1
M.K. Oseanografi Fisika
Hari/ tanggal : Kamis/ 15 Oktober 2009
ARUS LAUT SURFER 8.0 DAN MATLAB
Oleh: Sandro Wellyanto Lubis G24063245
LABORATORIUM OSEANOGRAFI FISIKA DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ..................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... iii DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... iv 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Tujuan .............................................................................................. 2 2. TINJUAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi arus ..................................................................................... 3 2.2 Faktor penyebab terjadinya arus ....................................................... 4 2.3 Jenis-jenis arus ................................................................................. 6 2.4 Arus permukaan di Indonesia ........................................................... 8 2.5 Metode pengukuran arus................................................................... 10 2.5.1 Pengukuran arus secara insitu ................................................. 10 2.5.2 Pengukuran Arus dengan Satelit Altimetri .............................. 12 2.5.3 Pengukuran Arus dengan Membangun Model Hidrodinamika..13 3. METODOLOGI 3.1 Deskripsi Arus Permukaan Aceh ...................................................... 15 3.2 Metode Pengolahan Data .................................................................. 16 3.2.1 Membaca File Data Sumber (*nc dan *txt) ............................. 16 3.2.2 Merubah Komponen Arus ....................................................... 18 3.3 Metode visualisasi data arus permukaan ........................................... 20 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Arus Permukaan Perairan Utara Aceh (Surfer) ................................. 22 4.2 Arus Permukaan Perairan Utara Aceh (Matlab) ................................ 23 4.3 Pembahasan...................................................................................... 24
5. KESIMPULAN DAN SARAN
3
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 26 5.2 Metode ............................................................................................ 27 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 28 LAMPIRAN ...................................................................................................... 29
4
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Peta pergerakan arus global dan distribusi pergerakan bahang. ......... 3 Gambar 2. Sistem Pergerakan Arus Permukaan ................................................. 8 Gambar 3. Sistem Kerja Buoy dan ADCP di Laut .............................................. 11 Gambar 4. Aplikasi Satelit Altimetri dalam Pengukuran Arus ............................ 13 Gambar 5. Hydrodynamic Current Model 2D .................................................... 14 Gambar6. Peta lokasi distribusi stasiun pengambilan data arus dengan menggunakan peta indofull .............................................................. 15 Gambar7. Peta lokasi distribusi stasiun pengambilan data arus dengan menggunakan ODV ......................................................................... 15 Gambar 8. Diagram Alir Pengolahan Data Sumber ............................................ 17 Gambar 9. Diagram Alir Pengolahan Data Komponen Arus .............................. 19 Gambar 10. Diagram Alir Pengolahan Visualisasi Arus ..................................... 21 Gambar 11. Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU- 5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT (Surfer) ......................................................... 22 Gambar 12. Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU- 5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT (Matlab) ........................................................ 29
5
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tutorial Pengolahan Visualisasi Arus Permukaan (Surfer) ............. 29 Lampiran 2. Tutorial Pengolahan Visualisasi Arus Permukaan (Matlab) ............ 32
6
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Bumi memiliki dua komposisi yang sangat dinamis dan terus bergerak yaitu laut (fluida cair) dan udara (fluida gas). Keduanya berada dalam keadaan bergerak yang tetap, dibangkitkan oleh energi dari matahari dan gaya gravitasi Bumi. Gerakan-gerakan mereka saling berhubungan: angin memberikan energinya ke permukaan laut sehingga menghasilkan arus laut, dan arus laut membawa energi panas dari satu lokasi ke lokasi lainnya, mengubah pola temperatur permukaan Bumi dan juga mengubah sifat-sifat fisis udara di atasnya (oseanografi. blogspot. com). Pergerakan air lut ini sering dikenal dengan istilah arus laut. Secara umum arus laut merupakan pergerakan massa air dari satu wilayah menuju wilayah lainnya dengan kondisi yang berbeda. Dalam Oseanografi, pemahamam mengenai arus menjadi sangat penting karena dengan mempelajari pola pergerakan air, studi mengenai properti massa lainnya dapat dipelajari seperti distribusi bahang, organisme, dan lain sebagainya. Selain itu dengan memahami pola aliran arus, analisis mengenai dampak lingkungan yang disebabkan limbah pencemaran, pembangungan atau perencanaa struktur pantai (pelabuhan), navigasi, perencanaan strukutu lepas pantai (offshore), keperluan pelayaran dan perikanan dapat dibangun atau dirancang dengan baik. Menurut Gross (1990) arus didefinisikan sebagai mekanisme dan proses dinamika massa air laut yang terjadi secara terus-menerus dan disebabkan oleh berbagai faktor eksternal dan internal perairan (Gross, 1990). Arus laut yang terjadi di lautan luas memiliki karakter yang berbeda di setiap kedalaman. Arus laut yang terjadi dipermukaan laut umumnya merupakan pergerakan massa air akibat adanya pengaruh gaya dorong angin sedangkan arus
7
laut yang terjadi di laut dalam dibangkitkan oleh karena adanya gradien salinitas atau lebih dikenal dengan kemiringan atau slope, kerapatan atau suhu perairan. Analisis data arus dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa perangkat lunak seperti Matlab dan Surfer. Pengolahan data dengan menggunakan software ini sangat membantu dalam melihat pola sebaran, arah dan keceapatan arus dalam suatu kawasan. Data arus yang diperoleh dengan menggunakan software ini sangat berguna untuk mengetahui kondisi lingkungan suatu daerah. Informasi yang terbaru data arus sangat bermanfaat untuk menganalisis, mengelola dan memanfaatkan sumberdaya alam yang ada. 1.2 Tujuan 1. Mengetahui cara mengolah data arus dengan menggunakan perangkat lunak matlab dan Surfer v8. 2. Dapat mengoperasikan Matlab dan Surfer 8.0 untuk mengolah data arus suatu perairan. 3. Dapat mengolah dan membuat visualisasi data arus permukaan dan Stick Plot arus.
