Ringkasan dokumen tersebut adalah: Model Daisyworld awal dikembangkan untuk mendukung hipotesis Gaia. Kajian ini memodifikasi model tersebut dengan menambah jumlah spesies Daisy dan variasi penerimaan energi matahari berdasarkan lintang. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin banyak spesies, suhu stabil akan lebih pendek. Model satu dimensi dapat menggambarkan perubahan albedo, suhu, dan luasan Daisy se

1. KAJIAN MODEL DAISYWORLD:
PENAMBAHAN JUMLAH DAISY DAN
PENINGKATAN DIMENSI MODEL
ANDI SYAHID MUTTAQIN
(22412004)
MK. Pemodelan Iklim
Sains Kebumian
2013

2. PENDAHULUAN
o Latar Belakang:
James Lovelock (1972) pertama kali mengusulkan hipotesis, yang kini sudah menjadi
teori, mengenai konsep ekologis yang menyatakan bahwa Biosfer dan komponen fisik
Bumi lainnya saling menyatu untuk membentuk sistem interaksi yang menjaga
keadaan iklim dan biogeokimia di Bumi tetap dalam kesetimbangan  Hipotesis
Gaia.
Namun, hipotesisi ini banyak ditentang oleh para peneliti lain.
Sebagai tanggapan atas penolakan tersebut, Lovelock bersama dengan Andrew
Watson (1983) membangun model Daisyworld, yaitu model planet imajiner yang
dihuni oleh dua spesies bunga Aster (Daisy), yang diharapkan mendukung hipotesis
‘Gaia’.
Pada dasarnya, pemodelan iklim digunakan untuk memahami tingkah laku sistem
Bumi. Namun, memahami sistem Bumi dengan melakukan penyusunan model akan
sulit dilakukan jika kerumitan dari seluruh komponen iklim Bumi turut
diperhitungkan  Solusi: Model sederhana.
Salah satu contoh model sederhana yang baik dan dapat digunakan untuk proses
pembelajaran model iklim adalah model Daisyworld.
Salah satu manfaat model ini dalam bidang pemodelan iklim adalah dipahaminya
mekanisme umpan-balik (feedback) albedo terhadap kondisi iklim global suatu
planet.

3. PENDAHULUAN
o Perumusan Masalah
Kajian ini, pada khususnya, akan berusaha mengungkapkan mekanisme feedback
albedo yang akan terjadi jika modifikasi dilakukan terhadap model Daisyworld
awal (Watson dan Lovelock, 1983).
Beberapa modifikasi yang akan coba dilakukan adalah:
1. Menambah jumlah spesies yang menghuni planet imajiner Daisyworld; dan
2. Menambahkan variasi penerimaan energi Matahari pada setiap lintang yang
berbeda.
Beberapa asumsi yang digunakan dalam model adalah:
1. Model Daisyworld adalah sebuah planet tanpa Atmosfer dan lautan,
walaupun pada kenyataannya kedua komponen tersebut berperan sebagai
penyimpan panas dan menentukan transfer panas horizontal;
2. Transfer panas dalam model didekati dengan nilai q (koefisien fluks panas);
3. Karena model ini tidak memiliki komponen iklim secara lengkap, maka
mekanisme yang ingin dipahami hanyalah mekanisme albedo; dan
4. Pertumbuhan Daisy hanya dipengaruhi oleh suhu (rentang suhu sama untuk
semua spesies Daisy), ruang, dan waktu, sehingga diasumsikan bahwa air,
nutrien, dan udara selalu tersedia.

4. PENDAHULUAN
o Tujuan
Tujuan dari kajian ini adalah mereplikasi dan memodifikasi kembali model
Daisyworld agar mekanisme feedback albedo terhadap kondisi iklim global dapat
dipahami dengan lebih baik.
Perlu diingat bahwa, modifikasi dari model harus diupayakan sesederhana
mungkin mengingat keunggulan dari model ini terletak pada kesederhanaan
model yang mampu menggambarkan mekanisme feedback albedo dengan baik.
Dalam kajian ini, modifikasi yang dilakukan berupa penambahan spesies Daisy
dan menambahkan variasi penerimaan energi berdasarkan lintang.
o Metode Penelitian
Beberapa metode umum yang digunakan dalam mengkaji permasalahan ini
adalah:
1. Prinsip keseimbangan energi,
2. Hubungan albedo dan suhu, dan
3. Pertumbuhan optimum tanaman.
Ketiga metode umum tersebut digunakan untuk menghitung kondisi iklim global
dalam planet Daisyworld yang disebabkan oleh feedback albedo masing-masing
spesies Daisy.

