1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pulau Sumatera, sebagai salah satu pulau terbesar di Indonesia, memperlihatkan karakteristik geografis yang sangat beragam yang membentang dari wilayah barat di Aceh hingga ujung timur di Lampung. Perbedaan geografis di Pulau Sumatera meliputi berbagai tipe lahan, mulai dari pegunungan yang menjulang tinggi hingga dataran rendah yang luas, serta hutan hujan tropis yang lebat dan garis pantai yang panjang dengan beragam karakteristik. Hal ini tidak hanya memengaruhi kondisi alam, tetapi juga memberikan perbedaan dalam pola iklim yang diamati di seluruh wilayah Pulau Sumatera.
Oleh karena itu, untuk membuktikan iklim di Pulau Sumatera berbeda-beda, dilakukan analisis \(T^{2} Hotteling\) guna membandingkan iklim pada Provinsi Aceh dan Lampung. Faktor-faktor seperti curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata menjadi fokus utama dalam menganalisis perbedaan iklim di kedua provinsi pada tahun 2010 hingga 2020.
1.2 Tinjauan Pustaka
1.2.1 Uji \(T^{2} Hotteling\)
\(T^{2} Hotteling\) merupakan suatu skalar yang mengkombinasikan informasi dari dispersi dan rata-rata dari beberapa variabel, dapat pula dikataan sebagai counterpart dari statistik t-student (Awitasari, 2018). \(T^{2} Hotteling\) digunakan untuk membandingkan dua kelompok yang masing-masingnya memiliki lebih dari 2 variabel. \(T^{2} Hotteling\) dibagi menjadi dua, yaitu:
\(T^{2} Hotteling\) Satu Populasi
Hipotesis
\(H_{0}\) : \(\mu_ = \mu_{0}\)
\(H_{1}\) : \(\mu ≠ \mu_{0}\)
Statistik Uji
\(T^{2}=n(\bar{X}-\mu_{0})' S^{-1}(\bar{X} - \mu_{0})\)
Titik Kritis
\(T^{2} \sim \frac{(n-1)p}{(n-p)}F_{\alpha(p,n-p)}\)
\(T^{2} Hotteling\) Dua Populasi
Hipotesis
\(H_{0}\) : \(\mu_{1} = \mu_{2}\)
\(H_{1}\) : \(\mu_{1} ≠ \mu_{2}\)
Statistik Uji
\(T^{2} = [\bar{X_{1}} - \bar{X_{2}} - (\mu_{1} - \mu_{2}]'[\frac{1}{n_{1}} + \frac{1}{n_{2}}]^{-1}T^{2} = [\bar{X_{1}} - \bar{X_{2}} - (\mu_{1} - \mu_{2})]\)
dengan
\(S_{pooled} = \frac{n_{1}-1}{n_{1}+n_{2}-2} S_{1} + \frac{n_{2}- 1}{n_{1}+n_{2}-2} S_{2}\)
Titik Kritis
\(T^{2} \sim \frac{(n_{1}+n_{2}-2)p}{n_{1}+n_{2}-p-1}F_{\alpha(p,n_{1}+n_{2}-p-1)}\)
1.2.2 Asumsi Untuk Uji \(T^{2} Hotteling\)
Asumsi Normalitas
Asumsi normalitas menyatakan bahwa data harus menyebar secara multivariat. Pemeriksaan asumsi normalitas dapat menggunakan uji Mardia, Henze-Zirkler, atau yang lain.
Asumsi Homogenitas Ragam Peragam
Asumsi homogenitas ragam peragam menyatakan bahwa data harus memiliki matriks ragam peragam yang sama. Pemerikasaan asumsi homogenitas ragam peragam dapat menggunakan uji Box-M dan Barrtlet
Variabel pengamatan saling bebas.
