Ringkasan Alur Logis Temuan dan Metodologi
Penelitian yang berjudul Nature-Based Restoration Simulation for Disaster-Prone Coastal Area Using Green Infrastructure Effect ini secara eksplisit mengatasi tantangan kritis yang ditimbulkan oleh bencana banjir di kawasan pesisir, sebuah masalah yang semakin parah akibat perubahan iklim dan gangguan dalam sistem sosial-ekologis, seperti meningkatnya area kedap air (impervious areas) di perkotaan. Mengingat keterbatasan struktural dan biaya pemeliharaan yang tinggi dari gray infrastructure (infrastruktur abu-abu) tradisional, studi ini menawarkan suatu pendekatan perencanaan restorasi berbasis alam (nature-based restoration planning) yang inovatif melalui pemanfaatan Infrastruktur Hijau (GI).
Jalur logis perjalanan temuan dimulai dengan penetapan area studi: Haeundae-gu, Busan, Republik Korea, sebuah distrik pesisir padat penduduk yang secara berkala mengalami kerusakan parah akibat topan dan hujan lebat, dengan fokus simulasi pada dampak dari Topan Chaba pada tahun 2016. Tujuannya adalah untuk mengkuantifikasi secara jelas dan terukur efektivitas GI dalam mengurangi luapan air (runoff) dan meningkatkan resiliensi teknik (engineering resilience) sistem perkotaan pasca-bencana.
Metodologi riset ini melibatkan pengumpulan data terperinci mengenai karakteristik lokasi, curah hujan (maksimum 38.3 mm/jam), dan efisiensi reduksi luapan dari tiga jenis GI utama yang diaplikasikan pada permukaan buatan di area urban: atap hijau (green roof), fasilitas penyimpanan infiltrasi (infiltration storage facility), dan perkerasan berpori (porous pavement). Data ini kemudian digunakan untuk membangun model simulasi dinamis (menggunakan Stella Architect) guna menganalisis perubahan dalam kerusakan banjir dan kuantifikasi resiliensi dalam berbagai skenario.
Alur temuan utama difokuskan pada dua skenario utama: pertama, peningkatan bertahap area aplikasi GI total (10%, 20%, dan 30% berdasarkan rasio area biotope Korea); dan kedua, penerapan jenis GI yang berbeda berdasarkan klasifikasi tata ruang (land cover type), yaitu area publik, privat, transportasi, dan industri. Hasil simulasi ini, yang kemudian dinormalisasi menjadi indeks resiliensi, berhasil membandingkan proses restorasi sistem melalui empat properti resiliensi (4R): robustness, redundancy, resourcefulness, dan rapidity.
Data Kuantitatif Deskriptif Kunci
Temuan ini secara umum menunjukkan bahwa efek pengurangan luapan air (runoff) adalah yang paling besar ketika rasio area biotope maksimum 30% diterapkan pada permukaan buatan di area studi. Analisis skenario area ini menghasilkan temuan penting: pada puncak luapan air pertama (sekitar 6 jam setelah topan), pengurangan luapan meningkat signifikan dari 7.6% (aplikasi 10%) menjadi 22.9% (aplikasi 30%). Peningkatan ini menunjukkan hubungan kuat antara perluasan cakupan GI dan kapasitas sistem dalam mengatasi tekanan hidrologi awal.
Lebih lanjut, analisis berdasarkan jenis GI mengungkapkan dinamika temporal yang penting. Dalam area publik, ketika puncak luapan terjadi pada 6 jam, atap hijau menunjukkan efek reduksi luapan tertinggi sebesar 38.8%. Namun, pada puncak luapan kedua, sekitar 9 jam, efek dari fasilitas penyimpanan infiltrasi meningkat menjadi 33.2%, yang menunjukkan bahwa efeknya menjadi semakin signifikan seiring berjalannya waktu pasca-bencana. Temuan ini menunjukkan potensi kuat untuk objek penelitian baru: desain sistem GI yang terintegrasi secara dinamis waktu. Sebaliknya, perkerasan berpori menunjukkan efek reduksi terendah, hanya sebesar 15.3% pada area publik, yang mengindikasikan perlunya inovasi dalam jenis GI ini.