8
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi arus Arus adalah sistem sirkulasi dari samudera dalam arah pergerakan vertikal dan horizontal yang dibangkitkan oleh gaya gravitasi, gaya gesek angin (wind friction ) dan variasi kerapatan air pada bagian yang berbeda dalam samudera (Anonim, 2009). Aliran arus samudera berada dalam pola yang sangat kompleks , selain disebabkan oleh faktor yang telah disebutkan di atas, arus laut juga disebabkan oleh karena adanya topografi dasar samudera (topography of the ocean floor) dan rotasi bumi (the earth's rotation). Menurut Gross (1990), arus laut merupakan proses pergerakan massa air laut dari wilayah yang berbeda secara kontinu atau terjadi secara terus-menerus. Pond dan Pickard (1983) melakukan analisis lanjut mengenai pergerakan massa air laut, mereka menyatakan bahwa bahwa arus laut (Ocean current) adalah proses gerakan masa air laut menuju kesetimbangan hidrostatis yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air.
Gambar 1. Peta pergerakan arus global dan distribusi pergerakan bahang. (Sumber: http://www.waterencyclopedia.com/ocean currents/)
9
Arus laut (sea current) dapat pula diartikan sebagai gerakan massa air laut dari satu tempat ke tempat lain baik secara vertikal (gerak ke atas) maupun secara horizontal (gerakan ke samping). Contoh-contoh gerakan itu seperti gaya coriolis, yaitu gaya yang membelok arah arus dari tenaga rotasi bumi. Pembelokan itu akan mengarah ke kanan di belahan bumi utara dan mangarah ke kiri di belahan bumi selatan. Gaya ini yang mengakibatkan adanya aliran gyre yang searah jarum jam (ke kanan) pada belahan bumi utara dan berlawanan dengan arah jarum jam di belahan bumi selatan. Perubahan arah arus dari pengaruh angin ke pengaruh gaya coriolis dikenal dengan spiral ekman.( Pustekkom, 2005) 2.2 Faktor penyebab terjadinya arus Menurut Piers Chapman (2009) meskipun sistem arus dunia sangat kompleks tetapi ia mneyimpulkan bahwa terdapat dua gaya utama pembangkit arus laut dibumi yaitu matahari (sun) dan rotasi bumi (earth rotation). Matahari memiliki pengaruh terhadap samudera dalam dua cara. Pertama, matahari memanaskan atmosfer, mencipatakan angin dan menggerakan permukaan laut melalui gesekan atau friksi. Angin ini cenderung mendorong permukaan air sepanjang arah hembusan angin di atasnya. Meskipun angin cukup kuat mempengaruhi lapisan permukaan, pengaruhnya hanya kurang dari 100 meter (325 ft) kedalaman. Kedua, pengaruh matahari adalah merubah kerapatan atau densitas permukaan air lautan secara langsung dengan merubah suhunya dan atau salinitasnya. Jika air menjadi dingin atau menjadi lebih asin (garam tinggi) melalui proses evaporasi maka air laut akan menjadi lebih rapat. Hal ini akan menghasilkan
10
kolom air menjadi tidak stabil, mengakibatkan arus menjadi fungsi densitas, hal ini juga dikenal dengan sebagai sirkulasi termohalin (Thermohaline circulation). Rotasi bumi juga mengakibatkan terjadinya arus melalui gaya coriolis. Gaya ini menyebabkan air dibelokan menuju kanan pada belahan bumi utara dan menuju kiri pada belahan bumi selatan. Hal ini terjadi karena pergerakan air samudera dipengaruhi oleh friksi dengan bumi pada dasar lautan dan karena kecepatan linear bumi menuju timur nilainya menurun dari maksimum pada ekuator dan mendekati nilai nol pada kutub (kecepatan angular,tetapi, tidak berubah). Parsel air pada bidang ekuator bergerak dengan kcepatan yang sama dengan kcepatan rotasi bumi. Jika parsel ini mulai bergerak menuju utara dan tanpa gesekan ,maka pergerakannya akan cepat melebihi kecepatan rotasi bumi. Untuk mempertahankan momentum (produk dari massa dan kecepatan) mengakibatkan pergerakan akan lebih cepat menuju timur ketika menjauhi ekuator. Gaya coriolis meningkatkan kecepatan arus ketika menjauhi ekuator. Menurut Pond dan Pickard (1983) pergerakan potensial massa air yang menyebabkan timbulnya arus erat dipengaruhi oleh dua gaya utama, yakni gaya primer dan sekunder. Gaya primer yang menyebabkan gerak adalah gravitasi, wind stress, tekanan atmosfer, dan seismic. Sedangkan, gaya sekunder yang menimbulkan gerak adalah gaya coriolis dan dan gesekan (friction) Gross (1990), berpendapat bahwa faktor penyebab terjadinya arus terdiri dari empat bagian, yaitu gesekan angin, gaya pasang surut, perbedaan densitas air laut, dan gaya gradien tekanan mendatar, serta gaya coriolis. Berdasarkan penjelasan diatas, dapat disimpulakan bahwa arus laut dibangkitkan oleh dua gaya penggerak utama yaitu matahari sebagai penggerak
11
primer dan rotasi bumi sebagai penggerak skunder sedangkan faktor lainnya hanya turunan dari faktor utama. 2.3 Jenis-jenis arus Menurut letaknya arus dibedakan menjadi dua yaitu arus atas (permukaan) dan arus bawah. Arus atas (surface current) adalah arus yang bergerak di permukaan laut dan pada umumnya disebabkan oleh angin. Sedangkan arus bawah adalah arus yang bergerak di bawah permukaan laut biasanya disebabkan oleh perbedaan densitas (Pustekom, 2005). Menurut Piers Chapman (2009), arus dapat dibedakan pula menjadi dua golongan besar yaitu: 1. Surface Currents, merupakan arus yang sangat dominan dipengaruhi oleh gaya dorong angin dan pada umumnya bergerak mengikuti arah rambat angin. 2. Deep Currents, merupakan arus laut dalam >200 m dimana gaya penggerak utamanya bukanlah angin melainkan fungsi kerapatan atau densitas, lebih umum dikenal dengan nama thermohaline. Sedangkan berdasarka pendapat Gross (1990), klasifikai arus berdasarkan gaya yang ditimbulkan, dapat dibagi menjadi empat golongan yaitu: 1. Arus Ekman, yaitu arus yang disebabkan oleh gesekan angin dan bergerak membentuk spiral di laut dalam. 2. Arus Pasang Surut, yaitu arus yang disebabkan oleh adanya gaya pembangkit pasang surut umumnya benda-benda langit seperti bulan dan matahari.
12
3. Arus Thermohaline, yaitu arus yang disebabkan oleh gradien atau kemirinagan atau perbedaan densitas air laut. 4. Arus Geostrofik, yaitu arus yang disebabkan karena terjadinya kesetimbangan antara gaya gradien tekanan mendatar dengan gaya coriolis pada dua gradien densitas yang berbeda. Berbeda halnya dengan Brown et al (1989) mengelompokan arus berdasarkan penyebab terjadinya, ia menggolongkan menjadi lima kelompok utama, yaitu: 1. Arus Termohaline Arus yang timbul karena perbedaan densitas air laut sehingga menimbulkan gradien pada air laut dan mendorong massa air untuk bergerak dari sati lokasi menuju lokasi lainnya. 2. Arus Pasang Surut Arus yang terjadi karena adanya resultan gaya pembangkit massa air di permukaan bumi terhadap gaya gravitasi dan posisi relatif benda-benda langit terhadap bumi. 3. Arus Inersia Arus yang terjadi karena, adanya kesetimbangan antara gaya coriolis dan gaya sentrifugal akibat kontur isborik atau densitas yang seragam dan diasumsikan gaya gesekan kecil (nol). 4. Wind Driven Current Arus yang timbul pergerakan udara atau angin yang mendorong di atas permukaan air.
13
5. Arus Geostrofik Arus yang timbul karena, arus yang disebabkan karena terjadinya kesetimbangan antara gaya gradien tekanan mendatar dengan gaya coriolis pada dua gradien densitas yang berbeda. 2.4 Arus Permukaan di Indonesia. Arus permukaan adalah arus yang bergerak di permukaan laut dan sangat kuat dipengaruhi oleh gaya gesek dengan pergerakan massa udara.Faktor pembangkit arus permukaan disebabkan oleh adanya angin yang bertiup diatasnya. Tenaga angin memberikan pengaruh terhadap arus permukaan (atas) sekitar 2% dari kecepatan angin itu sendiri. Kecepatan arus ini akan berkurang sesuai dengan makin bertambahnya kedalaman perairan sampai pada akhirnya angin tidak berpengaruh pada kedalaman 200 meter (Pustekom, 2005).
