ANALISIS ARUS PASANG SURUT HASIL MOORING ADCP (ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Arus Pasang Surut Hasil Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Oktober 2013 Ferdy Gustian Utama NIM C54090027
ABSTRAK FERDY GUSTIAN UTAMA . Analisis Arus Pasang Surut Hasil Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera. Dibimbing oleh AGUS S. ATMADIPOERA. ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) merupakan salah satu instrumen yang digunakan untuk perekaman pergerakan (arah dan kecepatan) dari arus laut. Perekaman dilaksanakan selama dua tahun yakni dari Juli 2010 hingga Desember 2012 di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman yang diolah dan dianalisis dalam studi ini adalah data perekaman 26 Juli 2010 hingga 27 September 2010. Penelitian ini bertujuan menganalisis pasang surut, arus pasang surut, serta hubungan keduanya yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman diolah dan dianalisis menggunakan perangkat lunak MATLAB dengan metode analisis hamonik Least Square Fit. Pengolahan data terdiri dari penggambaran grafik vektor (stick plot) dari data arus, penentuan tipe pasang surut serta komponen harmoniknya, penentuan komponen harmonik arus pasang surut, dan hubungan antara pasang surut dan arus pasang surut yang terjadi. Tipe pasang surut yang terjadi adalah campuran dominan ganda dengan nilai bilangan Formzahl 0.68. Nilai tunggang pasut (tidal range) Laut Halmahera sebesar 120.6 cm. Rata-rata arus bergerak menuju utara saat pasang dan menuju barat saat surut. Saat memasuki periode flood (arus pasut saat pasang) pergerakan arus umumnya mengarah ke utara, sedangkan pada periode ebb (arus pasut disaat surut) arus bergerak ke barat. Kata kunci: Arus, Pasang surut , Arus Pasut, Komponen Harmonik, Elips pasut
ABSTRACT FERDY GUSTIAN UTAMA . Tidal Current Analysis from Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) in the Halmahera Sea. Supervised by AGUS S. ATMADIPOERA ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) is an instrument used for recording the movement (direction and velocity) of sea current. Data recording was held for two years from July 2010 until December 2012 in the Halmahera sea. Recorded data that was processed and analyzed for this study is data recording from 26 July 2010 to 27 September 2010. Research goal is to analyze tides, tidal current, and relation between tide and tidal current in Halmahera Sea. Then data processed and analyzed by MATLAB with Harmonic Analyzed Least Square method . Processing of data consists of graphic depictions from current vector (stick plot), tide type and harmonic constituent determined, harmonic constituent of tidal current determined, and relation between tide and tidal current occur. Tide type is mixed tide prevailing semidiurnal with a Formzahl value 0.68. The tidal range of Halmahera sea is 120.6 cm. The avarage movements of current were northward during high tide period and westward during low tide. When flooding occur the current was going to the north, while ebb occur the current was going to the west. Key word : Current, Tide, Tidal Current, Harmonic Constituent.
ANALISIS ARUS PASANG SURUT HASIL MOORING ADCP (ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan pada Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
ludul Skripsi: Analisis Arus Pasang Surut Basil Perekaman ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Balmahera Nama : Ferdy Gustian Utama : C54090027 NIM
Disetujui oleh
us S. Atmadi oera DESS Pembimbing
Tanggal Lulus:
[2 7 SEP2013
Judul Skripsi : Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera Nama : Ferdy Gustian Utama NIM : C54090027
Disetujui oleh
Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir I Wayan Nurjaya, MSc Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk mendapatkan kelulusan dan gelar sarjana. Tema yang diangkat dalam skripsi ini mengenai pergerakan arus laut dengan judul Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam penyelesaian skripsi ini. Terima kasih penulis haturkan juga terutama untuk Ayah dan Ibu penulis yang menjadi inspirasi dan selalu menyemangati, kepada seluruh sahabat ITK angkatan 46, kepada rekan-rekan di Laboratorium Oseanografi fisika dan Laboratorium Data Processing Oseanografi ITK atas sarannya dalam pengolahan data. Ungkapan terima kasih juga tidak lupa disampaikan kepada seluruh rekan-rekan FPIK atas segala doa dan dukungan. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Ferdy Gustian Utama
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian METODE Waktu dan Tempat Penelitian Sumber dan Pre-processing Data Diagram Alir Penelitian Pengolahan dan Analisis Data Vektor Arus Data Pasang Surut dan Perhitungan Pemisahan Arus Total Analisis Harmonik Metode Least Square Fit Selang Kepercayaan Ellips Arus Pasang Surut HASIL DAN PEMBAHASAN Pasang Surut Laut Halmahera Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total Arus Pasang Surut Halmahera Elips Komponen Arus Pasang Surut Hubungan Pasang Surut dengan Arus Pasang Surut KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
vi vi vi 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 7 7 8 8 11 13 16 18 20 20 20 20 22 25
DAFTAR TABEL 1 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode Juli - Agustus 2 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode Agustus - September 3 Nilai Amplitudo dan Fase komponen harmonik pasang surut di Laut Halmahera 4 Nilai posisi air per periode bulan 5 Nilai mayor aksis, minor aksis, inklinasi, dan fase dari setiap komponen harmonik arus pasut di Laut Halmahera
9 9 10 11 15
DAFTAR GAMBAR 1 Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut 2 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan JuliAgustus 2010 3 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan AgustusSeptember 2010 4 Siklus satu hari pasut 5 Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli - 26 Agustus 2010 6 Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus 2010 - 27 September 2010 7 Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu 8 Signifikan komponen dari arus pasang surut halmahera 9 Elips komponen harmonik semidiurnal 10 Elips komponen harmonik diurnal 11 Elips komponen harmonik komponen shallow water 12 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Juli - Agustus 2010 13 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Agustus - Sepetember 2010
3 8 9 10 12 12 14 15 16 17 18 19 19
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4
Nilai Keluaran Komponen Harmonik Menggunakan MATLAB T_Tide Peta lokasi Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) Konfigurasi ADCP Script Matlab program T_tide
22 24 24 25
PENDAHULUAN Latar Belakang Arus adalah bentuk pergerakan massa air laut dari suatu tempat ke tempat lainnya yang dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti tiupan angin, perbedaan densitas massa air, gaya gravitasi, dan gerakan seismik. Tiupan angin akan mengakibatkan terjadinya pergerakan arus laut di wilayah permukaan perairan atau di lapisan mixed layer, sedangkan perbedaan densitas akan mengakibatkan pergerakan arus di wilayah perairan yang lebih dalam. Arus yang terjadi di laut dibagi menjadi arus pasang surut serta arus residu (Paugh 1996). Arus pasang surut yang selanjutnya disebut arus pasut didefinisikan sebagai arus yang dipengaruhi oleh pergerakan pasang surut laut sedangkan arus residu adalah arus yang dipengaruhi oleh faktor-faktor di luar pasang surut laut. Fenomena arus yang dibangkitkan oleh pasang surut umumnya sangat berpengaruh di wilayah perairan dangkal (pantai). Hal ini disebabkan pada perairan pesisir pantai pasut yang terjadi adalah akibat koosilasi dari perairan lepas, sedangkan pada lautan terbuka pasang surut yang terjadi dibangkitkan oleh gaya-gaya gravitasi eksternal (Paugh 1996). Arus pasut yang umumnya dipelajari adalah arus pasut yang terjadi di wilayah pesisir atau wilayah perairan pantai namun untuk arus pasut yang terjadi di wilayah perairan lepas pantai (perairan terbuka) masih belum banyak dilakukan penelitian dan analisisnya. Menurut (Hatayama et al. 1996) penelitian yang berupa pengukuran langsung diwilayah laut Indonesia masih sangat sedikit. Analisis yang tepat untuk mengungkap karakter dan sifat dari arus pasut mutlak diperlukan. Beberapa metode yang telah dikembangkan seperti metode analisis non harmonik, metode analisis komponen harmonik, dan metode respon dapat digunakan dalam membantu menganalisis fenomena arus pasang surut. Salah satu metode analisis yang umum digunakan adalah metode analisis komponen harmonik. Metode yang dikembangkan berdasarkan superposisi berbagai gelombang komponen pasang surut ini telah menjadi acuan umum dan banyak digunakan oleh peneliti kelautan (Ali et al. 1994). Metode analisis ini dapat dikembangkan dan digunakan untuk menganalisis arus pasut di wilayah perairan terbuka. Laut Halmahera merupakan salah satu wilayah perairan terbuka di Indonesia yang dipengaruh oleh Arus Lintas Indonesia (ARLINDO) atau sering disebut dengan Indonesian Throughflow. Menurut (Hassanudin 1998), Laut Halmahera merupakan pintu ketiga masuknya masssa air ARLINDO dari Samudra Pasifik. Massa air dari Pasifik Selatan yang dibawa oleh New Guinea Coastal Current sebagian langsung menuju ke wilayah Laut Halmahera yang selanjutnya menuju Laut Seram dan Cekungan Aru. Di daerah ini terjadi percampuran dengan massa air dari laut Banda. Kajian terhadap Laut Halmahera yang memegang peranan dalam pergerakan ARLINDO perlu dilakukan secara berkelanjutan sehingga dari pengkajian tersebut didapatkan rujukan dalam mengetahui dan memprediksi fenomena-fenomena oseanografi yang terjadi. Tujuan Penelitian Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk : 1. Menganalisis komponen pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera
2 2. 3.
