Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) merupakan algoritma yang dikembangkan untuk menghitung laju dan distribusi evapotranspirasi (ET) di berbagai skala spasial dan temporal dengan menggunakan data aliran energi di permukaan tanah yang didapatkan dari teknologi penginderaan jauh melalui satelit. Algoritma ini ditemukan oleh Prof. Dr. W.G.M. Bastiaanssen^[1]^[2]

SEBAL menggunakan data inframerah termal dari citra satelit, termasuk Landsat Thematic Mapper (TM) dan Thematic Mapper Plus (ETMC), ASTER, dan MODIS untuk mengestimasi suhu permukaan dan parameter model lainnya,^[3] menggunakan nilai reflektansi dan radiansi dari data yang diperoleh dari sensor tersebut, Algoritma SEBAL dapat memperkirakan nilai komponen keseimbangan energi permukaan tanah yang meliputi pertukaran radiasi dengan atmosfer, aliran panas permukaan, dan pertukaran turbulen dari aliran panas laten dan panas yang dilepaskan ke atmosfer bawah.^[4]

SEBAL memanfaatkan informasi yang dikumpulkan oleh sensor-sensor di citra satelit untuk mengembangkan gambaran komprehensif mengenai kondisi permukaan tanah. Data yang diterima digunakan untuk memperkirakan suhu permukaan tanah dan menghitung parameter seperti radiasi netto (radiasi bersih), aliran panas tanah, albedo, dan emisivitas. Dengan memadukan data tersebut, SEBAL dapat memberikan estimasi mengenai proses energi di permukaan tanah dan menghasilkan perkiraan nilai evapotranspirasi serta kondisi lingkungan pada area tertentu. Algoritma SEBAL digunakan untuk memperkirakan seberapa banyak air yang teruapkan dari suatu daerah berdasarkan pertukaran energi yang terjadi di antara permukaan tanah, atmosfer, dan radiasi matahari.^[3]

Aplikasi

Evapotranspirasi (ET) adalah gabungan dari dua proses terpisah di mana air hilang ke atmosfer, yaitu evaporasi dari tanah dan transpirasi dari vegetasi. Evaporasi terjadi ketika air menguap dari permukaan tanah yang terbuka, seperti tanah yang kering atau permukaan air. Transpirasi adalah proses di mana tanaman menyerap air melalui akar kemudian mengeluarkannya melalui stomata saat proses fotosintesis berlangsung. Air yang diuapkan oleh tanaman juga disebut sebagai transpirasi. Ketika kedua proses digabungkan, maka total jumlah air yang hilang dari suatu area tertentu selama periode waktu tertentu atau evapotranspirasi dapat diketahui. Prediksi tingkat ETmenggunakan algoritma model Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) memberikan pemahaman tentang banyaknya air yang diperlukan oleh tanaman dan total air yang digunakan oeh lingkungan. Informasi tentang ET penting bagi manajemen sumber daya air karena dapat membantu dalam perencanaan irigasi, pengaturan cadangan air, dan studi hidrologi. Dengan mengetahui tingkat ET, dapat dilakukan perencanaan terkait keputusan kapan dan seberapa banyak air irigasi yang harus disediakan untuk tanaman, serta bagaimana mengelola air secara efisien dan berkelanjutan. Hal ini dapat membantu menghadapi tantangan pengelolaan air berkelanjutan.^[5]

Konsep

Keseimbangan Energi Permukaan Tanah

Pada beberapa kondisi tertentu ketika tidak ada aliran energi secara horizontal (seperti angin yang membawa energi panas atau dingin) keseimbangan energi di permukaan tanah dapat diketahui berdasarkan prinsip kekekalan energi.^[3]

$Rn=LE+H+G$

Rn merupakan besarnya radiasi netto(bersih) atau aliran energi yang ada di permukaan (W/m²), LE adalah aliran panas laten atau dalam konteks perhitungan ini dapat disebut dengan λET (W/m²), H adalah aliran panas yang sampai di udara (W/m²) dan G adalah aliran panas yang sampai ke permukaan tanah dan badan air (W/m²). Maka besar aliran evapotranspirasi (ET) dari permukaan tanah yang kemudian disebut sebagai residu dari persamaan keseimbangan energi permukaan dapat diketahui. ^[1]