5. TINJAUAN PUSTAKA
Peneliti Judul Tahun Hasil
James E.
Lovelock
Letter to the editors, Gaia as
seen through the atmosphere
1972
Lovelock pertama kali
mengungkapkan hipotesisnya yang
disebut sebagai hipotesis ‘Gaia’.
Lovelock
dan
Margulis
Atmospheric homeostasis by
and for the biosphere: the gaia
hypothesis
1974
Melanjutkan kajiannya untuk
mencari bukti-bukti ilmiah lain yang
dapat mendukung hipotesis ‘Gaia’.
Lovelock
The regulation of carbon
dioxide and climate: Gaia or
geochemistry
1982
Komposisi gas-gas Atmosfer akan
berbeda tergantung pada ada atau
tidaknya kehidupan di Bumi.
Lovelock
dan Watson
Biological homeostasis of the
global environment: the
parable of Daisyworld
1983
Membangun sebuah model
sederhana yang menggambarkan
keterkaitan antara Biosfer dengan
planet yang didiaminya (model
Daisyworld).

6. TINJAUAN PUSTAKA
Peneliti Judul Tahun Hasil
Lovelock
Geophysiology: a new look
at earth science
1986
Memodifikasi model Daisyworld
dengan menambahkan komponen
komponen lain ke dalam model
(predator dan penyakit).
Lovelock
Geophysiology, the science
of Gaia
1989
Model dimodifikasi sedemikian rupa
sehingga jumlah spesies Daisy dalam
model diperbanyak menjadi sepuluh
spesies.
Wittwer
Daisyworld modeling and
feedback mechanisms
2005
Mereplikasi kembali dan memodifikasi
model Daisyworld awal tersebut.
Modifikasi yang diklaim sebagai hal
baru adalah penambahan variasi
lintang sehingga model Daisyworld
yang semula nol-dimensi menjadi
satu-dimensi.

7. METODOLOGI
o Konsep Keseimbangan Energi
Pendekatan model Daisyworld menggunakan asumsi bahwa energi yang masuk
dan energi yang keluar berada dalam keseimbangan.
Variasi temporal model ini memiliki nilai yang cukup besar.
Peningkatan radiasi Matahari dari 60 hingga 180% dari suatu nilai radiasi
Matahari konstan (1000 Wm-2) diperkirakan terjadi selama 3 milyar tahun.
o Model Daisyworld
Perumusan matematis model Daisyworld merupakan perumusan sederhana.
Laju pertumbuhan Daisy dinyatakan dalam β.
Laju penambahan luasan Daisy merupakan fungsi dari β, luasan lahan tersisa,
dan laju kematian.

8. METODOLOGI
o Diagram Alir Model
Langkah-langkah perhitungan dalam model Daisyworld awal maupun modifikasi
merujuk pada suatu langkah umum yang mendeskripsikan proses-proses yang
terlibat dalam model yang ditunjukkan pada diagram alir berikut.
Perhitungan:
Albedo Planet, Suhu
Emisi, Suhu Lokal
Pertumbuhan
Daisy
Tambahkan pertumbuhan
& batasan luasan Daisy
Untuk masing-masing
iterasi
waktu
Konstanta dan
Kondisi Awal S0
(variabel)
Hasil:
Suhu Emisi,
Luasan Daisy
Grafik

9. HASIL
Hasil yang akan ditampilkan dalam bagian ini disusun secara sistematis bermula
dari model Daisyworld berdimensi nol dengan jumlah spesies Daisy terkecil (dua
spesies, yaitu Daisy hitam dan putih), kemudian model dimodifikasi sehingga
spesies Daisy ditambahkan menjadi tiga, dan kemudian empat spesies.
Selanjutnya, disajikan pula hasil model yang telah dimodifikasi sedemikian rupa
sehingga memungkinkan kita untuk menentukan sendiri jumlah spesies Daisy
yang akan diperhitungkan dalam model tersebut.
Selain itu, ditampilkan pula hasil pengembangan model yang mengakomodasi
variasi penerimaan energi Matahari pada masing-masing lintang dalam dua jenis
model, yaitu 1) belum mengakomodasi transfer panas antar-lintang, dan 2) telah
memperhitungkan transfer panas antar-lintang.

10. HASIL
o Replikasi Model Daisyworld Awal
Gambar IV.1. Hasil replikasi model Daisyworld awal: (a) Perubahan luasan Daisy terhadap waktu, dan
(b) Perubahan suhu dan Albedo planet terhadap waktu.
(a) (b)

11. HASIL
o Modifikasi Model Daisyworld
Gambar IV.2. Hasil modifikasi model Daisyworld berupa penambahan satu (atas) dan dua (bawah)
spesies Daisy baru: (kiri) Perubahan luasan Daisy terhadap waktu, dan (kanan) Perubahan suhu dan
Albedo planet terhadap waktu.