Menganalisis komponen arus pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera menggunakan metode Analisis Harmonik Menganalisis keterkaitan antara pasang surut dengan arus pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Data yang diolah dan dianalisis pada penelitian ini adalah data hasil perekaman alat ADCP yang disertakan dalam pelayaran INDOMIX dengan interval waktu dua bulan terhitung dari tanggal 26 Juli 2010 - 27 September 2010 berlokasi diwilayah perairan Laut Halmahera dengan koordinat 129.03 E dan 0.07 N. Kegiatan peletakan (deployment) ADCP dilakukan pada tanggal 12 Juli 2010 dan diangkat (recovery) pada tanggal 7 desember 2012 Kegiatan pengolahan data serta analisis dilaksanakan di Laboratorium Oseanografi Fisika, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB dari tanggal 01 Maret 2013 hingga 15 Mei 2013. Sumber dan Pre-processing Data Data yang digunakan merupakan data cell pertama hasil perekaman ADCP pada pada satu titik koordinat dengan kedalaman penempatan ADCP berkisar 740 meter dibawah permukaan laut. Cell pertama terletak sekitar 32 meter di atas ADCP sehingga arus yang terekam berada pada kedalam berkisar 700 meter. ADCP ini memiliki bin size sebesar 16 meter, blank zone sebesar 24 meter dengan jumlah bin sebanyak 37 cell. Perekaman dilakukan setiap satu jam. Menurut Godin (1987) data perekaman yang dilakukan dengan interval per satu jam cukup merepresentasikan informasi dari arus yang direkam Sebelum pengolahan dan analisis dilakukan data hasil perekaman ADCP akan melewati tahapan pre-processing yang terdiri dari transfer data dari ADCP, koreksi orientasi, koreksi deklinasi lokal, serta koreksi eror (Atmadipoera et al. 2013). Transfer data adalah kegiatan mengunduh data dari instrumen ke PC pengolah. Kegiatan ini termasuk mengkonversi data menjadi format NetCDF (Network Common Data Format) dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB dibantu dengan program ADCP toolbox. Selanjutnya data dikoreksi orientasi. Toolbox yang digunakan akan secara otomatis melakukan pengecekan terhadap orientasi dari data. Koreksi deklinasi kemudian dilakukan untuk mengoreksi data akibat pengaruh medan magnetik bumi. Sedangkan koreksi eror terdiri dari ensemble trimming dan severely tilted ADCP. Ensemble trimming adalah proses menghilangkan ansamble pada bagian akhir data sedangkan severely tilted ADCP adalah proses pengoreksian data bin ADCP yang eror akibat pengaruh hewan bentik perairan yang menempel pada sensor ADCP (Cote et al. 2011). Kegiatan pre-processing data merupakan kegiatan yang dilaksanakan oleh operator dan tidak termasuk kedalam kegiatan pengolah dan analisis data dalam penelitian ini.
3 Diagram Alir Penelitian Penelitian yang dilakukan ini digambarkan dalam diagram alir berikut Data ADCP (.mat)
Data Fluktuasi tekanan Tekanan/kedalaman Harmonik analisis Jenis pasut serta nilai amplitudo dan fase
Data Arus (komponen U dan V)
Grafik Vektor Pemisahan arus Analisis arus pasut dengan analisis harmonik
Nilai Komponen
Elips Komponen Harmonik
Grafik elips komponen harmonik arus pasut
Analisis keterkaitan
Karakteristik pasut dan arus pasut
Gambar 1. Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut Pengolahan dan Analisis Data Vektor Arus Data perekaman arus merupakan data vektor yang memiliki besaran arah dan kecepatan sehingga untuk mempermudah identifikasi dan analisis arah serta kecepatan dari data vektor digunakan Grafik Vektor (Stick Plot). Grafik vektor yang dihasilkan berbentuk garis. Panjang garis mewakili kecepatan dari arus, sedangkan kemiringan garis mewakili arah dari pergerakan arus. Penggambaran grafik vektor (stick plot) untuk data arus umumnya menggunakan konvensi oseanografi dimana plot yang dihasilkan menggambarkan kemana arah pergerakan dari arus tersebut (Emery dan Thomson 2004). Grafik vektor yang ditampilkan relatif terhadap sumbu utara bumi dan ditampilkan dengan interval setiap jamnya sesuai dengan interval perekaman data. Pembuatan grafik vektor dari data perekaman menggunakan Timeplt Matlab Toolbox dengan modifikasi. Toolbox yang dibuat oleh Rich Signell akan memplot data time series dengan axis di sumbu X berupa data waktu dalam format Gregorian Time.
