Optimasi Hiperparameter Gradient Boosting Regressor Untuk Prediksi Curah Hujan Berdasarkan Data Cuaca Harian BMKG


  • Mohamad Arif Abdul Syukur * Mail UIN Maulana Malik Ibrahim, Malang, Indonesia
  • Suhartono Suhartono UIN Maulana Malik Ibrahim, Malang, Indonesia
  • M. Imamudin UIN Maulana Malik Ibrahim, Malang, Indonesia
  • (*) Corresponding Author
Keywords: Gradient Boosting Regressor; Prediksi Curah Hujan; Optimasi Hyperparameter; Machine Learning; Meteorologi

Abstract

AbstrakPrediksi curah hujan harian memiliki peran krusial dalam mitigasi bencana hidrometeorologi dan perencanaan sektor pertanian. Namun, karakteristik data curah hujan yang bersifat zero-inflated dan non-linear menjadi tantangan utama dalam menghasilkan prediksi yang akurat. Penelitian ini bertujuan untuk membangun model prediksi curah hujan menggunakan algoritma Gradient Boosting Regressor dengan membandingkan dua skenario: model default dan model yang telah dioptimasi. Dataset yang digunakan adalah data cuaca harian dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) sebanyak 942 observasi, yang mencakup variabel suhu minimum (TN), suhu maksimum (TX), suhu rata-rata (TAVG), kelembaban rata-rata (RH_AVG), durasi penyinaran matahari (SS), serta kecepatan angin rata-rata (FF_AVG). Proses pra-pemrosesan data dilakukan melalui penanganan nilai kosong menggunakan K-Nearest Neighbors Imputer dan standarisasi fitur dengan StandardScaler. Optimasi hyperparameter dilakukan menggunakan RandomizedSearchCV dengan validasi silang deret waktu (TimeSeriesSplit). Hasil penelitian menunjukkan bahwa model teroptimasi mengungguli model default dengan mencapai nilai Root Mean Squared Error (RMSE) sebesar 12,207 dan Mean Absolute Error (MAE) sebesar 7,704. Temuan ini membuktikan bahwa integrasi pra-pemrosesan yang sistematis dan optimasi parameter secara empiris secara signifikan meningkatkan kemampuan model dalam mempelajari pola variabilitas curah hujan harian.

Downloads

Download data is not yet available.

References

A. A. Sinaga, D. Silvia, D. Arianti, J. A. Sinaga, and O. S. R. Purba, “Curah Hujan Di Indonesia,” J. Intelek dan Cendikiawan Nusant., vol. 2, no. 6, pp. 11497–11504, 2025.

R. Meenal, K. Kailash, P. A. Michael, J. J. Joseph, F. T. Josh, and E. Rajasekaran, “Machine learning based smart weather prediction,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 28, no. 1, pp. 508–515, 2022, doi: 10.11591/ijeecs.v28.i1.pp508-515.

S. Markuna, P. Kumar, R. Ali, D. I. K. U. V Ishwkarma, K. U. S. I. K. Ushwaha, and V. I. K. U. S. Ingh, “Application of Innovative Machine Learning Techniques for Long-Term Rainfall Prediction,” Pure Appl. Geophys., vol. 180, p. 3189, 2023.

C. D. Usman, A. P. Widodo, K. Adi, and R. Gernowo, “Rainfall prediction model in Semarang City using machine learning,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 30, no. 2, pp. 1224–1231, 2023, doi: 10.11591/ijeecs.v30.i2.pp1224-1231.

M. Alvines et al., “Komparasi Ridge Regression, Random Forest, Dan Gradient Boosting Untuk Prediksi Curah Hujan Harian Di Sumatra Selatan Berbasis Time Series Cross-Validation,” JATI (Jurnal Mhs. Tek. Inform., vol. 9, no. 4, pp. 5742–5748, 2025, doi: 10.36040/jati.v9i4.13915.

T. Z. Jasman, M. A. Fadhlullah, A. L. Pratama, and R. Rismayani, “Analisis Algoritma Gradient Boosting, Adaboost dan Catboost dalam Klasifikasi Kualitas Air,” J. Tek. Inform. dan Sist. Inf., vol. 8, no. 2, pp. 392–402, 2022, doi: 10.28932/jutisi.v8i2.4906.

A. Y. Barrera-Animas, L. O. Oyedele, M. Bilal, T. D. Akinosho, J. M. D. Delgado, and L. A. Akanbi, “Rainfall prediction: A comparative analysis of modern machine learning algorithms for time-series forecasting,” Mach. Learn. with Appl., vol. 7, no. August 2021, p. 100204, 2022, doi: 10.1016/j.mlwa.2021.100204.

