sea  Surface Temperature, International  Journal  of Climatology, 23 (1): 1435 – 1452.
Emery,  W.  J  dan  Thomson,R.E. Analysis Methods in Physical Oceanography.
Elsevier, USA, 2001, pp. 536-545.
Lestari, D., Sutriyono, E., Kadir, S.,dan Iskandar, I.  (2018). Respective  influence  of  Indian Ocean  Dipole  and  El  Ni 𝑛̃𝑜 –  Southerns
Oscillation on Indonesia prepitation.
Journal of Mathematical and Fundamental Science, 50. 253-257. Sagita  dkk,  2013. Analisis  korelasi  suhu permukaan,  NDVI,  Elevasi  dan  Pola Perubahan  Suhu  Daerah  Panas  Bumi
Rendingan –Ulubelu-Waypanas- Tanggamus  Menggunakan  Citra  Landsat
8 OLI/TIRS. Jurnal Geosains dan Remote
Sensing (JGRS), 1(3), 44-45. Saji, N. H., Goswami, B. N., Vinayachandran, P. N., and Yamagata, T. (1999). A   dipole mode  in  the  tropical  Indian  Ocean .
Nature, 401, 360-363. Tyasjono,B. dan Harijono,S.R.,B.2012. Meteorologi Indonesia Volume II   Awan dan Hujan Monsun . Jakarta :Badan Meteorologi  Klimatologi dan Geofisika. Tjasjono,  B.,  Lubis,  A.,  Juaeni,  I.,  Ruminta., Harijono, S.W.B. (2008). Dampak VariasiTemperatur Samudra Pasifik dan Hindia Ekuatorial   Terhadap Curah  Hujan  di  Indonesia .  Jurnal  Sains Dirgantara, 5(2): 2.