4
Data Pasang Surut dan Perhitungan Pasang surut yang berasal dari pengukuran pada wilayah basin laut dalam secara langsung dibangkitkan oleh gaya gravitasi eksternal yang umumnya berasal dari benda-benda langit (Paugh 1996). Pasang surut tersebut akan mengakibatkan fluktuasi dari tekanan di kolom perairan. Untuk mendapatkan harga pasang surut dari fluktuasi perubahan tekanan kedalaman di kolom perairan, nilai tekanan perlu dirata-ratakan terlebih dahulu. Hal ini bertujuan mendapatkan nilai acuan, selanjutnya nilai-nilai perubahan kedalaman tersebut dikurangkan dengan nilai acuan yang telah didapat. Data pasang surut yang didapatkan dari fluktuasi tekanan kedalaman di kolom perairan selanjutnya dianalisis tipe pasang surutnya serta nilai komponen harmoniknya. Nilai harga pasang surut yang telah didapatkan kemudian di plot dalam suatu grafik deret waktu. Grafik deret waktu yang ditampilkan menggunakan axis sumbu X berupa nilai deret waktu (tanggal, bulan, tahun), sedangkan nilai pada aksis sumbu Y adalah nilai elevasi pasang surutnya (dalam satuan cm). Keseluruhan data ditampilkan yang didapatkan ditampilkan kedalam grafik sehingga terlihat pola pasang surut yang terjadi sesuai dengan interval perekaman data. Data pasang surut yang telah didapat kemudian diolah dan dihitung nilai tunggang pasutnya. Nilai tunggang pasut merupakan perbedaan antara puncak pasang tertinggi disaat pasut purnama dengan air surut terendah disaat pasut perbani (Indaryanto 2013). Perhitungan air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan air surut terendah disaat pasut perbani didasarkan pada komponen harmonik pasutnya. Pemisahan Arus Total Analisis harmonik dengan metode least square merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan komponen arus total (observed) menjadi arus pasang surut (astronomic) dan arus residu (residual). Pemisahan arus total ini menggunakan bantuan World Current Matlab yang dikembangkan oleh John. D. Boon. Model harmonik didapatkan dari suatu asumsi bahwa pergerakan pasang surut atau arus pasut dapat direpresentasikan oleh penjumlahan dari konstantanya. Setiap konstanta mewakili suatu nilai osilasi yang dikenal dengan frekuensi astronomis (frequency of astronomical origin). Respon dari perairan laut terhadap pergerakan benda langit sangat dipengaruhi oleh gaya-gaya gravitasi yang bekerja sehingga ketepatan model harmonik yang dikembangkan akan dipengaruhi oleh frekuensi astronomisnya serta gaya gravitasi benda langit (Boon 2004). Persamaan model harmonik yang digunakan untuk memprediksi arus pasang surut adalah sebagai berikut ()
∑
(
) (1)
dimana t = waktu (jam), h(t) = prediksi dari arus pasut saat t, h0 = nilai rata-rata dari arus, fj = kostanta akibat faktor pergerakan bulan, Hj = rata-rata nilai amplitudo untuk kosntanta harmonik yang dikibatkan oleh siklus pergerakan bulan selama 18.6 tahun, kj = fase kostanta harmonik, dan m =kostanta yang digunakan. Untuk mendapatkan nilai kostanta yang dibutuhkan dalam membangun model harmonik, maka dibutuhkan suatu metode yang dinamakan Metode Least Square untuk analisis harmonik (Harmonic Analysis by the method of least square). Metode Least
5 Square akan menghasilkan suatu nilai minimum dari selisih jumlah kuadrat dari suatu nilai observasi dengan panjang n sehingga persamaan (1) akan dapat ditulis sebagai berikut.
( t)
∑
∑
( t)
n ( t)
(2)
Untuk menentukan nilai dari variabel A0, Aj, Bj maka digunakan persamaan umum taksiran matriks least square yakni pada persamaan (3) [ ] [
]- [
]
(3)
Dimana [C] bernilai 2m + 1 x 1 vektor dari variabel yang tak diketahui. [SSX] = [X][X] dan [SSY]= [X][Y]. Nilai [X] adalah sebagai berikut. t t t
[ ]
n t n t n t n t
t [
tn
n
t t t t tn
tn
n n n
t t t t tn ]
dan [Y] = [h1 h2 h3 ... hn] adalah matriks vektor yang berisi n observasi. Nilai yang didapatkan dari persamaan (1) adalah nilai dari kecepatan arus pasut. Untuk mendapatkan nilai kecepatan dari arus residual maka dapat dilakukan dengan mengurangkan nilai kecepatan arus total dengan nilai kecepatan arus pasut sehingga didapatkan nilai dari arus residualnya. Analisis Harmonik Metode Least Square Fit Dasar dari analisis harmonik adalah mengasumsikan bahwa variasi dari pasut dapat direpresentasikan kedalam bilangan N , dari persamaan n
n t- n
(4)
dimana adalah nilai amplitudo, adalah phase lag dari pasut setimbang, 0 adalah kecepatan angular ( ). Kecepatan angular ( ) ditentukan oleh pengembangan nilai pasut seimbang kedalam bentuk harmonik (persamaan 5) n
a
b
(5)
Phase lag didefinisikan sebagai nilai relatif dari fase harmonik dengan fase pasut setimbang dimana kedua berada dalam kecepatan angular yang sama (Paugh 1996). Selanjutnya formula dari persamaan pasut setimbang yang telah dikembangkan oleh Doodson dalam bentuk skema aljabar kompleks diperluas kembali dengan menggunakan analisis Fourier sehingga didapatkan spesies atau jenis dari konstanta harmonik pasang surut. Least square fit merupakan salah satu metode fiting data yang digunakan dalam analisis harmonik komponen pasang surut. Fitting adalah suatu proses pencocokan data sehingga penggambaran visual dari data hasil observasi mendekati kesesuaian. Metode least square fit mengenal istilah Sum of Square Error (SSE) , Sum of Square Total (SST) dan Sum of Regression (SSR). SSE adalah variansi total yang tidak dijelaskan atau diperhitungkan dalam model regresi linear yang kita bentuk, SST adalah variasi
6 dari data, dan SSR adalah jumlah variasi yang dihitung dari model regresi yang kita buat (Emery dan Thomson 2004). SSE = SST – SSR
(6)
dimana; SST = ∑
(
̅ ) ; SSR = ∑
(̂
̅ )
(7)
dari persamaan di atas kita dapat menentukan garis regresi dari populasi yang tak bias. Pada metode analisis harmonik pasang surut, metode least square fit merupakan metode yang mampu memberikan nilai amplitudo serta fase dari komponen harmonik pasut (Boon 2006). Bila diberikan suatu frekuensi bernilai M dari komponen harmonik, data deret waktu x(tn), n=1,2,...,N maka dapat kita kembangkan kedalam formula
( tn ) ̅ ∑
(
tn
)
tn
(8)
dimana x(t) adalah rata-rata nilai dari perekaman, xr adalah porsi residual dari data deret waktu, tn nΔ , dan Cq,fq, dan Φq adalah berturut-turut kostanta dari amplitudo, frekuensi, dan fase. Nilai amplitudo dan fase yang akan dicari dapat diformulasikan kedalam bentuk formula berikut. , (Nilai amplitudo dari komponen frekuensi) tan-
, (Nilai fase dari komponen frekuensi)
(9)
Analisis least square juga bertujuan untuk mengurangi nilai varians (e2) dari residual data deret waktu berdasarkan persamaaan (10). ∑n
(tn )
{ (tn ) - ̅
∑n
∑
tn }
(10)
dan data waktu pencuplikan yang benar (Σ ) dirumuskan sebagai ∑ (tn ) ∑ [
∑[
(
(
tn )
)
n
tn )]
n
n
n
] (11)
Menurut Ali et al. (1994), dari persamaan-persamaan matematis yang diturunkan melalui least square maka dapat dengan mengabaikan faktor-faktor meteorologis maka kita dapat menuliskan persamaan elevasi pasang surut fungsi dari waktu kedalam persamaan (11) h(tn ) dimana;
∑
tn - )
(12)
7 ( )
= elevasi pasang surut fungsi dari waktu = mean sea level = Amplitudo tiap komponen pasut = periode komponen = waktu ke –n = Fase tiap komponen pasut. Perolehan nilai komponen harmonik menggunakan bantuan T_tide Matlab Toolbox yang dikembangkan oleh R. Pawlowicz. Selang Kepercayaan Selang kepercayaan dalam analisis harmonik komponen pasang surut yang menggunakan metode least square merupakan suatu nilai yang menyatakan seberapa sesuai estimasi dari nilai komponen pasut yang dihasilkan. Penentuan selang kepercayaan terdiri dari dua langkah yakni pertama adalah membentuk estimasi karakter dari komponen non pasut. Selanjutnya nilai estimasi ini dikonversi kedalam interval kepercayaan sebagai standar parameter melalui pemetaan non linear maupun linear (Pawlowicz et al. 2002). Analisis linear merupakan metode yang digunakan untuk menetukan nilai selang kepercayaan hasil konversi dari eror yang dihasilkan oleh amplitudo cosinus/sinus menjadi eror yang dihasilkan oleh parameter elips pasang surut. Proses konversi karakteristik dari residual noise kedalam parameter standar (amplitudo dan fase) dapat diselesaikan dengan menggunakan analisis linear. Anggap kita memiliki komponen k e dian ξ = F(Ak,Bk) sebagai fungsi non linear dari parameter baik amplitudo ataupun fase. Kemudian bila {Ak,Bk} adalah variable bebas tak eri a , a a i a dapa ene an e i a i linear dari andar er r ξ dala persamaan (13) (
)
(
)
(13)
Dari nilai eror yang dihasilkan dari estimasi analisis linear maka akan terdapat nilai SNR (Signal to Noise Ratio). Nilai SNR adalah nisbah antara nilai amplitudo dengan eror amplitudo yang kemudian dikuadratkan. Nilai SNR ini akan menggambarkan seberapa signifikan suatu komponen atau kostanta harmonik berperan.