$\lambda ET=Rn-H+G$

Aliran radiasi bersih di permukaan (Rn) merepresentasikan energi radiasi aktual yang tersedia di permukaan. Persamaan keseimbangan radiasi permukaan dihitung dengan mengurangkan total aliran radiasi keluar dengan total aliran radiasi masuk. ^[5]

$Rn=(1-\alpha )RS\downarrow +RL\downarrow -RL\uparrow -(1-\varepsilon \theta )RL\downarrow$

Komponen keseimbangan radiasi permukaan adalah :

α atau albedo permukaan adalah fraksi dari radiasi yang dipantulkan oleh permukaan. Nilai albedo berkisar dari 0 (permukaan yang sangat gelap, menyerap semua radiasi) hingga 1 (permukaan yang sangat terang, memantulkan semua radiasi).
RS↓ adalah radiasi gelombang pendek yang masuk (W/m²). Ini adalah energi radiasi yang diterima dari matahari oleh permukaan.
RL↓ adalah radiasi gelombang panjang yang masuk (W/m²). Ini adalah energi radiasi yang diterima dari sumber radiasi lain, seperti atmosfer.
RL↑ adalah radiasi gelombang panjang yang keluar (W/m²). Ini adalah energi radiasi yang dipancarkan oleh permukaan ke atmosfer.
εo adalah emisivitas termal permukaan yaitu kemampuan permukaan untuk memancarkan radiasi termal relatif terhadap benda hitam sempurna. Nilai emisivitas berkisar dari 0 (permukaan yang sangat cerah, memancarkan sedikit radiasi) hingga 1 (permukaan yang sangat gelap, memancarkan radiasi termal sesuai dengan hukum radiasi benda hitam.^[1]

Referensi

^ ^a ^b ^c Bastiaanssen, W. G. M., et al.(1998a). A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL)-1. Formulation. Journal of Hydrology, 213(1-4), 198e212.
^ Bastiaanssen, W. G. M., et al. (1998b). A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL)-2. Validation. Journal of Hydrology, 213(1-4), 213e229.
^ ^a ^b ^c Abtew, Wossenu; Melesse, Assefa Mekonnen (2013). Evaporation and evapotranspiration: measurements and estimations. Dordrecht: Springer. ISBN 978-94-007-4736-4.
^ Haghighi, Erfan; Short Gianotti, Daniel J.; Akbar, Ruzbeh; Salvucci, Guido D.; Entekhabi, Dara (2018-03). "Soil and Atmospheric Controls on the Land Surface Energy Balance: A Generalized Framework for Distinguishing Moisture‐Limited and Energy‐Limited Evaporation Regimes". Water Resources Research. 54 (3): 1831–1851. doi:10.1002/2017wr021729. ISSN 0043-1397.
^ ^a ^b Allen, R., Tasumi, M. and Trezza, R. (2002) SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land)-Advanced Training and User’s Manual-Idaho Implementation, Version 1.0.

[:0-1] Bastiaanssen, W. G. M., et al.(1998a). A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL)-1. Formulation. Journal of Hydrology, 213(1-4), 198e212.

[2] Bastiaanssen, W. G. M., et al. (1998b). A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL)-2. Validation. Journal of Hydrology, 213(1-4), 213e229.

[:1-3] Abtew, Wossenu; Melesse, Assefa Mekonnen (2013). Evaporation and evapotranspiration: measurements and estimations. Dordrecht: Springer. ISBN 978-94-007-4736-4.

[4] Haghighi, Erfan; Short Gianotti, Daniel J.; Akbar, Ruzbeh; Salvucci, Guido D.; Entekhabi, Dara (2018-03). "Soil and Atmospheric Controls on the Land Surface Energy Balance: A Generalized Framework for Distinguishing Moisture‐Limited and Energy‐Limited Evaporation Regimes". Water Resources Research. 54 (3): 1831–1851. doi:10.1002/2017wr021729. ISSN 0043-1397.

[:2-5] Allen, R., Tasumi, M. and Trezza, R. (2002) SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land)-Advanced Training and User’s Manual-Idaho Implementation, Version 1.0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]