Riset Perubahan Iklim berdasarkan Lapisan Es (Gletser) Tropis di Pegunungan Puncak Jaya, Papua

Studi Penelitian Histori Iklim dan Lingkungan berdasarkan Ice Cores di Puncak Jaya, Papua Indonesia

 

 

Oleh : Donaldi Permana, PhD (Peneliti Madya – BMKG, Vitae) 

Flyer

Signifikansi Penelitian

Variabilitas iklim di wilayah tropis Pasifik sangat didominasi oleh fenomena El Niño-Southern Oscillation (ENSO) pada skala waktu antar-tahunan (interannual) yang disebabkan karena perbedaan tekanan udara dan sirkulasi air laut di samudra Pasifik. Provinsi Papua di Indonesia memiliki pengunungan Puncak Jaya yang merupakan puncak tertinggi yang terletak antara pengunungan Himalaya dan Andes serta merupakan lokasi satu-satunya yang terdapat gletset (tutupan es) di wilayah Indo-Pasifik “warm pool” di sebelah Barat Pasifik. Gletser tersebut terletak pada daerah yang sensitif terhadap iklim, yang merupakan “Heat Engine” untuk sistem iklim dunia. Gletser di dekat Puncak Jaya Papua, Indonesia merupakan gletser tropis terakhir yang tersisa di wilayah tropis Pasifik barat.  Terkandung didalamnya informasi yang sangat berharga mengenai perubahan iklim dan lingkungan di wilayah tersebut yang dipengaruhi oleh variabilitas ENSO dan sistem monsun. Gletser tropis dapat memberikan informasi iklim melalui perubahan luas tutupan es dari waktu ke waktu dan juga dari informasi rekaman inti es (ice core). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mempelajari penyusutan es di Papua berbasis data satelit, akan tetapi belum pernah dilakukan penelitian paleoiklim berdasarkan inti es pada gletser di Papua. Lebih jauh lagi, rekaman iklim masa lalu yang diperoleh dari gletser dekat Puncak Jaya akan diintegrasikan dengan rekaman iklim dari gletser di Pegunungan Andes, Amerika Selatan pada bagian timur Samudra Pasifik. Pada akhirnya, kompilasi ini dapat memberikan kesempatan untuk menggunakan rekaman inti es dalam mengungkapkan sifat variabilitas iklim tropis secara lebih detil di wilayah tropis Pasifik.

(a) Suhu atmosfer lapisan atas (500 mb) dan (b) suhu permukaan laut terhangat, serta (c) daerah dengan curah hujan konvektif paling intens terletak pada lintang tropis (dimodifikasi setelah Sobel (2002)). ECMWF: European Centre for Medium-Range Weather Forecasts; dari Gambar 1 pada Thompson et al. (2011)

Sobel, A. H. (2002). Water vapor as an active scalar in tropical atmospheric dynamics. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 12(2), 451-459.

Thompson, L. G., Mosley-Thompson, E., Davis, M. E., and Brecher, H. H. (2011). Tropical Glaciers, Recorders and Indicators of Climate Change, are Disappearing Globally. Annals of Glaciology, 52(59), 23-34.

Tujuan Penelitian

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) berkolaborasi dengan Byrd Polar and Climate Research Center (BPCRC) di The Ohio State University (OSU) dan Lamont Doherty Earth Observatory (LDEO) di Columbia University, USA dalam melaksanakan program kerjasama penelitian mengenai histori iklim (paleoklimatologi) dan lingkungan berdasarkan ice core (inti es) di Pegunungan Puncak Jaya yang diambil pada pertengahan tahun 2010. PT. Freeport Indonesia (PTFI) turut mendukung penelitian ini dalam memberikan bantuan logistik. Penelitian ini bertujuan untuk mengungkap sejarah iklim masa lalu berdasarkan analisa pada ice core dan lebih memahami variabilitas iklim dan lingkungan di wilayah Pasifik tropis.