Ellips Arus Pasut Data yang diberikan dalam penelitian ini memiliki komponen utara selatan (V) dan komponen Timur Barat (U), kemudian dilakukan konversi kedalam diagram Car e ian dengan enen an erlebi da l ara (θ) dan e epa an ( ). a tan √
(
)
(
)
( t- u)
(14) ( t- )
(15)
Persamaan (14) kemudian diubah kedalam bentuk persamaan (15) dengan menggunakan identitas cosinus.
8 (
- )
t- u
[
(15) u
-
]
(16)
Nilai dari mayor aksis merupakan turunan dari persamaan (15) dan (16) serta menggambarkan kecepatan maksimal arus. a
(
)
(17)
)
(18)
dan nilai dari minor aksis adalah sebagai berikut (
Nilai adalah suatu variabel yang menyederhanakan persamaan (16). Nilai juga menggambarkan rasio dari dimensi U dan V dalam cartesian. Nilai dari eksentrisitas elips adalah sebagai berikut a a
-
n
(19)
n
HASIL DAN PEMBAHASAN Pasang Surut Laut Halmehera Pola pasang surut yang berasal dari perhitungan fluktuasi tekanan kedalaman disajikan kedalam grafik pada gambar 2. Pola pasang surut yang ditampilkan adalah pola pasang surut per bulan yakni pola pasang surut pada periode pertama (26 Juli 2010 hingga 26 Agustus 2010) dan periode kedua (27 Agustus 2010 hingga 27 September 2010). Keterangan : Kuartal Pertama (neap tide) Bulan Purnama (spring tide) Kuartal Ketiga (neap tide) Bulan Baru (spring tide)
Gambar 2. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Juli-Agustus 2010 Pada periode bulan Juli-Agustus terjadi dua periode pasut perbani (neap tide) dan pasut purnama (spring tide). Grafik pasut pada Gambar 2 menunjukkan bahwa selisih air pasang tertinggi dengan air surut terendah terjadi pada periode pasut purnama
9 pertama yakni periode 4 Agustus hingga 11 Agustus 2010 dengan nilai selisih mencapai 101. 07 cm. Nilai pasang dan surut dari pasut purnama dan pasut perbani pada periode bulan Juli hingga Agustus disajikan dalam tabel 1. Tabel 1. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode JuliAgustus Pasang Tertinggi Surut Terendah Periode Pasut Periode Tanggal (cm) (cm) 4 Agustus - 11 Agustus 49.78 -52.01 Pasut Purnama 19 Agustus - 26 Agustus 37.65 -42.83 27 Juli - 3 Agustus 24.44 -12.29 Pasut Perbani 12 Agustus - 18 Agustus 22.63 -17.67 Periode bulan Agustus hingga September juga terjadi dua siklus pasut perbani dan pasut purnama. Pola pasang surut periode Agustus hingga September 2010 disajikan dalam grafik pada gambar 3. Keterangan : Kuartal Pertama (neap tide) Bulan Purnama (spring tide) Kuartal Ketiga (neap tide) Bulan Baru (spring tide)
Gambar 3. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Agustus – September 2010 Periode Agustus hingga September selisih tertinggi antara air pasang tertinggi dan air surut terendah mencapai 88.66 cm yang terjadi pada siklus pasut purnama pertama (3 September hingga 10 September). Tabel 2 menunjukkan nialai dari nilai air pasang tertinggi dan surut terendah dari siklus pasut perbani dan purnama pada periode Agustus hingga September Tabel 2. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode Agustus – September Pasang Tertinggi SurutTerendah Periode Periode Tanggal (cm) (cm) Pasut 3 September - 10 September 42.06 -46.6 Pasut Purnama 19 September - 24 September 46.51 -33.37 27 Agustus 2 September 29.15 -16.16 Pasut Perbani 11 September - 18 September 20.14 -29.7
10
b)
Ketinggian (cm)
a)
ketinggian (cm)
Pada satu hari siklus pasang surut selama periode pasut perbani rata-rata waktu yang dibutuhkan dari surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah antara 6 hingga 7 jam. Saat periode pasut purnama rata-rata waktu yang dibutuhkan dari surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah antara 6 hingga 7 jam. Grafik siklus satu hari dari periode pasut perbani dan pasut purnama ditampilkan pada gambar 4. Kesimetrisan pasang surut terjadi baik saat pasang purbani maupun pasang purnama. Hal ini menggambarkan waktu yang dibutuhkan untuk transisi dari air pasang menuju air surut adalah sama. Hal ini dapat diakibatkan pasang surut terjadi di lepas perairan sehingga tidak banyak terpengaruh oleh kondisi geografis seperti pada wilayah estuari (Surbakti 2012). 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60
60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
jam ke-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
jam ke-
Gambar 4. (a) Siklus satu hari pada periode Pasut Perbani (1 Agustus 2010). (b) Siklus satu hari pada Pasut Purnama (8 Agustus 2010) Hasil analisis harmonik pasang surut dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB Worldtides toolbox menghasilkan sepuluh konstanta harmonik dengan nilai amplitudo (cm) dan fase (0) seperti yang disajikan dalam tabel 3. Tabel 3. Nilai Amplitudo dan Fase dari Setiap Komponen Harmonik Pasut di Laut Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E) Komponen Pasut
Q1
O1
P1
K1
N2
M2
S2
K2
MS4
S4
Amplitudo (cm) Fase (0)
2
8.3
3.7
15.8
4.4
20.5
15.7
0.9
1.9
0.5
327.26 41.30 132.92 105.88 140.77 222.53 305.29 110
26.02 146.15
11 Komponen harmonik M2 memiliki nilai amplitudo tertinggi dibanding kesembilan komponen harmonik lainnya dengan nilai mencapai 20.5 cm. Fase komponen M2 yang dicapai adalah sebesar 222.530 Komponen M2 merupakan komponen pasang surut semidiurnal yang dipengaruhi oleh posisi bulan terhadap bumi. Komponen pasang surut M2 merupakan komponen pasut semidurnal yang disebut juga Principal Lunar Constituent (Ali et al. 1994). Principal Lunar Constituent dapat diartikan sebagai satusatunya komponen pasang surut yang dihasilkan oleh bulan bila bulan tidak mengalami penyimpangan orbit dari orbit bulan semu, sedangkan komponen pasut yang tertinggi kedua adalah komponen komponen K1. Komponen pasut K1 adalah komponen diurnal yang dihasilkan oleh deklanasi bulan. Komponen K1 memiliki kisaran amplitudo sebesar 15.8 cm dengan fase sebesar 105.80. Hasil perhitungan terhadap posisi air baik pada periode bulan Juli hingga Agustus 2010 dan periode bulan Agustus hingga September 2010 disajikan pada tabel 4. Tabel 4. Nilai posisi air per periode bulan Posisi Air Mean Low Water (MLW) Mean Lower Low Water (MLLW) Mean High Water (MHW) Mean Higher High Water (MHHW)
Juli - Agustus (cm) -17.93 -29.69 18.01 27.95
Agustus - September (cm) -18.44 -27.82 18.31 28.72
Berdasarkan kostanta harmonik pasang surut yang dihasilkan (tabel 3) didapatkan nilai bilangan Formzhal sebesar 0.68. Bilangan Formzahl adalah nisbah antara amplitudo (tinggi gelombang) unsur-unsur pasut tunggal utama dengan amplitudo (Pariwono 1999). Dari perhitungan bilangan formzahl didapatkan bahwasanya perairan Halmahera memiliki tipe pasang surut campuran dominan ganda sehingga dalam satu hari siklus pasang surut terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan interval tinggi yang berbeda. Nilai tunggang pasut yang didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Perhitungan nilai tunggang pasut (tidal range) didasarkan pada nilai komponen harmonik yakni M2. S2. K1. dan O1 sehingga didapatkan nilai air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan air surut terendah pada saat pasut perbani. Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total Pola pergerakan serta kecepatan arus hasil perekaman menunjukkan pada periode akhir bulan Juli hingga akhir bulan Agustus pergerakan arus (berdasarkan stick plo t) memiliki arah yang umumnya teratur. Arah pergerakan arus rata-rata bergerak menuju arah hampir utara pada saat pasang dan hampir barat daya pada saat surut. Grafik vektor (stick plot) dari arus ditampilkan pada Gambar 5. Puncak maksimal kecepatan arus pada bulan Agustus yang terjadi antara tanggal 8 Agustus hingga 12 Agustus 2010 dapat diakibatkan terjadinya pasut purnama (Azis 2006) sehingga volume air yang ikut terbawa oleh arus mencapai titik maksimal (Gambar 5). Kecepatan arus pada kondisi pasang saat terjadi pasut purnama adalah berkisar 200 cm/det hingga 204.2 cm/det. Kecepatan disaat surut adalah berkisar antara 48 cm/det hingga 57 cm/det. Pembentukan bulan purnama umumnya terjadi dipertengahan bulan. Pada saat terjadi pasut perbani kecepatan arus total pada saat pasang berkisar antara 71.1 cm/det hingga 137.1 cm/det dan 65.3 cm/det hingga 150 cm/det.
