Tantangan dalam pemantauan hidrologi
Pemantauan hidrologi yang efektif menghadapi beberapa tantangan untuk memastikan pengelolaan sumber daya air yang berkelanjutan dan adil. Bagian ini akan membahas tiga tantangan utama: kelangkaan data dan keterbatasan kelembagaan, variabilitas spasial dan temporal, dan meningkatnya permintaan akan sumber daya air.
Kelangkaan data dan keterbatasan kelembagaan
Tantangan utama dalam pemantauan hidrologi adalah kelangkaan data. Sistem pemantauan tradisional sering kali memiliki cakupan spasial yang tidak memadai, resolusi temporal yang terbatas, dan ketersediaan data yang tidak memadai. Kelangkaan data ini menghambat penilaian yang akurat terhadap sumber daya air dan kualitasnya, sehingga sulit untuk mengembangkan strategi pengelolaan yang kuat.
Salah satu masalah yang paling mendesak dalam pengumpulan data adalah fragmentasi lembaga dan institusi yang bertanggung jawab untuk mengawasi jaringan pemantauan yang berbeda yang bertujuan untuk berbagai tujuan sambil melacak variabel yang sama. Hal ini menghasilkan distribusi stasiun pemantauan yang heterogen dan tidak seragam, yang sering kali tidak memiliki koneksi ke basis data bersama atau dipasang di lokasi yang tidak sesuai dengan tujuan tertentu (Kirchner Citation2006). Meskipun secara keseluruhan jumlah sensor yang digunakan meningkat dari waktu ke waktu, ketersediaan informasi terkait belum menunjukkan peningkatan yang signifikan.
Perkembangan sistem pemantauan dari waktu ke waktu telah secara signifikan dibentuk oleh keputusan politik dan kriteria pengelolaan air monosektoral yang mengarah pada jaringan yang terfragmentasi. Sebagai contoh, jaringan pemantauan hidrometeorologi Italia, yang bertransisi dari kontrol nasional ke lokal, telah mengalami perubahan yang relevan dari waktu ke waktu dalam hal jumlah lembaga yang terlibat, serta jumlah dan distribusi stasiun pemantauan (Braca dkk. Kutipan21).
Variabilitas spasial dan temporal
Tantangan signifikan lainnya diwakili oleh variabilitas spasial dan temporal dari proses hidrologi dan sumber daya air. Pola-pola tersebut menunjukkan variasi yang substansial dan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti iklim, penggunaan lahan, karakteristik tanah, morfologi, aktivitas manusia, dan intervensi. Sistem pemantauan tradisional, yang sering kali didasarkan pada pengukuran atau pengambilan sampel secara langsung, tidak dapat menangkap variabilitas ini secara memadai. Faktanya, variabel hidrologi saling dipengaruhi dan dikendalikan oleh variabilitas spasial faktor fisik (misalnya Rodríguez-Iturbe dkk. Kutipan 2006, Metzger dkk. Kutipan 2017, Meijer dkk. Kutipan 2021).
Oleh karena itu, rezim sumber daya air dapat berbeda secara signifikan di antara dan di dalam DAS karena heterogenitas pengaturan geologi, tutupan lahan, jenis tanah, dan tekanan manusia. Untuk memperhitungkan variabilitas ini, jaringan pemantauan harus dirancang untuk menangkap heterogenitas tersebut. Hal ini membutuhkan distribusi dan densifikasi yang optimal dari stasiun pemantauan, serta penggunaan dan integrasi data penginderaan jauh untuk mengumpulkan informasi yang eksplisit secara spasial. Hal ini juga merupakan tujuan yang jelas yang diperkenalkan oleh Petunjuk Kerangka Kerja Air 2000/60/EC (WFD), meskipun tidak selalu dilaksanakan sepenuhnya, karena keterbatasan yang nyata (misalnya, dana yang tidak mencukupi, kurangnya sumber daya manusia yang terampil).
Meningkatnya permintaan akan sumber daya air
Pertumbuhan penduduk, urbanisasi, dan perkembangan industri memberikan tekanan pada ketersediaan dan kualitas air. Tekanan ini ditekankan oleh dampak perubahan iklim saat ini dan kemungkinan di masa depan terhadap sumber daya air. Menyeimbangkan permintaan yang bersaing untuk sumber daya air sambil memastikan penggunaan dan alokasi yang berkelanjutan membutuhkan jaringan pemantauan yang dapat diperluas dan ditingkatkan untuk menyediakan cakupan yang komprehensif dan data real-time. Namun, pendekatan pemantauan tradisional sering kali kesulitan untuk mengimbangi permintaan data yang terus meningkat.
Selain itu, karena kelangkaan air menjadi semakin mendesak, strategi pengelolaan air yang efisien diperlukan untuk mengoptimalkan alokasi air dan meminimalkan pemborosan. Sistem pemantauan terpadu yang menggabungkan data hidrologi dengan informasi sosial-ekonomi dapat memfasilitasi pengambilan keputusan yang tepat dan mendukung pengelolaan sumber daya air yang berkelanjutan.
Memajukan pemantauan hidrologi
Teknologi yang berkembang pesat seperti penginderaan jarak jauh, UAS, jaringan sensor canggih, dan jaringan data nirkabel menawarkan peluang untuk meningkatkan ketersediaan dan aksesibilitas data, serta mengumpulkan data secara lebih efisien dan komprehensif.
Teknologi-teknologi ini juga dapat menyediakan data beresolusi relatif tinggi dalam cakupan spasial yang luas dan menangkap variasi temporal proses hidrologi dengan baik. Integrasi teknologi ini dengan pendekatan berbasis data, seperti AI, dapat memungkinkan pemantauan hidrologi yang lebih akurat dan andal.
Bagian ini akan mengeksplorasi bidang-bidang utama seperti: penginderaan jarak jauh dan teknologi berbasis satelit, jaringan sensor, dan ilmu pengetahuan masyarakat.
Penginderaan jarak jauh
Teknologi berbasis satelit menawarkan keuntungan utama berupa cakupan wilayah yang luas, yang dapat menangkap informasi mengenai berbagai variabel hidrologi seperti curah hujan, evapotranspirasi, kelembaban tanah, dan dinamika air permukaan (Rango Citation1994, Chen dan Wang Citation2018, Pereira dkk. Citation2019, Albertini dkk. Citation2022). Data ini, tergantung pada karakteristik misi satelit, dapat diperoleh dengan interval waktu reguler yang wajar dan dengan biaya yang bervariasi (beberapa data juga tersedia secara gratis, seperti data dari misi Copernicus), sehingga memungkinkan penilaian perubahan temporal dan karakterisasi pola spasial.
Banyak sistem pengamatan yang dirancang untuk penelitian hidrologi. Di dalam 19 misi ilmu pengetahuan bumi milik National Aeronautics and Space Administration (NASA), sembilan di antaranya berkaitan dengan hidrologi: AQUA, ICESat-2, GPM, GRACE, PMM, SLAP, SMAP, SWOT, dan VIIRS (Kutipan NASA2023). ESA memiliki empat misi yang relevan dengan hidrologi: CryoSat-2, satelit EUMETSAT, Copernicus Sentinel-1 dan Sentinel-2, dan SMOS (Kelembaban Tanah dan Salinitas Laut) (Kutipan ESA2023).
Disadur dari: tandfonline.com