Metodologi

Tim ekspedisi penelitian yang dipimpin oleh Prof. Lonnie G. Thompson dari Ice Core Paleoclimate Research Group, BPCRC – OSU dan beranggotakan para peneliti dari Indonesia maupun dari pihak asing melaksanakan ice core drilling untuk mengambil sampel ice core di gletser dekat Puncak Jaya pada bulan Mei – Juni 2010 selama kurang lebih 6 minggu.  Tiga sampel ice cores dibor dari East Northwall Firn (ENF), dua diantaranya sampai dengan dasar batuan dengan kedalaman masing-masing 32.13 m (D1) dan 31.25 m (D1B) di Puncak Soemantri, sedangkan yang ketiga dengan kedalaman 26.19 m (D2) di Puncak Soekarno (Ngga Pulu). Kemudian, sampel tersebut dibawa dan disimpan dalam keadaan beku (frozen) pada fasilitas penyimpanan ice core di BPRC-OSU untuk dianalisa lebih lanjut.  Selain itu, sampel air hujan dari wilayah pesisir pantai sampai dengan wilayah puncak juga dikoleksi sebagai data pendukung untuk dilakukan analisa isotop.

(a) Topografi dan batas provinsi Papua. Segitiga hitam merupakan lokasi wilayah gletser. (b) Foto satelit wilayah gletser; foto diambil pada tanggal 9 Oktober 2009 dengan Thematic Mapper (TM) on Landsat-5 (sumber foto: http://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/79000/79084/grasberg_tm5_2009301_lrg.jpg). (c) Lokasi pengeboran inti es di East Northwall Firn pada tahun 2010 (Foto diambil oleh PTFI pada tanggal 12 Juni 2010)

Sampel inti es dipotong menjadi sampel yang lebih kecil dalam ruang khusus, dibiarkan mencair dalam ruang steril (clean room) dan dilakukan analisa isotop stabil oksigen (δ18O) dan hidrogen (δH), serta pengukuran konsentrasi debu, dan kandungan kimia. Semua analisa dilakukan di Laboratorium BPCRC – OSU. δ18O dan δH diukur menggunakan Thermo Finnigan mass spectrometer dan Picarro Cavity ring-down spectroscopy analyzer. Konsentrasi partikel debu berdiameter 0.63 – 20 μm diukur menggunakan Beckman-Coulter Multisizer 4. Sedangkan, konsentrasi kation utama (natrium, kalium, kalsium, magnesium dan amonium) dan anion utama (sulfat, nitrat, fluoride dan chloride) diukur menggunakan Dionec ICS-3000 ion chromatograph. Analisa tiap komponen kimiawi tersebut dapat menggambarkan kondisi iklim dan lingkungan saat komponen tersebut tersimpan di masa lalu sehingga pada akhirnya, dapat merekonstruksi iklim di masa lalu.

Inti es D1 dipotong menjadi 3-set masing-masing 1156 sampel berukuran ~2.8 cm yang dianalisa untuk isotop stabil, kandungan debu dan kandungan ion-ion utama. 68 sampel inti es D1 juga dianalisa untuk konsentrasi Tritium (3H) yang diukur di Division of Climate and Environmental Physics, Physics Institute, University of Bern, Swiss untuk mengidentifikasi kejadian tes bom termonuklir tahun 1960-an. Inti es D1B diproses menjadi 2-set masing-masing 1106 sampel berukuran ~2 cm untuk analisa isotop stabil dan kandungan debu, sedangkan kandungan ion utama dianalisa pada 644 sampel berukuran ~5 cm.