12
a)
b)
c)
d)
Gambar 5. Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli – 26 Agustus 2010. (a) stick plot arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V; (c) Fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen U; (d) plot pasut Pola pergerakan dan kecepatan arus pada bulan Agustus hingga September juga digambarkan dalam grafik vektor (stick plot) yang tersaji dalam Gambar 6 a)
b)
c)
d)
Gambar 6. Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus – 27 September 2010. (a) stick plot arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V; (c) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen U; (d) plot pasut
13 . Pola arah pergerakan dan kecepatan arus yang terjadi memiliki pola yang mendekati kesamaan dengan pola yang terbentuk pada periode bulan Juli hingga Agustus. Pada bulan Agustus hingga September arus total yang terekam umumnya bergerak menuju arah hampir utara menuju utara. Kecepatan tertinggi pada saat pasang terjadi pada pertengahan bulan September yakni pada periode 8 September hingga 12 September 2010 (spring tide). Kecepatan maksimal yang terekam mencapai 187.4 cm/det. Kecepatan terendah pada saat pasang adalah pada kuarter terakhir di bulan September yakni pada periode 17 September hingga 20 September 2010 (neap tide). Kecepatan terendah yang terekam adalah sebesar 46.2 cm/det yang mengarah ke utara menuju Samudera Pasifik. Pada kondisi surut saat periode pasut purnama nilai kecepatan arus maksimal adalah sebesar 57.5 cm/det. Pada periode pasut perbani nilai kecepatan arus maksimal pada kondisi surut adalah sebesar 35.8 cm/det. Berdasarkan pemisahan arus kedalam komponen utara-selatan (V) serta komponen timur-barat (U), arus dalam komponen (V) memiliki rata-rata kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan kecepatan arus dalam komponen (U). Rata-rata kecepatan arus pada periode Juli hingga September 2010 di Laut Halmahera dalam komponen (V) mencapai 103 cm/det sedangkan dalam komponen (U) berkisar 102 cm/det. Nilai rata-rata kecepatan arus di Laut Halmahera pada periode Juli hingga Agustus 2010 dalam komponen (V) maupun komponen (U) menggambarkan bahwasanya pergerakan arus kearah utara-selatan lebih kuat dibandingkan dengan pergerakan arus kearah barat-timur. Pergerakan arus ke arah utara merupakan pergerakan yang paling dominan terjadi dalam periode bulan Juli hingga September 2010 sehingga dapat diinterpretasikan bahwasanya dalam periode Juli hingga September 2010 massa air bergerak umumnya bergerak menuju Samudera Pasifik. Sebagian kecil kecepatan arus juga ada yang bergerak ke arah barat-barat laut namun dengan kecepatan yang relatif lebih kecil. Hal ini dapat diakibatkan dari pengaruh non pasang surut yang mengakibatkan pergerakan yang kurang beraturan dari arus total yang direkam. Arus Pasang Surut Laut Halmahera Arus pasut didapatkan dari hasil pemisahan arus total dengan arus non pasut (residual). Hasil dari pemisahan arus total menjadi komponen arus pasut tersaji dalam Gambar 7. Pergerakan arus pada Laut Halmahera yang menjadi objek penelitian mencapai kecepatan rata-rata sebesar 23.59 cm/det. Analisis terhadap pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu (non pasut) pada Laut Halmahera didapatkan hasil arus pasut merupakan arus yang paling dominan mempengaruhi pola pergerakan dari massa air yang terekam oleh instrumen ADCP pada bulan Juli hinga September 2010. Hal ini digambarkan pada grafik Gambar 7. Rata-rata kecepatan arus yang dipengaruhi oleh pasang surut mencapai 23.55 cm/det sedangkan kecepatan rata-rata arus residual hanya sebesar 0.04 cm/det. Arus residu di Laut Halmahera dapat disebabkan oleh pergerakan massa air akibat perubahan densitas dari wilayah dekat Samudera Pasifik menuju Halmahera. Walaupun arus residu merupakan faktor yang tidak dominan namun arus residu memiliki peranan penting dalam sirkulasi massa air.
14
a)
b)
c)
Gambar 7. Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu. (a) Grafik Arus Total. (b) Grafik Arus Pasut. (c) Grafik Arus residu Tabel 5 menunjukkan sebaran nilai komponen arus pasang surut yang dijabarkan kedalam parameter elips yakni mayor aksis. nilai minor aksis. nilai inklinasi. nilai fase. serta nilai error per nilai parameter. Mayor aksis direpresentasikan sabagai salah satu nilai yang menggambarkan kecepatan maksimal dari kostanta harmonik. Inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh axis sumbu x (aksis zonal) dengan mayor aksis sedangkan fase merupakan sudut dimana dua komponen yang berotasi sirkular saling melewati saling bertemu dari posisi awal (Zhigang Xu 2002). Nilai error yang ditampilkan pada setiap nilai parameter (error mayor. error minor. error inklinasi. dan error fase) merupakan suatu nilai yang ditentukan berdasarkan estimasi selang nilai kepercayaan menggunakan metode analisis linear.