1.2.3 Iklim
Iklim merupakan keadaan cuaca rata-rata dalam waktu yang relatif lama dan meliputi wilayah luas (Miftahuddin, 2016). Iklim merupakan fenomena alam yang digerakkan oleh gabungan beberapa unsur, yaitu radiasi matahari, temperatur, kelembaban, awan, hujan, evaporasi, tekanan udara, dan angin. Berikut merupakan unsur pembentuk iklim yang digunakan sebagai variabel dalam analisis:
Curah hujan
Curah hujan merupakan jumlah air yang turun pada suatu daerah dalam waktu tertentu. Hujan merupakan salah satu bentuk presipitasi uap air yang berasal dari awan yang terdapat di atmosfer (Sartika, et al. 2016). Curah hujan memiliki satuan milimeter.
Kelembapan
Kelembapan adalah ukuran seberapa banyak uap air yang terdapat dalam udara pada suatu waktu dan tempat tertentu (Friadi dan Junadhi, 2019). Kelembapan biasanya dinyatakan dalam satuan persen.
Suhu Rata-Rata
Suhu adalah satuan intensitas panas (Friadi dan Junadhi, 2019). Suhu juga diartikan sebagai ukuran energi kinetik rata–rata dari pergerakan molekul–molekul atau secara mikroskopik suhu adalah tingkat atau derajat kepanasan benda tersebut (Fadholi, 2013). Suhu rata-rata merupakan nilai tengah dari sebuat ukuran panas.
1.2.4 Data
Data yang diolah berasal dari sumber data sekunder yang diunduh dari Kaggle.com dengan mencakup data mengenai hasil panen padi, luas lahan, dan variabel-variabel terkait perubahan cuaca di Provinsi Pulau Sumatera dalam rentang waktu dari tahun 1993 hingga 2020. Untuk menganalisis perbedaan kondisi iklim, fokus analisis dilakukan terhadap data faktor perubahan cuaca mulai dari tahun 2010 hingga 2020. Data mengenai faktor perubahan cuaca ini didapatkan dari situs web BMKG, dan mencakup informasi harian mengenai curah hujan, kelembapan udara, serta suhu rata-rata.
| Provinsi | Tahun | Curah Hujan | Kelembapan | Suhu Rata-Rata |
|---|---|---|---|---|
| Aceh | 2010 | 1986 | 81,4 | 27,1 |
| Aceh | 2011 | 1268 | 79,4 | 27,1 |
| Aceh | 2012 | 1098 | 79,6 | 26,9 |
| Aceh | 2013 | 1623,6 | 80,7 | 27 |
| Aceh | 2014 | 2264,4 | 78,3 | 27,1 |
| Aceh | 2015 | 1575 | 80 | 27,1 |
| Aceh | 2016 | 1096 | 83,32 | 27,12 |
| Aceh | 2017 | 1905,9 | 85,57 | 26,51 |
| Aceh | 2018 | 1427,8 | 83,98 | 26,48 |
| Aceh | 2019 | 1931,4 | 83,9 | 26,65 |
| Aceh | 2020 | 1619,2 | 80,82 | 25,41 |
| Lampung | 2010 | 2710 | 82,3 | 26,7 |
| Lampung | 2011 | 1568 | 77,8 | 26,8 |
| Lampung | 2012 | 1685 | 79,2 | 26,8 |
| Lampung | 2013 | 2456,7 | 81 | 26,7 |
| Lampung | 2014 | 1682,5 | 79,9 | 25,8 |
| Lampung | 2015 | 1628,1 | 78,9 | 27,1 |
| Lampung | 2016 | 2317,6 | 79,4 | 26,45 |
| Lampung | 2017 | 1825,1 | 77,04 | 26,36 |
| Lampung | 2018 | 1385,8 | 76,05 | 25,5 |
| Lampung | 2019 | 1706,4 | 78,03 | 27,23 |