Gambar 2. Sistem Pergerakan Arus Permukaan (Sumber: http://www.waterencyclopedia.com/Oceancurrents/index.html) Karena arus permukaan dibangkitkan oleh angin, arah arus laut permukaan (atas) mengikuti arah angin yang ada. Khususnya di Asia Tenggara karena arah angin musim sangat kentara perubahannya antara musim barat dan musim timur
14
maka arus laut permukaan juga banyak dipengaruhinya. Arus musim barat ditandai oleh adanya aliran air dari arah utara melalui laut Cina bagian atas, laut Jawa, dan laut Flores. Adapun pada musim timur sebaliknya mengalir dari arah selatan. Angin yang mendorong lapisan air permukaan mengakibatkan kekosongan di bagian atas, akibatnya air yang berasal dari bawah menggantikan kekosongan yang berada di atas. Sementara itu arus permukaan perairan Indonesia sangat dipengaruhi oleh angin musim yang berubah setiap satu setengah tahun atau lebih dikenal dengan sistem angin pasat dunia. Pada bulan Juli sampai Agustus (musim timur) angin yang dominan bertiup adalah angin musim timur sehingga mendorong arah arus permukaan bergerak dari timur ke barat, sedangkan pada bulan November sampai Februari (musim barat) bertiup angin musim barat dan arah angin bergerak dari barat menuju timur. Pada bulan April hingga Juni serta bulan September hingga Oktober berlangsung musim pancaroba. Pada musim ini arus permukaan bergerak secara tidak beratur (Wyrtki, 1961). Selain itu, arus laut Indonesia juga diperngaruhi oleh sistem angin moonson dan memiliki krakter pergerajkan yang berbeda pula. Oleh karena air yang dari kedalaman lapisan belum berhubungan dengan atmosfer, maka kandugan oksigennya rendah dan suhunya lebih dingin dibandingkan dengan suhu air permukaan lainnya hal inilah yang akan dapat menimbulkan prosse upwelling. Walaupun sedikit oksigen, arus ini mengandung larutan nutrien seperti nitrat dan fosfat sehingga cederung mengandung banyak fitoplankton. Fitoplankton merupakan bahan dasar rantai makanan di lautan, dengan demikian di daerah upwelling umumnya kaya ikan. Pencurian ikan di berbagai laut di Indonesia umumnya para pencuri memantau gejala upwelling. Pada
15
saat upwelling mereka pura-pura mencari ikan di daerah yang jauh dari perairan laut. Arus yang terjadi di Indonesia dan dalam skala besar melintasi Indonesia umumnya merupakan massa air yang berasal dari samudera pasifik. Hal ini terjadi karena massa air pasifik memiliki kerpatan yang lebih tinggi (suhu dingin) dibandingkan massa air yang berada di daerah dekat ekuator. Perbedaan ini menimbulkan gradien atau kemiringan dan menghasilkan pergerakan air laut menuju wilayah di selatan Jawa sepanjang tahun, sehingga terbentuk gradien tekanan dari samudra pasifik ke samudera Hindia. Pergerakan massa air raksasa yang melintasi indonesia ini lebih dikenal dengan istilah (Arlindo) yang merupakan sistem arus yang mengalir dari Samudera Pasifik menuju Samudera Hindia melalui perairan Indonesia, yaitu melalui Selat Makasar dan keluar lewat Selat Lombok (Gordon, A.L dan R.A. Fine, 1996).
2.5 Metode Pengukuran Arus 2.5.1. Pengukuran Arus Secara Insitu Pengukuran arus di insitu dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai instrumen kelautan dan terus berkembang hingga saat ini. Alat yang paling sederhana dan sangat sering digunakan dalam pengamatana arus insitu adala current meter. Current meter merupakan proses pengukuran arus laut dengan menggunakan
current
meter
menggunakan
metode
Eulerian,
yakni
pengukuran arus pada titik yang tetap. Selain itu juga dikenal alt pengukur arus yang menggunakan prinsip langrangian yaitu drifting buoy. Cara kerja alat ini adalah dengan melepasnya ke dalam perairan dan alat ini akan terhanyut mengikuti arah gerak arus pada kedalama yang sudah diatur,
16
mencatat data real time baik arah dan kecepatan laut. Alat ini bergerak sesuai dengan pola laut. Saat ini, seiring perkembangan zaman dan teknologi kejasama antara ARGO dan NOAA mengembangkan lata untuk mengukur arus yang lebih akurat dan tepat yaitu dengan menggunakan instrumen drifter tipe SVP (Survace Velocity Program) dengan berbagai macam sensor, penentuan posisi dengan menggunakan GPS dan sistem transmisi dengan menggunakan satelit frekuensi 401.650 MHz. Alat lain yang dapat digunakan untuk mengukur arus adalah RCM (Recording Current Meter). RCM merupakan alat pengukur arus yang sudah dilengkapi dengan DSU (Data Storage Unit), dimana arus akan terekam, kemudian DSU tersebut dihubungkan dengan computer untuk mengekstrak data arus yang sudah terekam dalam DSU.
Gambar 3. Sistem Kerja Buoy dan ADCP di Laut (Sumber : http://www.pmel.noaa.gov)
17
Selain itu juga dikenala alat pengukur arus yang diberi nama ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), alat ini bekerja dengan menerapkan prinsip Doppler atau konsep perambatan bunyi dalam media cair atau laut. ADCP bekerja dengan mengirimkan pulsa bunyi dengan frekuensi tinggi yang kemudian akan diterima receiver. Receiver akan menerima pantulan suara yang dipantulkan oleh partikel yang bergerak bersama arus dan selanjutnya akan dipogramkan dalam interface atau komputer. 2.5.2 Pengukuran Arus dengan Satelit Altimetri Satelit altimetri adalah sebuah yang digunakan untuk melihat atau melakukan observasi terhadap muka laut yang meliputi perubahan secara fisis maupun aplikasinya dalam analisis gerakan arus permukaan Satelit ini telah dikembangkan sejak tahun 1975 dengan algoritma dasar adalah pembacaan gelombang dari masing-maing kanal dalam satelit. Satelit altimetri secara umum mengamati tiga kajian objek ilmiah, Pengiriman pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik ke permukaan laut dengan menggunakan pemancar pulsa radar (transmitter) menjadi langkah kerja awal dari sistem yang terdapat dalam pada satelit altimetri, pulsa-pulsa tersebut dipantulkan kembali oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh bagian satelit yang dapat penerima pulsa radar yang sensitif (receiver) dengan jam yang memiliki akurasi yang tinggi. Informasi utama yang ditentukan satelit altimetri adalah topografi dari muka laut. Salah satu contoh dari satelit altimetri adalah satelit NOAA-AVHRR (National Oceanic and Atmospheric AdministrationAdvanced Very High Resolution Radiometer) dan Seastar-WiFS (Sea-Wide Field Sensor), Satelit Altimetri Topex/Poseidon dan lainnya.