15 Nilai error menggambarkan besarnya derau (noise) yang mempengaruhi besarnya nilai paramater ellips per setiap konstanta harmonik. Tabel 5. Nilai Mayor aksis. Minor Aksis. Inklinasi. Fase dari Setiap Komponen Harmonik Arus Pasut di Laut Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E) tide
F (cph)
Q1 O1 K1 N2 M2 S2 K2 MS4 S4
0.0372 0.0387 0.0418 0.0790 0.0805 0.0833 0.0836 0.1638 0.1666
Mayor (cm/det) 10.223 35.149 35.937 13.124 59.820 19.072 33.678 6.375 1.715
Error Mayor 3.640 4.067 3.690 2.241 2.088 1.944 1.912 1.490 1.104
Minor (cm/det) 2.277 14.794 12.587 -1.911 1.886 0.680 1.062 -1.392 -0.415
Error minor 2.66 2.84 3.19 2.56 2.42 2.53 2.51 1.50 1.14
Inklinasi (0) 83.98 80.57 76.23 77.61 68.93 71.53 128.41 87.91 89.01
Error Inklinasi 18.50 6.47 5.56 10.65 2.16 6.79 4.11 14.91 62.56
Fase (0) 272.78 285.49 279.84 182.43 203.34 252.56 113.34 124.70 155.02
Error Fase 21.10 8.06 7.18 9.54 2.37 5.96 3.57 15.72 56.76
Nilai frekuensi dalam satuan cph (cycle per hour) menunjukkan banyaknya kostanta harmonik terjadi dalam satu jam pola pergerakan pasang surut. Bila dikonversikan kedalam nilai periode maka akan terlihat bahwasanya setiap komponen mewakili macam jenis gelombang pasang surut yang berbeda (diurnal, semidiurnal, atau periode panjang). Konstanta harmonik M2 merupakan konstanta harmonik yang memiliki nilai mayor aksis tertinggi yakni mencapai 59.820 cm/det dengan estimasi eror sebesar 2.088 cm/det. Inklinasi yang dicapai oleh komponen M2 adalah sebesar 69.930 terhadap arah timur (sumbu x). Kostanta harmonik K1 merupakan konstanta harmonik kedua dengan nilai aksis mayor tertinggi yakni mencapai 35.937 cm/det dengan estimasi eror untuk aksis mayor mencapai 3.690 cm/det. Komponen M2 mewakili gelombang semidiurnal sedangkan komponen K1 mewakili kostanta harmonik untuk gelombang diurnal. Bila diplotkan berdasarkan nilai SNR (Signal to Noise Ratio) maka akan didapatkan signifikansi komponen harmonik yang mempengaruhi arus pasut. Plot ditampilkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Signifikan komponen dari arus pasang surut di Laut Halmahera.
16 Gambar 8 terlihat bahwa komponen yang paling signifikan berada pada kanal semidurnal dan diurnal. Kanal diurnal berada pada wilayah berkisar antara 0.05 cph sedangkan kanal semidiurnal berada pada kisaran 0.08 cph. Hal ini menggambarkan bahwasanya komponen semidiurnal dan diurnal memiliki andil besar dalam mempengaruhi pola arus pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Elips Komponen Arus pasang surut Komponen harmonik pasang surut yang memiliki nilai frekuensi mayor serta nilai frekuensi minor dapat kita gambarkan dalam sebuah grafik rotary elips. Nilai komponen arus pasang surut yang digambarkan dalam bentuk grafik elips akan membantu dalam menginterpretasikan propagasi atau perambatan pasang surut yang menginduksi terjadi arus pasang surut ( Mesquita and Harari 2003). Selanjutnya rotary ellips merupakan alternatif dari penggambaran amplitudo dan fase dari kompone harmonik arus pasang surut (Paugh. 1996). Pada komponen semidiurnal yang terdiri dari komponen M2. S2. K2. N2 menghasilkan pola elips seperti yang digambarkan pada Gambar 9. a)
b)
C A c)
d)
D B Gambar 9. Elips komponen harmonik semidiurnal (a. Komponen M2. b.Komponen S2. c.Komponen K2. d. Komponen N2) Keempat komponen ini memiliki periode pembentukan yang hampir sama dalam satu hari yakni berkisar antara 11.9 jam hingga 12. 6 jam. Komponen M2. S2. dan N2 memberikan respon nilai paramater elips yakni inklinasi (dalam derajat) yang hampir sama yakni berkisar antara 700 hingga 770 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat (0.0) dengan arah perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai error pada parameter inklinasi terbesar terdapat pada komponen N2 dengan nilai estimasi eror mencapai 10.650 sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen semidiurnal adalah pada komponen M2 dengan nilai eror inklinasi sebesar 2.160.
17 Kesamaan kisaran inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama yakni dengan arah awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Komponen K2 dengan nilai inklinasi sebesar 128.410 dan estimasi eror inklinasi sebesar 4.110 memiliki pola elips yang berbeda dengan ketiga komponen semidiurnal lainnya yakni dengan arah awal propagasi menghadap ke arah barat daya. Komponen K2 juga memberikan respon nilai fase dengan rentang yang cukup jauh dibanding ketiga komponen semidiurnal. Selisih fase tertinggi terdapat antar komponen K2 dengan komponen S2 dengan pergeseran fase mencapai 1290. Anomali ini dikarenakan komponen K2 merupakan komponen yang ditentukan berdasarkan deklinasi bulan terhadap bumi bukan jarak bulan (Ali et al.1994) sehingga komponen K2 akan memiliki fase yang berlawanan dengan komponen khususnya M2. Komponen M2 merupakan komponen dominan yang dihasilkan diwilayah laut Halmahera yang umumnya berasal dari propagasi gelombang pasang surut dari wilayah Laut Flores dan laut Jawa tanpa perubahan arah (Hatayama et al. 1996) Pada komponen diurnal arus pasang surut yang terdiri dari komponen Q1. O1. dan K1 juga menghasilkan pola elips seperti pada Gambar 10. b)
a)
c)
Gambar 10. Elips komponen harmonik diurnal (a. Komponen Q1. b.Komponen O1. c.Komponen K1) Komponen diurnal merupakan komponen harmonik yang memiliki periode 23 A jam hingga 26 jam. Dapat dikatakan pula komponen harmonik diurnal terjadi satu kali dalam satu hari. Komponen Q1. O1. dan K1 memberikan respon nilai paramater elips yakni inklinasi (dalam derajat) dengan selisih yang tidak terlalu jauh yakni berkisar antara 30 hingga 80 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat (0.0) dengan arah perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai eror pada parameter inklinasi
B
18 terbesar terdapat pada komponen Q1 dengan nilai estimasi eror mencapai 18.500 sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen diurnal adalah pada komponen K1 dengan nilai eror inklinasi sebesar 5.560. Kesamaan kisaran inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama yakni dengan arah awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Ketiga komponen diurnal ini juga memiliki pergeseran selisih fase yang kecil antara 70 hingga 130dengan fase tertinggi berada pada komponen O1. Komponen K1 umumnya lebih kecil dibandingkan komponen M2 diseluruh wilayah laut Indonesia kecuali Laut Jawa. Laut Cina Selatan. dan Laut Arafura Komponen S4 dan MS4 adalah komponen harmonik yang berpengaruh di wilayah perairan dangkal (shallow water) dengan periode masing-masing adalah 6 jam dan 6.1 jam sehingga pada wilayah Laut Halmahera sehingga kedua komponen ini memberikan pengaruh terkecil dibanding dengan komponen diurnal dan semidiurnal. Hal ini juga berpengaruh terhadap pola elips yang digambarkan pada Gambar 11. a)
b)
A
Gambar 11. Elips komponen harmonik komponen shallow water (a. Komponen S4. b.Komponen MS4) B Kedua komponen ini memiliki perbedaan sudut inklinasi sebesar 0.90 dengan estimasi eror inklinasi terbesar adalah pada komponen S4 dengan estimasi mencapai 62.560. Hubungan Pasang Surut dan Arus Pasang Surut Grafik vektor pada Gambar 12 menunjukkan dominansi dari arus pasang surut terhadap pergerakan arus. Stick plot digambarkan per periode bulan. Grafik pada Gambar 12 menunjukkan bahwa pola pergerakan arus residual tidak beraturan dengan kecepatan maksimal mencapai 81.17 cm/det sedangkan kecepatan minimal mencapai 70.53 cm/det. Arus pasang surut yang menjadi arus dominan berdasarkan stick plot pada Gambar 11 menunjukkan bahwa periode pencapaian kecepatan maksimal arus pasut dicapai oleh arus pasut saat berada di periode pasut purnama (flood) dengan kecepatan mencapai kisaran 145.61 cm/det dengan pergerakan ke arah utara sedangkan kecepatan minimum dicapai saat air surut pada kondisi pasut perbani (ebb) dengan kecepatan berkisar antara 3.32 cm/det hingga 5.5 cm/det dengan pergerakan kearah barat .