Kolaborator

  1. Pusat Penelitian dan Pengembangan, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Indonesia
  2. Byrd Polar and Climate Research Center, The Ohio State University, USA
  3. Lamont Doherty Earth-Observatory, Columbia University, USA
  4. PT. Freeport Indonesia, Indonesia

 

Ekspedisi Penelitian

  • Ekspedisi Pengeboran Inti Es (Mei-Juni 2010)
    • Bertujuan untuk pengeboran inti es, pengumpulan sampel hujan, pengambilan sampel sedimen danau dan instalasi automatic weather station (AWS) di Puncak Es. Instalasi AWS tidak berhasil dilakukan karena kondisi cuaca buruk, lapangan yang sulit dan waktu yang terbatas.
    • Ketebalan es sekitar 32 meter.
    • Daftar Anggota Tim Ekspedisi
      Nama Peran Afiliasi Tugas
      Lonnie G. Thompson Project Leader / Glaciologist ICPRG – BPRC – OSU Ice core drilling
      Paolo Gabrielli Research Scientist ICPRG – BPRC – OSU Ice core drilling
      Victor Zagorodnov Glaciologist / Engineer ICPRG – BPRC – OSU Ice core drilling
      Broxton Bird Post Doctoral Fellow ICPRG – BPRC – OSU Ice core drilling
      Donaldi Permana Graduate Student / Peneliti ICPRG – BPRC – OSU; BMKG Ice core drilling; Rain sample collection
      Vladimir Mikhalenko Glaciologist / Engineer Institute of Geography, Moscow (with ICPRG) Ice core drilling
      Keith Mountain Professor University of Louisville (with ICPRG) Ice core drilling
      Dwi Susanto Oceanographer / Reseacher LDEO –Columbia University Ice core drilling
      Scott Hanna Liaison / Humas PTFI Logistic support
      Dodo Gunawan Peneliti BMKG Ice core drilling; Rain sample collection
      Fierra Setyawan Peneliti BMKG Ice core drilling; Rain sample collection
      Wido Hanggoro Peneliti BMKG Ice core drilling; Rain sample collection
      Wahyu Hantoro Peneliti LIPI Lake sediment coring
      Engkos Kosasih Peneliti LIPI Lake sediment coring
      Fachrudin Teknisi AWS BMKG Instalasi AWS
      Nurohman Teknisi AWS BMKG Instalasi AWS
      Deni Romdoni Teknisi AWS BMKG Instalasi AWS
      David Christenson Videographer PTFI Dokumentasi
      Gregory Chimura Videographer PTFI Dokumentasi
      Ario Samudro Videographer PTFI Dokumentasi
      Popo Nurakhman Kameraman Metro TV Media
      Deddy Saifudin Produser Metro TV Media
  • Ekspedisi Pengukuran Tiang Akumulasi (11 – 14 Agustus 2014)
    • Tidak berhasil karena kondisi cuaca buruk (kondisi berkabut dan hujan diatas permukaan gletser)
    • Trekking menuju gletser tidak berhasil
    • Daftar Anggota Tim Ekspedisi
      Nama Peran Afiliasi Tugas
      Lonnie G. Thompson Leader / Glaciologist ICPRG – BPRC – OSU Stake measurement
      Keith Mountain Professor University of Louisville (with ICPRG) Stake measurement
      Donaldi Permana Graduate Student/ Peneliti ICPRG – BPRC – OSU; BMKG Stake measurement
      Wido Hanggoro Peneliti BMKG Stake measurement
      Yohanes Kaize Divisi Environment PTFI Stake measurement
      Fritz Emergency Response PTFI Supporting
      Peter Emergency Response PTFI Supporting
  • Ekspedisi Survey Pemantauan Gletser (01 – 07 November 2015)
    • Survey Pengukuran Tiang Akumulasi berhasil dilakukan untuk pertama kali.
    • Pengambilan foto udara (aerial) menggunakan helikopter.
    • Ketebalan es berkurang 5 meter pada periode 2010-2015. Ketebalan es sekitar 27 meter.
    • Daftar Anggota Tim Ekspedisi
      Nama Peran Afiliasi Tugas
      Muhammad Najib Habibie Leader / Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Ferdika Amsal Harapan Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Dyah Lukita Sari Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Dony Christianto Forecaster BMKG (Timika) Stake measurement
      Yohanes Kaize Divisi Environment PTFI Stake measurement
      Deky Lala Divisi Environment PTFI Supporting
      Rumlus D Emergency Response PTFI Supporting
      Andrew Pilot Helikopter PTFI Supporting
  • Ekspedisi Survey Pemantauan Gletser (21 – 27 November 2016)
    • Survey pengukuran tiang akumulasi kedua berhasil dilakukan.
    • Pengambilan foto udara (aerial) menggunakan helikopter.
    • Ketebalan es berkurang ~5 meter pada periode 2015-2016. Hal ini kemungkinan dipicu oleh kondisi El Niño kuat.
    • Daftar Anggota Tim Ekspedisi
      Nama Peran Afiliasi Tugas
      Donaldi Permana Team Leader / Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Erwin Makmur Kepala Bidang Litbang Meteorologi BMKG (R&D) Stake measurement
      Wido Hanggoro Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Roni Kurniawan Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Yohanes Kaize Divisi Environment PTFI Stake measurement
      Deky Lala Divisi Environment PTFI Supporting
      Pratita Puradyatmika (Tito) Divisi Environment PTFI Supporting
      Gesang Setyadi Kepala Divisi Environment PTFI Supporting
      Budi Pramono Emergency Response PTFI Supporting
      Agung Winarto Emergency Response PTFI Supporting
  • Ekspedisi Survey Pemantauan Gletser (07- 12 Oktober 2018)
    • Survey pengukuran tiang akumulasi tidak berhasil karena kondisi cuaca buruk (angin kencang diatas permukaan gletser)
    • Pengambilan foto udara (aerial) menggunakan helikopter
    • Pemasangan papan informasi mengenai “The Wettest Area on Earth” pada wilayah Mile50
    • Daftar Anggota Tim Ekspedisi
      Nama Peran Afiliasi Tugas
      Erwin Makmur Leader/Kepala Bidang Litbang Meteorologi BMKG (R&D) Stake measurement
      Donaldi Permana Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Muhammad Najib Habibie Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      T. Daniel Hutapea Peneliti BMKG (R&D) Stake measurement
      Yohanes Kaize Divisi Environment PTFI Stake measurement
      Deky Lala Divisi Environment PTFI Supporting
      Peter Emergency Response PTFI Supporting
      Yogi Tujuliarto Produser / Reporter CNN Indonesia Media
      Pranedya Kameraman CNN Indonesia Media
      Anjas Asmara Produser Trans7 Media 
      Yulita Lucyane Reporter Trans7 Media 
      Yudho Wiseno Kameraman/drone Trans7 Media 
      Efinda Putri Host – Jejak Petualang Trans7 Media 