Dari sudut pandang resiliensi, ditemukan bahwa sistem dapat pulih ke keadaan semula setelah penerapan rasio area biotope sebesar 20%. Hal ini menunjukkan adanya titik balik resiliensi pada level intervensi GI tertentu, sebuah temuan penting yang dapat menjadi acuan kuantitatif bagi pengambil kebijakan dalam menentukan target minimum restorasi berbasis alam.
Kontribusi Utama terhadap Bidang
Penelitian ini memberikan kontribusi signifikan terhadap bidang perencanaan urban, teknik lingkungan, dan manajemen bencana, dengan mentransformasi konsep kualitatif menjadi kerangka kerja kuantitatif yang aplikatif.
- Pengkuantifikasian Resiliensi Pesisir: Kontribusi terbesar adalah keberhasilan dalam mengkuantifikasi efek GI pada resiliensi sistem (seperti yang didefinisikan oleh 4R: robustness, redundancy, resourcefulness, rapidity) di kawasan pesisir rawan bencana, menghubungkan antara pengurangan luapan lokal (efek teknik) dengan pemulihan sistem secara keseluruhan. Pendekatan ini melampaui studi GI tradisional yang sebagian besar hanya menganalisis dampak luapan melalui pemantauan, dan mengaitkannya secara langsung dengan perencanaan restorasi jangka panjang.
- Integrasi GI ke dalam Perencanaan Tata Ruang: Studi ini menyajikan model yang dapat digunakan untuk merumuskan rencana restorasi spesifik berdasarkan jenis tata ruang (land cover type). Dengan mengidentifikasi bahwa atap hijau paling cocok untuk area privat dan publik, sementara fasilitas infiltrasi dan perkerasan berpori lebih praktis untuk area transportasi dan industri, penelitian ini menawarkan panduan yang dapat ditindaklanjutkan untuk implementasi GI di lahan buatan.
- Penetapan Target Kebijakan Berbasis Rasio Biotope: Dengan menetapkan bahwa resiliensi sistem dapat dipulihkan pada rasio area biotope 20% dan efek reduksi maksimum terjadi pada 30%, penelitian ini memberikan bukti ilmiah spesifik yang diperlukan untuk kebijakan manajemen dalam merespons gangguan bencana pesisir di masa depan.
Keterbatasan dan Pertanyaan Terbuka
Meskipun kontribusi riset ini substansial, penelitian ini juga menggarisbawahi beberapa keterbatasan yang menjadi titik tolak bagi agenda riset masa depan:
- Validitas Empiris dan Skala Unit: Hasil utama didasarkan pada simulasi model skala regional (Haeundae-gu secara keseluruhan). Pertanyaan terbuka terpenting adalah: Seberapa akurat hasil simulasi ini di lokasi aktual? Untuk membuktikan validitas dan memastikan aplikasinya di area yang benar-benar rusak, penelitian empiris (test bed) perlu dilakukan dalam unit dan jangkauan yang lebih spesifik.
- Kurangnya Analisis Interaksi GI: Studi ini menganalisis efek setiap jenis GI (atap hijau, fasilitas infiltrasi, perkerasan berpori) secara terpisah dalam skenario jenis tata ruang. Namun, perencanaan restorasi yang diajukan menyarankan kombinasi GI, seperti menghubungkan atap hijau dengan fasilitas infiltrasi. Keterbatasan ini memunculkan pertanyaan tentang efek sinergis atau potensi konflik dari interaksi antar-jenis GI yang berbeda dalam satu sistem hidrologi.
- Fokus Terbatas pada GI Perkotaan: Meskipun penelitian ini berfokus pada GI untuk lahan buatan di perkotaan, perencanaan bencana pesisir konvensional juga mencakup infrastruktur alami seperti pemecah gelombang, terumbu karang, dan bukit pasir. Studi ini tidak menganalisis integrasi atau efek sinergis antara GI urban yang diusulkan dengan infrastruktur pesisir alami yang lebih makroskopik.