19
a)
b)
B
C A c) D B
Gambar 12. Stick plot dari (a) Arus Residu. (b) Arus Pasut. (c) grafik pasut bulan JuliAgustus 2010 Pergerakan arus pasut di Laut Halmahera pada periode pasang yang menyebabkakan flood dan pada periode surut yang menyebabkan ebb bergerak tidak mencapai kesimetrisan (bolak-balik). Hal ini dapat disebabkan pada periode ebb atu saat arus pasut mencapai surut pergerakan massa air dipengaruhi oleh faktor residu (diluar pasang surut) sehingga pada saat surut massa air bergerak lebih tidak beraturan.
a)
b)
c)
Gambar 13. Stick plot dari (A) Arus Residual. (B) Arus Pasut. (C) grafik pasut bulan Agustus-September 2010
20 Pada periode bulan Agustus-September 2010 plot vektor (stick plot) dari arus total. arus residual. arus pasut dan elevasi pasang surut digambarkan pada gambar 13. Stick plot yang digambarkan pada Gambar 13 untuk periode bulan Agustus-September juga memberikan pola yang hampir sama dengan periode bulan Juli-Agustus. Pada periode bulan Agustus-September diketahui bahwa kecepatan maksimal yang dicapai oleh arus pasut dalam periode pasut purnama dengan kecepatan mencapai mencapai 148.7 cm/det dengan arah pergerakan umumnya kearah utara sedangkan kecepatan arus pasut minimal pada periode pasut perbani mencapai kecepatan berkisar 2.44 cm/det hingga 5.72 cm/det dengan arah pergerakan ke arah barat. Pergerakan arus yang disebabkan pasang surut teridentifikasi sangat kuat terjadi di wilayah Laut Halmahera. Kecepatan arus pasut yang terekam mencapai kecepatan 23.54 cm/det, sedangkan menurut (Cresswell dan Luick 2001) kecepatan arus pasut yang pernah direkam di Laut Halmahera mencapai 40 cm/det. Wilayah Laut Halmahera juga merupakan wilayah laut yang menjadi tempat terjadi fenomena tidal mixing yang kuat (Creeswell dan Luick 2001). Hal ini dimungkinkan dengan pengaruh pasang surut yang cukup kuat di wilayah tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Penelitian ini menghasilkan beberapa deskripsi karakteristik pasang surut dan arus pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Selain menghasilkan deskripsi karakteristik dari kedua variabel ini dihasilkan pula hubungan keterkaitan antar kedua variabel ini. Pasang surut yang terjadi di wilayah perairan Laut Halmahera periode Juli hingga September 2010 merupakan pasang surut dengan tipe campuran dominan ganda dengan besarnya nilai bilangan Formzahl 0.68 sedangkan tunggang pasut yang didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Komponen semidiurnal M2 merupakan komponen yang paling dominan mempengaruhi arus pasut di Laut Halmahera. Keterkaitan pasang surut dengan arus pasut di wilayah Laut Halmahera terlihat dari fluktuasi pasut yang mempengaruhi kecepatan serta pola pergerakan arus pasutnya. Pada periode fluktuasi pasut perbani maka kecepatan arus cenderung melemah dan saat periode pasut purnama kecepatan arus cenderung menguat.
Saran Perlu dilakukan penelitian terkait arus pasang surut dan pasang surut dengan interval data perekaman yang lebih panjang sehingga akan membantu kita dalam menggali informasi terkait arus pasang surut serta pasang surut di wilayah Laut Halmahera secara lebih detail. Penelitian serta analisis terhadap data perekaman dengan interval yang lebih panjang akan membantu juga dalam menginterpretasikan arus pasut di wilayah Laut Halmahera terkait dengan musim ataupun pengaruhnya terhadap ARLINDO.
21
DAFTAR PUSTAKA Ali M. Mihardja DK. Hadi S. 1994. Pasang Surut Laut. Bandung (ID): ITB Pr. Atmadipoera A. Larrouy AK. Cuypers Y. Molcard R. Jaya I. Lourenco A. Harsono G. 2013. New Current Measuranment in the Halmahera Passage. AOGS. Azis MF. 2006. Gerak Air Dilaut.Oseana. 31(4):9-21 Boon JD. 2006. World Currents User Manual. Gloucester Point (US): John D. Boon Marine Consultant Cresswell GR, Luick JL. Current Measuranment In the Halmahera Sea. J. Geophysic. 106(C7):13.953-13.958 Cote JM. Hotchkiss FS. Martini M. Denham CR. 2011. Accoustic Doppler Current Profiler (ADCP) Data Processing System Manual [internet]. Waktu unduh [ diunduh 26 Agustus 2013] 4(00-458): Virginia (US). Tersedia pada http://pubs.usgs.gov/of/2000/of00-458/pdf/ofr200-458toolboxmanualv4_508.pdf Emery WJ. Thomson RE. 2004. Data Analysis Methods in Physical Oceanography second and Revised Edition. Colorado (USA): Boulder Godin G. 1987. The Analysis Of Tides And Currents. Universidade de Sao Paulo (BR): Institude Oceanografico Hasanuddin M. 1998. Arus Lintas Indonesia.Oseana. 23(2):1-9 Hatayama T. Awaji T. Akitomo K. 1996. Tidal Currents in the Indonesian Seas and their Effect on Transport and Mixing. J Geophysic . 101(C5): 12.353-12.357 Indaryanto FR.2013. Sifat-Sifat Dasar Fisika Laut. Pasang Surut Laut [internet].Banten (ID): Univ. Sultan Ageng Tirtayasa [Diunduh pada 31 Agustus 2013]. Tersedia pada : http://www.scribd.com/doc/25388397/Sifat-Dasar-Fisik-Laut-pasangsurut1 Mesquita AR. Harari J. 2003. On the Harmonic Constant of Tides and Tidal Currents of the South-Eastern Brazilian Shelf. Continental Shelf Research. 23(2003): 1227-1237 Pariwon JI. 1999. Kondisi Oseanografi Perairan Pesisir Lampung. Proyek Pesisir Publication. Technical Report (TE-99/12-I) Coastal Resource Center. University of Rhode Island. [15 Oktober 2009] Paugh DT. 1996. Tide. Surges. and Mean Sea-level. Swindon (UK): John Wiley and Sons Ltd. Pawlowicz R. Beardsley B. Lentz S. 2002. Classical Tidal Harmonic Analysis Including Error Estimates in MATLAB using T_Tide. CGeo. 28(2002):929-937 Robertson R. Field AF. 2005. M2 Baroclinic Tides In the Indonesian Seas. ESR. Surbakti H. 2012. Karakteristik Pasang Surut dan Pola Arus di Sungai Musi. Sumatera Selatan. J Penelitian Sains. 15(1D): 15108 Zhigang Xu. 2002. Elips Parameters Conversion and Velocity Profiles for Tidal Currents in Matlab. Revised Edition Oct. 2002