| Lampung | 2020 | 2211,3 | 75,8 | 24,58 |
2. SOURCE CODE
2.1 Library yang Dibutuhkan
Berikut merupakan library package yang dapat digunakan untuk melakukan Uji \(T^{2} Hotteling\) :
2.2 Import Data
> #Import Data
> setwd("C:/Users/HP_Probook/Downloads")
> faktor = read_excel("Data Padi Sumatera.xlsx", sheet = "2")
> faktor
# A tibble: 22 × 5
Provinsi Tahun `Curah Hujan` Kelembapan `Suhu Rata-Rata`
<chr> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl>
1 Aceh 2010 1986 81.4 27.1
2 Aceh 2011 1268 79.4 27.1
3 Aceh 2012 1098 79.6 26.9
4 Aceh 2013 1624. 80.7 27
5 Aceh 2014 2264. 78.3 27.1
6 Aceh 2015 1575 80 27.1
7 Aceh 2016 1096 83.3 27.1
8 Aceh 2017 1906. 85.6 26.5
9 Aceh 2018 1428. 84.0 26.5
10 Aceh 2019 1931. 83.9 26.6
# ℹ 12 more rows
>
> Faktor = faktor[-2]
> Faktor1 = Faktor[-1]
>
> #Split data
> split = split(Faktor1, Faktor$`Provinsi`)
> Aceh = split[['Aceh']]
> Aceh
# A tibble: 11 × 3
`Curah Hujan` Kelembapan `Suhu Rata-Rata`
<dbl> <dbl> <dbl>
1 1986 81.4 27.1
2 1268 79.4 27.1
3 1098 79.6 26.9
4 1624. 80.7 27
5 2264. 78.3 27.1
6 1575 80 27.1
7 1096 83.3 27.1
8 1906. 85.6 26.5
9 1428. 84.0 26.5
10 1931. 83.9 26.6
11 1619. 80.8 25.4
>
> Lampung = split[['Lampung']]
> Lampung
# A tibble: 11 × 3
`Curah Hujan` Kelembapan `Suhu Rata-Rata`
<dbl> <dbl> <dbl>
1 2710 82.3 26.7
2 1568 77.8 26.8
3 1685 79.2 26.8
4 2457. 81 26.7
5 1682. 79.9 25.8
6 1628. 78.9 27.1
7 2318. 79.4 26.4
8 1825. 77.0 26.4
9 1386. 76.0 25.5
10 1706. 78.0 27.2
11 2211. 75.8 24.62.3 Statistika Deskriptif
2.3.1 Mean, Min, Max, Kuartil
> # Mencari Mean, Min, Max, Kuartil
> summary(Faktor1)
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Min. :1096 Min. :75.80 Min. :24.58
1st Qu.:1570 1st Qu.:78.45 1st Qu.:26.46
Median :1684 Median :79.75 Median :26.75
Mean :1771 Mean :80.11 Mean :26.57
3rd Qu.:1972 3rd Qu.:81.30 3rd Qu.:27.10
Max. :2710 Max. :85.57 Max. :27.23
> summary(Aceh)
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Min. :1096 Min. :78.30 Min. :25.41
1st Qu.:1348 1st Qu.:79.80 1st Qu.:26.58
Median :1619 Median :80.82 Median :27.00
Mean :1618 Mean :81.54 Mean :26.77
3rd Qu.:1919 3rd Qu.:83.61 3rd Qu.:27.10
Max. :2264 Max. :85.57 Max. :27.12
> summary(Lampung)
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Min. :1386 Min. :75.80 Min. :24.58
1st Qu.:1655 1st Qu.:77.42 1st Qu.:26.08
Median :1706 Median :78.90 Median :26.70
Mean :1925 Mean :78.67 Mean :26.37
3rd Qu.:2264 3rd Qu.:79.65 3rd Qu.:26.80
Max. :2710 Max. :82.30 Max. :27.23 2.3.2 Varians Covarians
2.3.3 Korelasi
2.3.5 Boxplot
> #Boxplot
> b1 <- ggplot(Faktor, aes(x = Provinsi, y = `Curah Hujan`, fill = Provinsi)) + geom_boxplot(outlier.shape = 3) + geom_jitter(width = 0.2) + theme(legend.position="top")