18
Pengukuran arus dengan satelit altimetri menggunakan prinsip penginderaan jauh. Dengan menggunakan system kanal yang terdapat pada sensor satelit maka satelit altimetry dapat merekam atau memantau arah pergerakan arus global. Ketelitian dan resolusi dari data arus sangat berperan penting oleh karena itu pemantauan arus laut dengan menggunakan satelit altimetri harus memperhatikan aspek koreksi spasial, geomteri dan lainnya.
Gambar 4. Aplikasi Satelit Altimetri dalam Pengukuran Arus (Sumber: http://earth.esa.int) 2.5.3 Pengukuran Arus dengan Membangun Model Hidrodinamika Model hidrodinamika adalah pendekatan matematika dan fisika yang digunakan untuk menentukan arah dan kecepatan arus laut dengan menggunakan beberapa variabel dan peubah. Persamaan fisika yang umum digunakan adalah persamaan primitif dari hukum newton II dimana hukum ini akan mengkaji bentuk gerak fluida. Persamaan hukum dua Newton adalah sama dengan persamaan hukum kekalan momentum dimana laju perubahan momentum terhadap waktu dalam kerangka acuan berotasi adalah sama
19
dengan resultan gaya total yang bekeja. Selain itu persamaa yang digunakan adalah hukum kekekalan massa atau kontinuitas massa. Pemodelan dengan cara ini dapat mennetukan arah dan kecepatan arus lebih teliti namun penggunaannya akan sangat rumit. Pendekatan yang digunakan dalam metode ini adalah pendekatan metode numerik yang dibantu dengan bantuan super komputer, sehingga dengan menjalankan program ini dapat dilakukan simulasi pola arus suatu perairan pada waktu tertentu dengan memasukan beberapa variabel seperti batimetri, pasang surut, angin dan sebagainya (Nurjaya, 2006).
Gambar 5. Hydrodynamic Current Model 2D (Sumber : www.opendx.org )
20
3. METODOLOGI
3.1 Deskripsi Arus Permukaan Perairan Utara Aceh 5.4o LU-5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT.
Gambar 6. Peta lokasi distribusi stasiun pengambilan data arus dengan menggunakan peta indofull.
Gambar 7. Peta lokasi distribusi stasiun pengambilan data arus dengan menggunakan ODV.
21
Posisi peta perairan utara Provinsi Aceh yang digunakan untuk melihat persebaran arus permukaan berada pada koordinat 5.4o LU-5.7o LU dan 95.01o BT95.53o BT. Wilayah daratan yang tampak dalam peta hanya dalam jumlah sedikit. Secara geofrafis perairan ini berbatasan langsung dengan periairan laut Andaman dan samudera Hindia, sehingga massa air yang mengalami sirkulasi diperairan tersebut umumnya berasal dari samudera Hindia atau laut Andaman atau pergerakan massa air dalam jalur selat malaka menuju utara. Selain itu, wilayah perairan ini juga berbatasan langsung dengan Malaysia dan selat malaka. Sebagaiman diketahui bahwa beberapa wilayah Indonesia bagian utara dan selatan memiliki tipe iklim atau kondisi cuaca yang sangat erat dipengaruhi fenomena monsoon. Fenomena laut-atmosfer ini menentukan arah pergerakan angin di wilayah monsoonal Indonesia (pelemahan ketika melewati ekuator) yaitu berupa angin barat-utara dan selatan-timur. Pergerakan angin dari seperempat penjuruh bumi di atas periaran ini secara langsung mempengaruhi karakter pergerakan arus permukaan (surface current) di wilayah perairan utara provinsi Aceh. Metode Pengolahan Data 3.2.1 Membaca File Data Sumber (*nc dan *txt) Data arus yang diperoleh melalui pengukuran insitu dengan berbagai instrumentasi kelautan seperti DSU (Data Storage Unit), Buoy GPS, RCM atau current meter dan instrumen pengukur arus lainnya diimport kedalam komputer dengan menggunakan software pendukung yang sesuai Data arus dapat diolah ke dalam ODV (Ocean Data View) untuk kepentingan praktis. Selain itu jika terdapat provider yang memberikan data base arus laut, hal ini memungkinkan perolehan
22
data secara otomatis via internet. Setelah diimport di ODV, maka selanjutnya adalah proses penentuan lokasi dan stasiun yang akan diolah datanya. Simpan data-data yang diperoleh dari lokasi dan stasiun tersebut agar dapat diolah di program Surfer 8.0 atau matlab dalam format *txt atau *bln. Langka kerjanya dapat dilihat dalam diagram alir berikut ini: Instrument Pengukur Arus Laut Insitu
Unduh (Download) data Import Data
arus Via Internet
ODV
Penentuan Lokasi dan Koordinat Stasiun
Eksport File Dalam forma *txt Selesai, proses pengeditan di excel Gambar 8. Diagram Alir Pengolahan Data Sumber Diagram Alir di atas dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Import data, data arus dapat diperoleh dari sumber langsung observasi pada wilayah pengamatan atau dapat di unduh langsung dari internet 2. Buka data arus dengan menggunakan bantuan ODV 3. Tentukan lokasi dan batasi posisi kordinatnya, tentukan wilayah yang akan dianalisis dengan menggunakan sistem zoom. 4. Eksport peta, ganti form data menjadi *txt melalui menu export dan export spreadsheet.