 

Sumber Pendanaan Riset

 

Perizinan Riset Asing

 

Publikasi Ilmiah Terkait

  1. Thompson, L. G., Mosley-Thompson, E., Davis, M. E., & Brecher, H. H. (2011). Tropical glaciers, recorders and indicators of climate change, are disappearing globally. Annals of Glaciology, 52(59), 23-34. (http://www.westfield.ma.edu/uploads/geography-regional-planning/thompsonetal2011b.pdf)
  2. Permana, D. (2011). Climate, Precipitation Isotopic Composition and Tropical Ice Core Analysis of Papua, Indonesia. (Thesis). Ohio State University. (http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1313480990)
  3. Permana, D. (2015). Reconstruction of Tropical Pacific Climate Variability from Papua Ice Cores, Indonesia. (Dissertation). Ohio State University. (http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1449155469)
  4. Permana, D. S., Thompson, L. G., & Setyadi, G. (2016). Tropical West Pacific moisture dynamics and climate controls on rainfall isotopic ratios in southern Papua, Indonesia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121(5), 2222-2245. (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2015JD023893)
  5. Thompson, L. G. (2017). Past, Present, and Future of Glacier Archives from the World’s Highest Mountains 1. Proceedings of the American Philosophical Society, 161(3), 226-243. (https://www.amphilsoc.org/sites/default/files/2017-12/attachments/Thompson.pdf)

Liputan Media

2010

2011

2012

2013

2015

2017

2018