> b2 <- ggplot(Faktor, aes(x = Provinsi, y = Kelembapan, fill = Provinsi)) + geom_boxplot(outlier.shape = 3) + geom_jitter(width = 0.2) + theme(legend.position="top")
> b3 <- ggplot(Faktor, aes(x = Provinsi, y = `Suhu Rata-Rata`, fill = Provinsi)) + geom_boxplot(outlier.shape = 3) + geom_jitter(width = 0.2) + theme(legend.position="top")
> grid.arrange(b1, b2, b3, ncol=3)2.4 Uji Asumsi
2.4.1 Uji Normalitas
1. Q-Q Plot
> #Q-Q Plot 1
> norm.test = mvn(data = Faktor, subset = "Provinsi", mvnTest = "mardia", multivariatePlot = "qq")2. Uji Mardia
> #Uji Asumsi Kenormalan dengan Mardia Test
> norm.test = mvn(data = Faktor, subset = "Provinsi", mvnTest = "mardia")
> norm.test$multivariateNormality
$Aceh
Test Statistic p value Result
1 Mardia Skewness 18.10650069379 0.0531934806713307 YES
2 Mardia Kurtosis -0.101633630979654 0.91904748399567 YES
3 MVN <NA> <NA> YES
$Lampung
Test Statistic p value Result
1 Mardia Skewness 14.6270466068653 0.146262181827648 YES
2 Mardia Kurtosis -0.398910867195444 0.689958881565897 YES
3 MVN <NA> <NA> YES3. Uji Henze-Zirkler
2.5 Uji \(T^{2} Hotteling\)
> # Uji T^2 Hotteling
> with(Faktor, HotellingsT2Test(cbind(`Curah Hujan`,`Kelembapan`,`Suhu Rata-Rata`)~`Provinsi`))
Hotelling's two sample T2-test
data: cbind(`Curah Hujan`, Kelembapan, `Suhu Rata-Rata`) by Provinsi
T.2 = 5.4894, df1 = 3, df2 = 18, p-value = 0.007404
alternative hypothesis: true location difference is not equal to c(0,0,0)3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Statistika Deskriptif
3.1.1 Mean, Min, Max, Kuartil
> summary(Aceh)
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Min. :1096 Min. :78.30 Min. :25.41
1st Qu.:1348 1st Qu.:79.80 1st Qu.:26.58
Median :1619 Median :80.82 Median :27.00
Mean :1618 Mean :81.54 Mean :26.77
3rd Qu.:1919 3rd Qu.:83.61 3rd Qu.:27.10
Max. :2264 Max. :85.57 Max. :27.12
> summary(Lampung)
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Min. :1386 Min. :75.80 Min. :24.58
1st Qu.:1655 1st Qu.:77.42 1st Qu.:26.08
Median :1706 Median :78.90 Median :26.70
Mean :1925 Mean :78.67 Mean :26.37
3rd Qu.:2264 3rd Qu.:79.65 3rd Qu.:26.80
Max. :2710 Max. :82.30 Max. :27.23 rata-rata curah hujan dan suhu rata-rata terbesar berada pada Provinsi Lampung sedangkan kelembapan terbesar berapa pada Provinsi Aceh.
3.1.2 Varians Covarians
> Cov = cov(Faktor1)
> Cov
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Curah Hujan 179666.82926 19.6568312 -42.2131775
Kelembapan 19.65683 6.6000522 0.5429894
Suhu Rata-Rata -42.21318 0.5429894 0.4617136Jarak antar variabel Curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata berturut-turut kurang lebih 134.03 milimeter, 2.56%, dan 0.67\(^{o}\) celcius.