23
3.2.2 Merubah komponen arus rectangular (u dan v) menjadi komponen yang memiliki arah (º) dan Kecepatan (misal: cm/s). Berikut adalah langkah-langkah penegerjaan komponen arus (u dan v) menjadi komponen dengan arah (derajat) dan kecepatan (cm/s): 1. Ambil kembali data yang telah diexport pada ODV dalam format *txt dan buka dengan menggunakan Excel. 2. Tabulasikan data di excel dan ambil komponen-komponen penting seperti bujur, lintang, kecepatan zonal dan meridional. 3. Konversi Eastward dan Northward dalam Satuan cgs. Caranya adalah dengan menggunakan faktor konversi ke dalam satuan cms-1. Persamaannya adalah sebagai berikut : cm / s 0.5 * knot *100
4. Resultan kecepatan diperoleh dengan menggunakan aturan phytagoras dimana kecepatan total adalah: c u 2 v 2 cm / s
5. Setelah itu tentukan kuadran arus. Penentuan kuadran arus secara teoritis adalah sebagai berikut : v (+) Kuadran IV
Kuadran I
v Ө = 270 + arctan u u (-)
Ө = 270 - arctan
Ө = 90 - arctan
v u
v u
Ө =90 + arctan
Kuadran III v (-)
Kuadran II
v u
(+) u
24
Algoritma sederhana dalam excel dapat ditulis ebagai berikut: =IF(AND(U konversi>=V konv>=0),"K1",IF(AND(U konv>=0,V konv<0),"K2",IF(AND(U konv<0,V konv<0),"K3",IF(AND(U konv<0,V konv>=0),"K4")))) 6. Penentuan Arah dan Kecepatan Arus. Di Exel Untuk mendapatkan nilai kecepatan dan arah arus maka perlu diketahui nilai dai C dan π (°).
Ambil data mentah *txt dari ODV
Edit data dan ambil komponen penting Konversi Eastward dan Northward dalam Satuan cgs Tentukan kuadran Arus
Tentukan Arah dan Kecepatan Arus
Simpan dalam satu file extensi *bln surfer dan*txt matlab
Gambar 9. Diagram Alir Pengolahan Data Komponen Arus
25
3.3. Metode visualisasi data arus permukaan Dalam visualisasi arus tiap langkah pengerjaan harus diperhatikan dengan teliti karena akan menentukan hasil visualisasi data arus yang akan diolah. Langkah pertama adalah menentukan wilayah seperti yang telah djelaskan diatas. Data yang telah dieksport dari ODV disimpan dalam format *txt. Buka kembali data tersebut dengan menggunakan excel. Ambil komponen longitude, latitude, arah angin zon al dan meridional. Koversi nilai kecepatan dan tetukan arah dengan menggunakan persamaan yang telah dijelaskan di atas. Visualisasi dapat dilakukan dengan menggunakan surfer v.8 dan matlab. Visualisasi dengan menggunakan surfer di awali dengan menentukan poligon daratan dan posisinya. Daratan ini diperoleh dengan cara mendigitasi peta indoful sesuai dengan batas kooridnat yang telah ditentukan. Peta yang telah didigitasi ini kemudiaan disimpan dalam bentuk *bln. Data arah arus dan kecepatan kemudian di gridding dan dilakukan blanking dengan data daratan. Kedua data tetap dipisahkan dalam format *grd dan akhirnya ditampilkan dengan menggunakan vector map kemudian new-2grid vector map. Data daratan ditampilkan dengan base map dan overlay daratan dan data arus. Visualisasi dengan menggunakan matlab, lebih mudah dan cepat dibandingkan surfer. Hal terpenting yang harus diperhatikan adalah modifikasi sintaks. Sintaks yang disesuaikan dengan input data (*txt atau *bln). Berikut adalah pengolahan data dengan menggunakan surfer dan matlab:
26
Olahan ODV Data *txt Edit Menggunakan Excel dan Ambil Komponen Arus Konversi data Arah Arus dan Kecepatan Surfer
Matlab
Digitasi Peta Daratan(Indofull)
Panggil file*m
Save *bln
Modifikasi sintaks
Gridding Keepatan Arus*bln dan Arah*bln
Panggil file input (*txt atau *bln)
Blanking Data Arus dan Kecepatan
Visualisasi
Tampilkan data yang telah diblanking
Tambahkan Legenda dan Skala
Overlay dengan base map Visualisasi Tambahkan Legenda dan Skala
Gambar 10. Diagram Alir Pengolahan Visualisasi Arus
27
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU-5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT (Surfer v.8)
Gambar 11. Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT
28
4.2 Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU-5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT (Matlab)
Gambar 12. Arus Permukaan Perairan Utara Aceh Koordinat 5.4o LU- 5.7o LU dan 95.01o BT- 95.53o BT
29