5 Rekomendasi Riset Berkelanjutan (dengan Justifikasi Ilmiah)
Berdasarkan temuan yang ada, berikut adalah lima rekomendasi riset strategis untuk komunitas akademik dan calon penerima hibah, yang menguraikan jalur penelitian ke depan dengan justifikasi ilmiah yang kuat:
1. Desain Sistem Hibrida GI Berbasis Kinerja Temporal
Justifikasi Ilmiah: Hasil simulasi menunjukkan bahwa efek atap hijau paling tinggi pada puncak luapan awal (6 jam), sedangkan fasilitas penyimpanan infiltrasi menjadi lebih efektif pada puncak luapan berikutnya (9 jam). Disparitas temporal ini mengindikasikan bahwa aplikasi GI tunggal tidak akan memberikan perlindungan yang optimal selama seluruh periode bencana.
Arah Riset: Penelitian lanjutan harus merancang dan memodelkan sistem GI hibrida (gabungan) yang mengoptimalkan kinerja reduksi luapan secara berkelanjutan dari waktu ke waktu. Metode riset ini harus melibatkan pemodelan hidrologi yang mengintegrasikan atap hijau yang terhubung langsung ke fasilitas penyimpanan infiltrasi (seperti rainwater gardens atau bioswales). Variabel baru yang dianalisis adalah persentase konektivitas antar-jenis GI dan dampaknya terhadap properti redundancy dan robustness di sepanjang garis waktu 12 jam curah hujan topan. Tujuannya adalah untuk menciptakan kurva reduksi luapan yang stabil yang melampaui kinerja penerapan GI secara terpisah.
2. Validasi Lapangan Empiris Melalui Living Laboratory Skala Mikro
Justifikasi Ilmiah: Validitas rencana restorasi berbasis alam yang disajikan dalam studi ini, yang didasarkan pada simulasi, sangat bergantung pada pembuktian lapangan. Saat ini, belum ada data yang membuktikan bahwa efisiensi reduksi luapan yang dimodelkan akan terwujud di kondisi fisik aktual Haeundae-gu.
Arah Riset: Riset harus segera berfokus pada tahap validasi empiris. Konteks baru adalah pembentukan living laboratory atau test bed dalam unit yang lebih kecil (misalnya, satu blok perkotaan atau sub-watershed kecil) di distrik Haeundae-gu. Metode penelitian ini adalah eksperimen lapangan jangka panjang yang menerapkan atap hijau, fasilitas infiltrasi, dan perkerasan berpori hingga mencapai target rasio area biotope 30%. Variabel yang diukur secara real-time harus mencakup perbandingan antara volume luapan terukur di lapangan versus prediksi model. Ini akan membuktikan atau menyanggah validitas simulasi dan memberikan data akurat untuk penyesuaian model regional.
3. Inovasi Material untuk Peningkatan Efisiensi Perkerasan Berpori
Justifikasi Ilmiah: Perkerasan berpori terbukti memiliki efek reduksi luapan terendah dibandingkan dengan atap hijau dan fasilitas infiltrasi. Meskipun demikian, perkerasan berpori sangat penting karena merupakan salah satu pilihan GI yang paling mudah diterapkan di area transportasi dan industri yang didominasi jalanan dan lahan parkir. Kinerja yang rendah ini membatasi kontribusi GI secara keseluruhan.
Arah Riset: Penelitian harus bergeser ke ranah inovasi variabel material dan desain struktural. Fokusnya adalah meningkatkan koefisien reduksi perkerasan berpori secara signifikan dari level yang diamati (sekitar 15.3% di area publik). Metode riset dapat berupa pengujian laboratorium dan lapangan terhadap material agregat baru, desain lapisan sub-base yang lebih dalam atau bervariasi, serta teknologi pengelolaan pra-perawatan (seperti penyaringan awal) untuk mencegah penyumbatan pori. Peningkatan kinerja perkerasan berpori adalah kunci untuk memaksimalkan properti resourcefulness di kawasan industri dan transportasi yang sulit diintervensi oleh jenis GI lainnya.