12. HASIL
o Automatisasi Penambahan Spesies Daisy Baru
Gambar IV.3. Hasil modifikasi model Daisyworld berupa penambahan sejumlah spesies Daisy
baru yang berpengaruh terhadap perubahan suhu dan Albedo planet terhadap waktu.

13. HASIL
o Peningkatan Dimensi Model (tanpa transfer panas antar-lintang)

14. HASIL
o Peningkatan Dimensi Model (dengan transfer panas antar-lintang)

15. PEMBAHASAN
o Peningkatan Dimensi Model
Model yang terbentuk menunjukkan bahwa gagasan awal
mengenai model Daisyworld dapat diaplikasikan secara
spasial seperti yang sebelumnya telah diterapkan secara
temporal.
Pada dasarnya, mekanisme yang terbentuk dalam model
satu-dimensi ini akan serupa dengan mekanisme model
Daisyworld nol-dimensi.
Pada awal kehidupan Daisyworld dimana kondisi energi
radiasi Matahari rendah, penerimaan radiasi di Ekuator relatif
lebih tinggi dibandingkan dengan di Kutub, sehingga akan
terjadi perbedaan suhu dan perbedaan laju pertumbuhan
Daisy antar lintang.
Hal ini berpotensi membuat sebaran Daisy bervariasi terhadap lintang.
Sedangkan, dalam konsep transfer panas antar-lintang, panas yang berada dalam suatu
lintang akan ditransferkan ke lintang yang ada di dekatnya jika terdapat selisih suhu antar
kedua lintang yang berdekatan tersebut.
Hal ini mengakibatkan sebaran Daisy yang tumbuh semakin meluas menuju Kutub pada satu
waktu tertentu dibandingkan dengan sebaran Daisy pada model yang belum memasukan
transfer panas antar-lintang.
Hasil model satu-dimensi dengan menambahkan transfer panas antar-lintang menunjukkan
bahwa distribusi spasial-temporal suhu-stabil maupun albedo terdistribusi lebih luas dimana
lintang yang sebelumnya tidak terpengaruh suhu-stabil kini menjadi terpengaruh.
http://www3.geosc.psu.edu

16. KESIMPULAN
o Model Daisyworld yang telah dibangun pertama kali oleh Watson dan
Lovelovk (1983) sudah dapat direplikasi dengan baik.
o Berdasarkan eksperimen sederhana mengenai penambahan spesies Daisy ke
dalam model, didapatkan bahwa semakin banyak spesies maka suhu stabil
yang terbentuk akan memiliki periode semakin pendek serta siklus hidup
Daisy akan semakin pendek.
o Selain itu, ditemukan pula suatu kapasitas maksimum model Daisyworld
dalam menampung jumlah spesies dimana kapasitas maksimum adalah 100
spesies.
o Hasil yang didapatkan dari model Daisyworld satu-dimensi dapat
menggambarkan perubahan nilai albedo, suhu, maupun luasan Daisy baik
secara spasial maupun temporal sehingga dapat memberikan sudut pandang
baru dalam mengkaji model Daisyworld.
o Penambahan transfer panas antar-lintang ke dalam model menghasilkan
kondisi sebaran spasial-temporal albedo, suhu, dan luasan Daisy menjadi lebih
terdistribusi secara spasial sehingga pengaruh feedback albedo dapat
mencakup luasan yang lebih luas dibandingkan dengan model yang belum
mengakomodasi transfer panas antar-lintang.

17. DAFTAR PUSTAKA
Lovelock, J.E. (1972) : Letter to the editors, Gaia as seen through the atmosphere,
Atmospheric Environment, 6, 579 – 580.
___________, dan Margulis, L. (1974) : Atmospheric homeostasis by and for the
biosphere: the gaia hypothesis, Tellus, 1(2), 2 – 9.
___________. (1982) : The regulation of carbon dioxide and climate: Gaia or
geochemistry, Planet. Space Sci, 30(8), 795 – 802.
___________. (1986) : Geophysiology: a new look at earth science, Bull. of the
American Met. Soc, 67(4).
___________. (1989) : Geophysiology, the science of Gaia, Reviews of Geophysics,
17, 215 – 222.
Watson, A.J., dan Lovelock, J.E. (1983) : Biological homeostasis of the global
environment: the parable of Daisyworld, Tellus, 35B, 284 – 289.
Wittwer, M. (2005) : Daisyworld modeling and feedback mechanisms,
Environmental Engineering Project (640.476).

18. Terima Kasih