Oleh: Lalu Muhamad Jaelani — Laboratorium Geospasial, Departemen Teknik Geomatika ITS
Jawa Timur punya luas sekitar 47.800 km² dan dihuni lebih dari 40 juta orang. Sekitar 70 persen lahan pertanian di provinsi ini diairi dari air tanah. Masalahnya, jumlah sumur pantau jauh dari cukup untuk mengetahui apakah cadangan air di bawah tanah sedang bertambah atau berkurang. Sumur pengamatan tidak tersebar merata, dan pencatatannya sering terputus.
Satelit GRACE dapat digunakan untuk memantau perubahan massa air. Perubahan massa air di permukaan dan di bawah tanah sedikit mengubah tarikan gravitasi bumi, dan perubahan sekecil itu bisa dibaca dari orbit. Hasilnya, kita mendapat gambaran total air di suatu wilayah setiap bulan, termasuk air tanah, kelembapan tanah, dan air di permukaan.
Masalahnya, satu kotak data GRACE besarnya sekitar 0,5 derajat, atau kira-kira 55 km. Untuk provinsi sepanjang Jawa Timur, ukuran itu terlalu kasar. Kekeringan di satu kabupaten bisa hilang di dalam satu angka rata-rata.
Memperhalus tanpa merusak gambaran besar
Studi yang terbit di Journal of Human, Earth, and Future mencoba memperhalus data itu. Kotak 0,5 derajat dipersempit menjadi 0,25 derajat, atau sekitar 28 km, dengan bantuan XGBoost, salah satu metode pembelajaran mesin. Model ini dilatih memakai data bantu dari model hidrologi global GLDAS: kelembapan tanah, air yang tertahan di tajuk tanaman, dan curah hujan. Rentang datanya 2005 sampai 2024.
Ada satu bagian data yang hilang, yaitu masa peralihan antara satelit GRACE dan penggantinya, GRACE-FO, pada 2017–2018. Bagian ini diisi dengan model yang sama. Hasilnya cukup jelas: cara biasa (interpolasi garis lurus) menghasilkan kesalahan 13,37 cm, sedangkan XGBoost menurunkannya menjadi 8,20 cm, atau sekitar 38,7 persen lebih kecil.
Setelah itu, air tanah dihitung dengan mengurangi komponen lain dari total air. Caranya disebut neraca massa: total air dikurangi kelembapan tanah, air tajuk, dan air permukaan, sisanya dianggap air tanah.
Yang terlihat setelah diperhalus
Pada resolusi asli, peta air tanah Jawa Timur terlihat rata dan mulus. Setelah diperhalus, muncul perbedaan yang sebelumnya tidak kelihatan.
Wilayah utara, yang tanahnya endapan aluvial, kehilangan air tanah cukup banyak pada musim kemarau, sekitar 5 sampai 10 cm, dan pengisian ulangnya berjalan lambat. Pola ini sejalan dengan penyedotan untuk pertanian.
Wilayah selatan, yang bertanah vulkanik, relatif tenang. Secara keseluruhan malah ada kenaikan tipis, sekitar 0,82 cm per tahun.
Ada satu temuan lagi yang penting untuk pengelolaan: air tanah tidak langsung naik setelah hujan deras. Jeda antara puncak hujan muson dan pemulihan air tanah sekitar 2 sampai 3 bulan. Air hujan perlu meresap melewati lapisan tak jenuh sebelum mencapai cadangan di bawah.
Seberapa jauh bisa dipercaya
Pada data latihan, model mencapai kecocokan 0,89 dan skor NSE 0,78, dengan kesalahan sekitar 5,19 cm. Pada data uji yang tidak dipakai saat pelatihan, angkanya turun menjadi 0,73 dan 0,53, dengan kesalahan 8,13 cm. Penurunan ini wajar, karena model diminta menebak kondisi yang belum pernah dilihatnya.
Uji yang lebih ketat dilakukan dengan membagi data menurut waktu: latih 2005–2019, lalu uji pada 2020–2024. Hasilnya turun lagi, menjadi 0,70 dan 0,25, dengan kesalahan 12,53 cm. Artinya, model ini baik untuk menyusun kembali catatan masa lalu dan menambal data yang bolong, tetapi belum bisa dipakai untuk meramalkan kondisi beberapa tahun ke depan.
Batas yang perlu dinyatakan
Angka pada studi ini adalah selisih relatif, bukan jumlah air tanah yang bisa diambil dalam meter kubik. Nilainya juga bergantung pada periode acuan dan pilihan data bantu. Detail spasial yang muncul berasal dari perhitungan statistik, bukan pengukuran langsung sifat batuan di bawah permukaan.
Yang paling perlu dicatat: studi ini belum membandingkan hasilnya dengan pengukuran sumur di lapangan. Tanpa pembanding itu, pola yang terlihat tetap berupa petunjuk, bukan kepastian. Penulisnya sendiri menyarankan pengujian lanjutan memakai data sumur dan survei geofisika, misalnya audio-magnetotelurik, untuk memeriksa kebenaran gambar bawah permukaan.
Untuk apa hasil ini dipakai
Dengan peta yang lebih halus, pengelolaan air tanah bisa diarahkan per wilayah, tidak lagi satu kebijakan untuk seluruh provinsi. Daerah aluvial di utara adalah yang paling perlu perhatian pada musim kemarau. Daerah vulkanik di selatan relatif lebih aman, tetapi tetap bergantung pada curah hujan muson yang datang dengan jeda.
Data mentah dan pengolahannya tersedia melalui artikel aslinya, sehingga peneliti lain dapat mengulang perhitungan atau memakai metode yang berbeda.
Artikel ilmiah lengkapnya dapat dibaca di:
Chasanah, U., Jaelani, L. M., Hayati, N., & Hanansyah, M. P. (2026). Spatio-temporal downscaling of GRACE/GRACE-FO groundwater storage anomalies using XGBoost reveals sub-regional heterogeneity. Journal of Human, Earth, and Future, 7(3), 642–. https://doi.org/10.28991/HEF-2026-07-03-01
Leave a Reply