4.3 Pembahasan Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat bahwa arus permukaan di perairan utara provinsi Aceh pada koordinat 5.4o LU- 5.7o LU dan 95.01o BT95.53o BT mayoritas mengalir kearah timur laut dan memiliki nilai kecepatan arus rata-rata pada selang 30 cm/s sampai 380 cm/s. Rata-rata kecepatan perairan tersebut sebesar 35.2348 cm/s dimana nilai ini dihitung berdasarkan seluruh datadata yang telah dikonversi dan ditentutakan resultannya. Dari nilai sebaran tersebut maka dapat digolongkan bahwa arus perairan Aceh utara pada periode pengamatan tersebut adalah arus dengan kecepatan rendah. Arus permukaan di Aceh sangat dipengaruhi oleh sistem angin monsoon yang berhembus melintasi perairan Aceh. Menurut Tjasjono (1999), angin monsoon yang melintasi wilayah Indonesia dominan adalah monsoon Asia dan Australia. Wilayah Indonesia ujung bagian timur dan barat di atas ekuator sangat kuat dipengaruhi oleh angin ekuator. Monsoon Asia identik dengan pergerakan massa udara melintasi perairan dari arah barat sedangkan monsoon Australia identik dengan pergerakan angin timur yang kering (tidak membawa uap air). Arus permukaan utara Aceh dipengaruhi oleh arah pergerakan monsoon yang umumnya hanya berlangsung 3 bulan tiap fasenya. Dari hasil plotting arus di atas kita dapat melihat pola kecenderungan arus berasal dari barat, dengan asumsi variabel lain dianggap konstan maka kita dapat menduga bahwa arus tersebut dipengaruhi oleh angin baratan atau musim barat. Kesimpulan ini tidak berarti mutlak karena harus dibuktikan terlebih dahulu, faktor gradien salinitas perairan dan pergerakan skala besar massa air dari samudera Hindia (saat terjadi slope) menuju perairan Indonesia yang dapat menjelaskan mengapa pergerakan arus permukaan laut Aceh terjadi dengan pola seperti ini.
30
Selain itu faktor lokal yang mempengaruhi arah pergerakan arus juga harus dianalisis seperti bentuk topografi pantai dan batimetri. Hasil plotting atau visualisasi arus diatas memberikan hasil yang berbeda antara software surfer v8 dan matlab.Penggunaan software surfer memberikan gambaran yang lebih baik jika dibandingkan dengan software matlab. Resolusi dan bentuk kontur daratan atau garis pantai yang terdapat pada sofwtare matlab tidak sejelas dan sedetail dengan hasil visualisasi yang terdapat pada software surfer. Namun. Penggunaan perangkat matlab jauh lebih sederhana dan cepat dibandingkan dengan menggunakan surfer. Aplikasi visualisasi arus, sangat bermanfaat untuk mengetahui arah pergerakan sedimen, bahang dan hasil tangkapan ikan. Pengunaan perangkat yang tepat dan sesuai dalam proses visualisasi akan memberikan informasi yang akurat dan aplikatif. Arus permukaan perairan utara Aceh menggambarkan bahwa arah pergerakan massa air dalam skala besar dominan menuju timur laut atau timur.
31
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Pola arus permukaan pada perairan utara Aceh mayoritas mengalir kearah timur laut dan memiliki nilai kecepatan arus rata-rata pada selang 30 cm/s sampai 380 cm/s. Rata-rata kecepatan perairan tersebut sebesar 35.2348 cm/s sehingga dapat digolongkan bahwa arus perairan Aceh utara pada periode pengamatan tersebut adalah arus dengan kecepatan rendah. Jika dianalisis pola arus permukaan perairan utara Aceh dari beberapa titik stasiun maka kecenderungan arus adalah berasal dari barat, dengan asumsi variabel lain dianggap konstan maka kita dapat menduga bahwa pergerakan arus tersebut dipengaruhi oleh angin baratan atau musim barat. Kesimpulan ini tidak berarti mutlak karena harus dibuktikan terlebih dahulu, faktor gradien salinitas perairan dan pergerakan skala besar massa air dari samudera Hindia dan faktor lokal. Kelebihan dari metode visualisasi arus permukaan yaitu dapat mengetahui secara langsung bagaimana pola pergerakan dan kecepatan resultan rataan massa air dalam suatu wilayah yang ditinjau dari tiap stasiun pengamatan. Kelemahannya adalah tidak dapat menampilkan perubahan pergerakan arus berdasarkan waktu, jika analisis yang diinginkan adalah mengetahui pola perubahan gerak arus tiap waktu maka pembuatan stick plot arus sangat dibutuhkan dalam kasus ini. Pengolaan data arus dengan menggunakan MATLAB lebih akurat karena software ini memiliki bahasa program tingkat tinggi. Namun kekurangan dari MATLAB adalah cara pengerjaan yang relatif lebih sulit dibandingkan dengan menggunakan Surfer karena software ini berjalan diatas bahasa program atau sintaks. Dalam bekerja dengan Surfer, kendala atau kelemahan yang rentan akan
32
kesalahan adalah ketika melakukan digitasi, dan pemahaman prosedur griding dengan jelas sehingga peta dan vektor arusyang dihasilkan akan baik. Kelebihan surfer adalah pada proses pengerjaan dan penggunaan Surfer relatif mudah dibandingkan dengan MATLAB. Hasil visualisasi dengan menggunakan surfer memberikan hasil tampilan yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan matlab karena resolusi yang terdapat pada matlab untuk visual lebih rendah dibandingkan yang terdapat pada surfer.