M. S. Pathan, P. Nadella, and Y. U. L. Haq, “A Systematic Analysis of Meteorological Parameters in Predicting Rainfall Events,” IEEE Access, vol. 13, no. July, pp. 111529–111541, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3573091.

M. T. Anwar, E. Winarno, W. Hadikurniawati, and M. Novita, “Rainfall prediction using Extreme Gradient Boosting,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1869, no. 1, 2021, doi: 10.1088/1742-6596/1869/1/012078.

Hendra Di Kesuma, D. Apriadi, H. Juliansa, and E. Etriyanti, “Implementasi Data Mining Prediksi Mahasiswa Baru Menggunakan Algoritma Regresi Linear Berganda,” J. Ilm. Bin. STMIK Bina Nusant. Jaya Lubuklinggau, vol. 4, no. 2, pp. 62–66, 2022, doi: 10.52303/jb.v4i2.74.

H. Li, Q. Guo, T. Zhang, S. Zhou, and C. Guo, “Interpretable Machine Learning for Predicting Anterior Uveitis in Axial Spondyloarthritis,” JCR J. Clin. Rheumatol., vol. 31, no. 5, 2025.

E. M. Z. Darmawan and A. Fauzan Dianta, “Implementasi Optimasi Hyperparameter GridSearchCV Pada Sistem Prediksi Serangan Jantung Menggunakan SVM,” Teknol. J. Ilm. Sist. Inf., vol. 13, no. 1, pp. 8–15, 2023.

M. S. Islam et al., “Explainable deep learning for rainfall prediction: A CNN-XGBoost hybrid approach in the northern region of Bangladesh,” Neural Comput. Appl., vol. 37, no. 33, pp. 28125–28160, 2025, doi: 10.1007/s00521-025-11646-z.

W. Sun et al., “Improved Prediction of Extreme Rainfall Using a Machine Learning Approach,” Adv. Atmos. Sci., vol. 42, no. 8, pp. 1661–1674, 2025, doi: 10.1007/s00376-024-4269-5.

W. Zhou et al., “Machine learning enhanced framework for rainfall-induced debris flows spatio-temporal prediction: Integrating mobilized materials and hydrological processes,” J. Hydrol. Reg. Stud., vol. 63, no. July 2025, 2026, doi: 10.1016/j.ejrh.2025.103046.

T. Talan, “Machine learning-based rainfall prediction across temporal scales: model benchmarking and explainability analysis,” Stoch. Environ. Res. Risk Assess., vol. 40, no. 5, pp. 1–17, 2026, doi: 10.1007/s00477-026-03245-8.

H. Farman, M. A. Hussain, S. Hassan, S. Shaikh, and K. Ali, “Activation function impact on rainfall prediction: comparative insights across ML and DL architectures,” Model. Earth Syst. Environ., vol. 11, no. 6, 2025, doi: 10.1007/s40808-025-02630-6.

S. Ghosh, M. K. Gourisaria, B. Sahoo, and H. Das, “A pragmatic ensemble learning approach for rainfall prediction,” Discov. Internet Things, vol. 3, no. 1, 2023, doi: 10.1007/s43926-023-00044-3.

Z. H. Haq Doost, A. Alsuwaiyan, A. Abdulraheem, N. M. Al-Areeq, and Z. M. Yaseen, “Rainfall Prediction Using Integrated Machine Learning Models With K-Means Clustering: A Representative Case Study of Harirud Murghab Basin-Afghanistan,” IEEE Access, vol. 13, no. April, pp. 111628–111646, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3581921.

S. D. Latif et al., “Assessing rainfall prediction models: Exploring the advantages of machine learning and remote sensing approaches,” Alexandria Eng. J., vol. 82, no. July, pp. 16–25, 2023, doi: 10.1016/j.aej.2023.09.060.


Bila bermanfaat silahkan share artikel ini

Berikan Komentar Anda terhadap artikel Optimasi Hiperparameter Gradient Boosting Regressor Untuk Prediksi Curah Hujan Berdasarkan Data Cuaca Harian BMKG

Dimensions Badge
Article History
Published: 2026-06-18
Abstract View: 45 times
PDF Download: 36 times
How to Cite
Syukur, M., Suhartono, S., & Imamudin, M. (2026). Optimasi Hiperparameter Gradient Boosting Regressor Untuk Prediksi Curah Hujan Berdasarkan Data Cuaca Harian BMKG. Bulletin of Data Science, 5(3), 119-127. https://doi.org/10.47065/bulletinds.v5i3.10071
Issue
Section
Articles