4. Analisis Dinamis Properti Resiliensi 4R Berdasarkan Klasifikasi Tata Ruang
Justifikasi Ilmiah: Studi ini menunjukkan bahwa penerapan GI meningkatkan resiliensi secara keseluruhan. Namun, setiap jenis tata ruang (publik, privat, industri, transportasi) memiliki kebutuhan pemulihan yang berbeda. Misalnya, area industri mungkin membutuhkan rapidity (kecepatan pemulihan) yang lebih cepat untuk meminimalisir kerugian ekonomi.
Arah Riset: Riset ke depan harus secara eksplisit membedah bagaimana berbagai skema penerapan GI memengaruhi setiap properti 4R (robustness, redundancy, resourcefulness, rapidity) dalam konteks jenis tata ruang yang berbeda. Metode penelitian ini akan melibatkan pengembangan fungsi utilitas yang berfokus pada resourcefulness dan rapidity pasca-bencana, dengan tujuan menentukan kombinasi GI mana (misalnya, hanya fasilitas infiltrasi atau hanya perkerasan berpori di area industri) yang memberikan waktu pemulihan (rapidity) tercepat. Hal ini akan menghasilkan pedoman perencanaan yang ditargetkan untuk mengoptimalkan resiliensi fungsional spesifik per area.
5. Studi Komparatif Global: Rasio Area Biotope dalam Konteks Iklim Berbeda
Justifikasi Ilmiah: Penelitian ini menggunakan rasio area biotope (maksimum 30%) sebagai parameter kuantifikasi GI yang spesifik untuk Korea. Meskipun metrik ini menawarkan dasar kuantitatif yang kuat, transferabilitasnya ke kawasan pesisir rawan bencana di negara lain masih menjadi pertanyaan terbuka.
Arah Riset: Sebuah studi komparatif berskala global diperlukan. Variabel baru yang akan diuji adalah jenis iklim, kondisi tanah, dan kode bangunan yang berlaku di berbagai wilayah pesisir di dunia. Metode riset ini adalah simulasi yang menerapkan metrik kuantifikasi area GI (seperti rasio biotope) yang serupa di berbagai model hidrologi regional (misalnya, di area yang dipengaruhi oleh badai, bukan topan, atau di lokasi dengan curah hujan berbeda). Tujuannya adalah untuk menguji apakah titik balik resiliensi (20%) dan efek reduksi maksimum (30%) yang ditemukan berlaku secara universal atau memerlukan penyesuaian kontekstual.
Prospek Jangka Panjang dan Ajakan Kolaboratif
Penelitian ini berfungsi sebagai fondasi penting yang menghubungkan upaya reduksi luapan air lokal dengan peningkatan resiliensi sistem jangka panjang. Dengan menunjukkan bahwa intervensi GI yang sederhana pada permukaan buatan dapat mengembalikan sistem ke keadaan semula pasca-bencana (resiliensi kembali ke kondisi awal pada rasio 20%), studi ini meletakkan dasar bagi paradigma baru dalam manajemen bencana pesisir.
Secara jangka panjang, temuan ini mengarahkan pada transformasi infrastruktur urban dari sistem yang rentan (vulnerable) menjadi sistem yang adaptif (adaptive), di mana GI tidak hanya berfungsi sebagai elemen estetika atau ekologis, tetapi sebagai komponen kritis dalam pertahanan sipil. Implementasi perencanaan restorasi berbasis alam yang divalidasi secara kuantitatif ini akan menjadi alat kebijakan yang esensial untuk memitigasi risiko bencana di masa depan.
Penelitian lebih lanjut harus melibatkan institusi kebijakan publik (seperti lembaga pemerintah daerah dan nasional), lembaga riset hidrologi, dan badan perencanaan tata ruang urban untuk memastikan keberlanjutan dan validitas hasil, menerjemahkan simulasi akademis menjadi praktik kebijakan yang efektif dan terintegrasi di lapangan.
Baca paper aslinya di sini (https://doi.org/10.3390/ijerph20043096)