Analysis of the Relationship Between Vegetation Density, Buildings, and Carbon Emission Footprint on Urban Heat Island in Surakarta City

Abstract

Surakarta City, serving as a center for government, community welfare, and economic activities, has experienced increased population density, land-use changes, and rising carbon emissions, leading to significant temperature differences with surrounding areas—identified as the Urban Heat Island (UHI) effect. This study aims to (1) map the distribution of carbon emissions, vegetation density, and building coverage in Surakarta; (2) analyze their relationship with UHI; and (3) determine UHI distribution within the city. Using Stratified Random Sampling for emissions sampling and Landsat 8 imagery for estimating NDVI, NDBI, and UHI, data analysis employed correlation and multiple linear regression. Findings reveal Surakarta’s household electricity emissions contribute 8,708 tons of CO₂ across five districts. Jebres District exhibits the highest vegetation cover (125.87 ha), while Serengan has the highest building density and non-vegetative area (55.48 ha). Moderate correlations were observed between NDBI and UHI (0.453) and NDVI and UHI (-0.434), indicating that higher NDBI values correlate with increased UHI, whereas lower NDVI values correlate with increased UHI. Serengan experiences the highest UHI levels, while Banjarsari has the lowest.

Abstrak

Kota Surakarta, yang berfungsi sebagai pusat pemerintahan, kesejahteraan masyarakat, dan kegiatan ekonomi, mengalami peningkatan kepadatan penduduk, perubahan penggunaan lahan, dan kenaikan emisi karbon, yang menyebabkan perbedaan suhu signifikan dengan daerah sekitarnya—dikenal sebagai fenomena Urban Heat Island (UHI). Penelitian ini bertujuan untuk (1) memetakan distribusi emisi karbon, kerapatan vegetasi, dan kepadatan bangunan di Surakarta; (2) menganalisis hubungan ketiganya dengan UHI; dan (3) menentukan distribusi UHI di dalam kota. Menggunakan Stratified Random Sampling untuk pengambilan sampel emisi dan citra Landsat 8 untuk memperkirakan NDVI, NDBI, dan UHI, analisis data dilakukan dengan korelasi dan regresi linear berganda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa emisi listrik rumah tangga di Surakarta menyumbang 8.708 ton CO₂ di lima kecamatan. Kecamatan Jebres memiliki tutupan vegetasi tertinggi (125,87 ha), sedangkan Kecamatan Serengan memiliki kepadatan bangunan dan area non-vegetasi tertinggi (55,48 ha). Korelasi sedang diamati antara NDBI dan UHI (0,453) serta NDVI dan UHI (-0,434), yang menunjukkan bahwa nilai NDBI yang lebih tinggi berkorelasi dengan peningkatan UHI, sedangkan nilai NDVI yang lebih rendah berkorelasi dengan peningkatan UHI. Serengan mengalami tingkat UHI tertinggi, sedangkan Banjarsari memiliki tingkat UHI terendah