3.1.3 Korelasi
> corr = cor(Faktor1)
> corr
Curah Hujan Kelembapan Suhu Rata-Rata
Curah Hujan 1.00000000 0.01805119 -0.1465641
Kelembapan 0.01805119 1.00000000 0.3110508
Suhu Rata-Rata -0.14656415 0.31105079 1.0000000Hubungan antarvariabel sangat lemah karena bernilai kurang dari 0.5, hubungan antara kelembapan dengan curah hujan dan kelembapan dengan suhu rata-rata bersifat postif, sedangkan hubungan antara curah hujan dengan suhu rata-rata bersifat negatif.
3.1.4 Scatter Plot
Pada Scatter plot yang telah diperoleh, ketiga variabel hampir tidak memiliki hubungan karena dapat dilihat bahwa garis dari scatter plot tidak miring 45\(^{o}\) ke arah kanan maupun kiri.
3.1.5 Boxplot
Pada boxplot yang telah diperoleh, curah hujan dan kelembapan pada masing-masing provinsi tidak memiliki ouliner sehingga dapat disimpulkan bahwa curah hujan dan kelembapan berdistribusi normal univariat, sedangkan pada suhu rata-rata di kedua provinsi memiliki outliner sehingga dapat disimpulakn suhu rata-rata tidak berdistribusi normal univariat.
3.2 Hasil Uji
3.2.1 Hasil Uji Asumsi
Hipotesis
\(H_{0}\) : Data Provinsi Aceh dan Lampung berdistribusi normal multivariat
\(H_{1}\) : Data Provinsi Aceh dan Lampung tidak berdistribusi normal multivariat
Taraf Nyata
\(\alpha\) = 5%
1. Q-Q Plot
Pada Q-Q plot keduanya terlihat bahwa tuple pada masing-masing provinsi mengikuti garis kenormalan dan outlier masih dekat dengan garis sehingga dapat disimpulkan bahwa data berdistribusi normal multivariat.
2. Uji Normalitas Mardia
> norm.test$multivariateNormality
$Aceh
Test Statistic p value Result
1 Mardia Skewness 18.10650069379 0.0531934806713307 YES
2 Mardia Kurtosis -0.101633630979654 0.91904748399567 YES
3 MVN <NA> <NA> YES
$Lampung
Test Statistic p value Result
1 Mardia Skewness 14.6270466068653 0.146262181827648 YES
2 Mardia Kurtosis -0.398910867195444 0.689958881565897 YES
3 MVN <NA> <NA> YES- Aceh
P-value Skewness (0.053) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
P-value Kurtosis (0.919) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
Dapat disimpulkan dengan \(\alpha\) 5% data Provinsi Aceh berdistribusi normal multivariat
- Lampung
P-value Skewness (0.146) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
P-value Kurtosis (0.689) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
Berdasar hasil dari uji Mardia, dapat disimpulkan dengan \(\alpha\) 5% data Provinsi Lampung berdistribusi normal multivariat
3. Uji Normalitas Henze-Zirkle
> norm_hz$multivariateNormality
$Aceh
Test HZ p value MVN
1 Henze-Zirkler 0.6394849 0.1592604 YES
$Lampung
Test HZ p value MVN
1 Henze-Zirkler 0.697069 0.09135446 YESP-value Aceh (0.159) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
P-value Lampung (0.09) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
Berdasar hasil dari uji Henze-Zirkle, dapat disimpulkan dengan \(\alpha\) 5% data Provinsi Aceh dan Lampung berdistribusi normal multivariat
Kesimpulan
Setelah dilakukan dua uji normalitas dan hasil Q-Q Plot, dapat disimpulkan bahwa data curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata pada Provinsi Aceh dan Lampung berdistribusi normal multivariat sehingga asumsi normalitas terpenuhi.
3.2.2 Homogenitas Ragam Peragam
Hipotesis
\(H_{0}\) : Data Provinsi Aceh dan Lampung memiliki matriks ragam peragam sama
\(H_{1}\) : Data Provinsi Aceh dan Lampung memiliki matriks ragam peragam tidak sama
Taraf Nyata
\(\alpha\) = 5%
P-value (0.176) > \(\alpha\) (0.05), Gagal Tolak \(H_{0}\)
Kesimpulan
Setelah dilakukan uji homogenitas ragam peragam dengan uji BoxM dapat disimpulkan bahwa data curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata pada Provinsi Aceh dan Lampung memiliki matriks ragam peragam yang sama, sehingga asumsi homogenitas ragam peragam terpenuhi.
