Kesan perubahan hujan dan suhu menerusi analisis data fungsian

Abstract

Taburan hujan dan suhu atmosfera merupakan antara pemboleh ubah yang terkesan dengan perubahan iklim. Kajian ini tertumpu kepada corak hujan dan suhu di Semenanjung Malaysia dalam tempoh 30 tahun (1989-2018), meliputi 36 buah stesen dari empat buah negeri yang cenderung mengalami banjir, dipercayai kesan pendedahan kepada Monsun Timur Laut (MTL) dan Monsun Barat Daya (MBD). Pelbagai kaedah fungsian diketengahkan dalam kajian ini kerana kaedah ini dapat menghuraikan perlakuan ciri hujan dan suhu dengan lebih terperinci dalam bentuk fungsi lengkuk licin. Peringkat pertama dalam kajian ini ialah pengelasan stesen menggunakan beberapa kaedah fungsian seperti kaedah komponen utama fungsian (FPCA) dan kaedah kelompok fungsian (FCA) untuk mengenalpasti stesen-stesen berhampiran bagi tujuan rawatan data lenyap menggunakan kaedah min arimetik (AA) dan pemberat jarak songsang (IDW). Fungsi asas Fourier dipilih untuk mewakili data fungsian hujan kerana memenuhi ciri-ciri bermusim atau corak yang berulang dalam tempoh tertentu dengan data yang dianggarkan. Penentuan fungsi asas amat penting bagi memperolehi keputusan analisis yang tepat dan jitu. Bagi mendapatkan kaedah pengelasan terbaik, kaedah konvensional seperti kaedah komponen utama (PCA) dan kaedah kelompok (CA) turut dibandingkan dengan kaedah fungsian. Kemudian, pemilihan kaedah imputasi terbaik dipilih berdasarkan penunjuk prestasi iaitu nilai pekali penentu (𝑅􀬶), punca ralat kuasa dua (RMSE) dan purata ralat mutlak (MAE) dengan peratusan data lenyap yang berbeza iaitu 5%, 10%, 15% dan 20%. Keputusan penunjuk prestasi menunjukkan FPCA sesuai digunakan untuk pengelasan stesen-stesen dengan kaedah data lenyap IDW. Hasil keputusan pengelasan menunjukkan kawasan barat daya dapat dibahagikan kepada empat stesen manakala kawasan timur hanya dua stesen. Keberlakuan banjir yang semakin meningkat saban tahun mendorong kajian ini dijalankan untuk menentukan samada terdapat peralihan masa berlakunya MBD dan MTL. Kaedah FPCA mendapati terdapat peralihan musim (musim baharu) berlaku ke atas semua musim. Kemudian, analisis korelasi kanonikal fungsian (FCCA) digunakan ke atas data hujan dan suhu maksimum bulanan untuk mendapatkan gabungan model linear yang sesuai bagi mewakili kedua-dua pemboleh ubah ini. Analisis korelasi kanonikal (CCA) dan FCCA menunjukkan wujud korelasi yang tinggi antara pemboleh ubah hujan dan suhu iaitu melebihi 0.7 bagi kedua-dua kaedah. Namun, nilai korelasi bagi kaedah FCCA lebih tinggi berbanding kaedah CCA. Ini menunjukkan kaedah FCCA lebih sensitif terhadap nilai perubahan dalam hujan dan suhu berbanding kaedah CCA. Akhir sekali, kajian tertumpu kepada meneroka suhu permukaan tanah (LST) dan penentuan knot dalam kaedah fungsian splin kubik mengikut jenis tanah yang berbeza. Pemilihan knot mengikut musim baharu yang dicadangkan memberikan keputusan yang lebih baik di kawasan bandar dan pertanian berbanding di kawasan lain berdasarkan nilai 𝑅􀬶 yang tinggi. Bagi kawasan hutan, pemilihan knot menggunakan kaedah selang sama sesuai digunakan kerana suhu di kawasan ini lebih seragam. Corak LST menunjukkan trend yang sama di kawasan MBD dan MTL bagi semua jenis tanah kecuali di kawasan bandar dan pertanian yang mana suhunya lebih tinggi di kawasan ini pada waktu malam berbanding siang.