5.2 Saran Dalam pengolahan data arus dan kecepatan sebaiknya menggunakan software yang sesuai dengan tujuan dari penelitian atau pengamatan. Penggunaan surfer dalam visualisasi lebih baik dibandingkan dengan matlab yang memiliki resolusi rendah. Dalam analisis selanjutnya diperlukan pembuatan stick plot agar dinamika arus menurut waktu dapat diketahui dengan pasti.
33
DAFTAR PUSTAKA
[Anonim]. 2009. Buoy. http://www.pmel.noaa.gov . [Bogor, 10 November 2009]. [Anonim]. 2009. Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Online. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/424354/ocean-current. [Bogor, 10 November 2009]. [Anonim]. 2009. Hydrodynamic Current Model 2D. www.opendx.org. [Bogor, 10 November 2009]. [Anonim].
2009.
Ocean
currents.
http://www.waterencyclopedia.com/ocean
currents/. [Bogor, 10 November 2009]. Brown, J, A. Colling, D. Park, J. Philips, D. Rothery, dan J. Wright. 1989. Ocean Circulation. The Open University. Published In Assosiation with Pergamon Press. Gross, M. 1972. Oceanography sixth edition. New Jersey : Prentice-Hall.Inc. Nurjaya, I. W . 1996 . Penuntun Praktikum Dasar-Dasar Oseanografi. Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi . Institut Pertanian Bogor . Bogor. Pond, S dan G.L Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography, 2th edition. Pergamon Press. Pusttekom. 2009. Gerakan Air Laut Dan Kualitas Air Laut. http://125.163. 204.22/e_books/modul_online/geografi/. [Bogor, 10 November 2009]. Wyrkti, K. 1961. Physical Oceanography of South East Asian Water. Naga Report. Vol 2. Scripps Institution of Oceanography. The University of California. La Jolla. California. 195 p.
34
LAMPIRAN
Lampiran I: Visualisasi Arus dengan Surfer
1. Buka ODV, kemudian open data arus Indonesia ekstensi *var.
2. Tentukan wilayah yang akan dipilih dengan cara zoom, dan display option kemudian atur domain.
35
3. Simpan file dalam ekstensi *txt dengan cara , export-ODV spreadsheet dan save. 4. Buka excel, tentukan komponen arus dan konversi nilainya
5. Masukan data kecepatan dan arah ke dalam sheet yang terdapat dalam surfer, kemudian dalam format *bln.
6. Gridding data arah dan kecepatan arus. Simpan dalam format masing-masing *bln. Sebagai contoh grid data kecepatan dan arah satu per satu : Grid-Data-Buka Data dari *.bln- OK
7. Buka Peta Indofull, tentukan batas peta dengan cara properties, dan tentukan limit, kemudian digitasi peta dengan cara properties-limits.
36
8. Balnking data arus dan kecepatan *bln dengan data peta daratan dengan cara Grid-Blank. Kemudian simpan kembali data tersebut dan tampilkan hasil blanking tersebut dengan menu vector map-new-2grid vector map. Kemudian overlay.
9. Atur skala peta dan legenda
37
2. Visualisasi Arus dengan Matlab 1. Sediakan data input *txt yang terdiri dari longitude, latitude, arah dan kecepatan arus.
2. Modifikasi sintaks pada file *m,s sesuiakan dengan posisi lintang dan bujur.
%Program membuat visualisasi angin permukaan dalam tampilan vektor %Memanggil data garis pantai load coast %Menentukan batas peta/wilayah axesm('eqaconic','MapLatLimit',[3 6],'MapLonLimit',[90 98]) framem; plotm(lat,long) %menentukan posisi vektor/stasiun dalam (lintang,bujur) load matlab.txt lat0=matlab(:,2); %lintang lon0=matlab(:,1); %Bujur %Besarnya komponen vektor (u,v) uA=matlab(:,3); %u=-uA % perlu dikali (-) karena angin datang dari vA=matlab(:,4); %v=-vA % perlu dikali (-) karena angin datang dari quiverm(lat0,lon0,uA,vA,'r') grid on
38
3. Eksekusi file, Jalankan proses
4. Jika ingin menampilakan garis pantai rubah range derajat lintang dan bujur. Atur lagenda.