Uji \(T^{2} Hotteling\)
\(H_{0}\) : \(\mu_{1} = \mu_{2}\) (Provinsi Aceh dan Lampung memiliki iklim yang sama)
\(H_{1}\) : \(\mu_{1} ≠ \mu_{2}\) (Provinsi Aceh dan Lampung memiliki iklim yang tidak sama)
Taraf Nyata
\(\alpha\) = 5%
> with(Faktor, HotellingsT2Test(cbind(`Curah Hujan`,`Kelembapan`,`Suhu Rata-Rata`)~`Provinsi`))
Hotelling's two sample T2-test
data: cbind(`Curah Hujan`, Kelembapan, `Suhu Rata-Rata`) by Provinsi
T.2 = 5.4894, df1 = 3, df2 = 18, p-value = 0.007404
alternative hypothesis: true location difference is not equal to c(0,0,0)P-value (0.0074) < \(\alpha\) (0.05), Tolak \(H_{0}\)
Kesimpulan
Dari hasil uji \(T^{2} Hotteling\), dapat disimpulkan bahwa Provinsi Aceh dan Lampung memiliki iklim (curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata) yang berbeda.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Pada uji asumsi, asumsi normalitas maupun asumsi homogenitas ragam peragam terpenuhi sehingga data curah hujan, kelembapan, dan suhu rata-rata pada Provinsi Aceh dan Lampung dapat dianalisis menggunakan uji \(T^{2} Hotteling\) untuk membuktikan iklim di Pulau Sumatera berbeda-beda
Pada Uji \(T^{2} Hotteling\) didapat bahwa iklim pada Provinsi Aceh dan Lampung sehingga hal tersebut cukup bukti untuk membuktikan pernyataan iklim di Pulau Sumatera berbeda-beda.
4.2 Saran
Dapat menggunakan data yang lebih terbaru agar lebih terjamin untuk menentukan kebenaran iklim di Pulau Sumatera berbeda-beda.
Apabila data yang diperoleh tidak memenuhi asumsi, maka transformasi terlebih dahulu atau lakukan data preprocessing terlebih dahulu.
Sebelum diuji asumsi alangkah lebih baiknya membuat Boxplot terlebih dahulu agar terlihat outlier yang menyebabkan data tidak normal.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.kaggle.com/datasets/ardikasatria/datasettanamanpadisumatera
Awitasari, Dhea Andryani. (2018). Peta Kendali Multivariat Hotelling \(T^{2}\) Untuk Pengendalian Kualitas Nilai Mahasiswa pada Empat Mata Kuliah Inti di Jurusan Statistika Universitas Islam Indonesia. Skripsi. Yogyakarta: Universitas Islam Indonesia
Fadholi, Akhmad. (2013). Uji Perubahan Rata-Rata Suhu Udara dan Curah Hujan Di Kota Pangkalpinang. Jurnal Matematika, Sains, dan Teknologi, 14(1), 11 - 25
Friadi, Roby, dan Junadhi. (2019). Sistem Kontrol Intensitas Cahaya, Suhu dan Kelembaban Udara Pada GreenhouseBerbasis Raspberry PI. JTIS, 2(1), 30 - 37.
Miftahuddin. (2016). Analisis Unsur-unsur Cuaca dan Iklim Melalui Uji Mann-Kendall Multivariat. Jurnal Matematika, Statistika, dan Komputasi, 13(1), 26 - 38.
Sartika, et al. (2016). Analisis Hubungan Angin Zonal dan Angin Meridional Lapisan 850 Milibar Terhadap Curah Hujan Di Sumatera Barat. Pillar of Physics, 8(1), 49 - 56.