22
Lampiran 1 Nilai Keluaran Komponen Harmonik Menggunakan MATLAB T_Tide file name: indohalma.txt date: 23-Jul-2013 nobs = 1500. ngood = 1499. record length (days) = 62.50 start time: 26-Jul-2010 21:57:00 rayleigh criterion = 1.0 Greenwich phase computed. no nodal corrections x0= -23. x trend= 0 var(x)= 662.2177 var(xp)= 740.1251 var(xres)= 344.3964 percent var predicted/var original= 111.8 % y0= 23.6. x trend= 0 var(y)= 3305.4053 var(yp)= 3418.9198 var(yres)= 579.0482 percent var predicted/var original= 103.4 % elips parameters with 95%% CI estimates tide freq pha epha *MM 0.0015122 355.66 38.88 *MSF 0.0028219 58.84 20.25 *ALP1 0.0343966 305.78 93.66 *2Q1 0.0357064 304.63 50.22 *Q1 0.0372185 272.78 21.10 *O1 0.0387307 285.49 8.06 *NO1 0.0402686 294.44 56.29 *K1 0.0417807 279.84 7.18 *J1 0.0432929 269.34 61.56 *OO1 0.0448308 234.01 92.67 *UPS1 0.0463430 299.38 112.97 *EPS2 0.0761773 130.85 96.80 *MU2 0.0776895 268.81 72.75 *N2 0.0789992 182.43 9.54
major snr 4.553 2.9 6.497 6.7 2.384 0.74 5.579 3.6 10.223 7.9 35.149 75 4.198 1.3 35.937 95 3.866 1.6 3.390 1.4 1.666 0.49 2.267 1.3 3.233 2.4 13.124 34
emaj
minor
emin
inc
einc
2.673
0.591
3.03
114.13
48.61
2.501
0.137
3.05
100.52
28.07
2.778
0.304
2.43
132.10
82.42
2.952
2.728
3.11
134.57
51.74
3.640
2.277
2.66
83.98
18.50
4.067
14.794
2.84
80.57
6.47
3.622
-0.196
2.45
84.97
40.56
3.690
12.587
3.19
76.23
5.56
3.028
1.255
2.90
58.68
49.36
2.900
2.249
2.57
55.95
88.07
2.387
-0.087
2.43
14.39 142.17
2.010
1.492
1.78
31.45
92.41
2.070
2.179
2.13
132.65
79.11
2.241
-1.911
2.56
77.61
10.65
23 *M2 0.0805114 59.820 203.34 2.37 8.2e+002 *L2 0.0820236 4.085 259.26 38.35 4.5 *S2 0.0833333 19.072 252.56 5.96 96 *K2 0.0835615 33.678 113.34 3.57 3.1e+002 *ETA2 0.0850736 0.850 171.01 154.54 0.28 *MO3 0.1192421 6.947 131.46 29.37 5.3 *M3 0.1207671 0.768 5.55 171.32 0.17 *MK3 0.1222921 5.345 149.62 29.75 3.5 *SK3 0.1251141 2.227 225.00 82.29 1 *MN4 0.1595106 3.267 50.98 31.28 5.5 *M4 0.1610228 7.086 78.45 14.02 21 *SN4 0.1623326 0.861 45.64 102.50 0.56 *MS4 0.1638447 6.375 124.70 15.72 18 *S4 0.1666667 1.715 155.02 56.76 2.4 *2MK5 0.2028035 1.942 139.66 62.67 1.7 *2SK5 0.2084474 0.566 258.52 171.40 0.2 *2MN6 0.2400221 1.090 26.89 83.88 0.97 *M6 0.2415342 2.178 97.33 51.62 4 *2MS6 0.2443561 1.222 345.09 58.00 2.2 *2SM6 0.2471781 0.676 3.66 133.73 0.44 *3MK7 0.2833149 1.040 33.47 63.41 1.4 *M8 0.3220456 1.632 342.59 26.95 5.2
2.088
1.886
2.42
68.93
2.16
1.930
0.451
2.27
42.39
33.87
1.944
0.680
2.53
71.53
6.79
1.912
1.062
2.51
128.41
4.11
1.614
0.149
1.58
101.93 116.61
3.017
-1.846
2.14
101.83
20.08
1.841
0.144
1.74
133.76
85.35
2.848
-1.282
2.18
65.62
24.95
2.177
-0.804
2.27
29.07
80.93
1.397
-1.224
1.45
109.02
29.05
1.529
-3.125
1.50
96.99
15.29
1.148
0.053
0.97
97.27
90.01
1.490
-1.392
1.50
87.91
14.91
1.104
-0.415
1.14
89.01
62.56
1.496
-0.558
1.58
72.49
53.92
1.271
-0.356
1.30
101.43 122.74
1.106
-0.315
0.87
124.49
65.12
1.091
-1.144
0.89
73.48
36.92
0.822
0.165
1.34
172.65
92.11
1.013
-0.366
0.90
95.57
64.72
0.890
-0.018
0.87
74.42
61.36
0.718
-0.174
0.61
88.28
26.14
total var= 3967.6229 pred var= 4159.0448 percent total var predicted/var original= 104.8 %
24 Lampiran 2 Peta Lokasi Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
Lampiran 3 Konfigurasi ADCP
ADCP
Spesifikasi ADCP (Single Buttom ADCP) : Nama : Long Ranger 75 Khz ADCP Akurasi Kecepatan : ±1% of the water velocity ±0.5cm/s. Resolusi Kecepatan : 0.1cm/s Ukuran cell : 4–32m Komponen : 2 Accoustic release, 1 ADCP, Tripod Frame, Pelampung
25 Lampiran 4 Script program MATLAB T_tide echo on load Indomix2.mat u=SerEmmpersec(:,1)*0.1 v=SerNmmpersec(:,1)*0.1 W=u+i*v elevasi=[W] infername=['K2']; inferfrom=['M2']; infamp=[0.563 -0.563]; infphase=[149.48 -149.48]; [tidestruc,pout]=t_tide(elevasi,'interval',1,... 'start',[2010 7 26 21 57],... 'inference',infername,inferfrom,infamp,infphase,... 'output','indohalma.txt',... 'rayleigh',1,... 'error','cboot',... 'synthesis',0); ts=t_tide(elevasi,'interval',1,... 'start',[2010 7 26 21 57],... 'inference',infername,inferfrom,infamp,infphase,... 'output','indohalma.txt',... 'rayleigh',1,... 'error','cboot',... 'synthesis',0); echo off clf; orient tall; figure(1); fsig=tidestruc.tidecon(:,1)>tidestruc.tidecon(:,2); % Significant peaks semilogy([tidestruc.freq(~fsig),tidestruc.freq(~fsig)]',[.0005*ones(su m(~fsig),1),tidestruc.tidecon(~fsig,1)]','.-r'); line([tidestruc.freq(fsig),tidestruc.freq(fsig)]',[.0005*ones(sum(fsig ),1),tidestruc.tidecon(fsig,1)]','marker','.','color','b'); line(tidestruc.freq,tidestruc.tidecon(:,2),'linestyle',':','color',[0 .5 0]); set(gca,'ylim',[.005 100],'xlim',[0 .5]); xlabel('frequency (cph)'); text(tidestruc.freq,tidestruc.tidecon(:,1),tidestruc.name,'rotation',4 5,'vertical','base'); ylabel('Amplitude (cm)'); Title('Analyzed lines with 95% significance level'); text(.35,.2,'Significant Constituents','color','b'); text(.35,.1,'Insignificant Constituents','color','r'); text(.35,.05,'95% Significance Level','color',[0 .5 0]); figure(2) [fmaj, fmin,finc,pha] = get_comp(ts,'S4') [X Y]= calculateEllipse(0, 0,fmaj,fmin,... finc, 24); plot(X,Y,'-*'); axis ([-70 70 -70 70]); xlabel('U (cm/s)'); ylabel('V (cm/s)'); grid on
26 hold on D=X(1,1); E=Y(1,1); F=[0]; G=[F D]; H=[F E]; plot (G,H,'-r'); figure(3) [fmaj, fmin,finc,pha] = get_comp(ts,'M2') [X Y]= calculateEllipse(0, 0,fmaj,fmin,... finc, 24); plot(X,Y,'-*'); axis ([-70 70 -70 70]); xlabel('U (cm/s)'); ylabel('V (cm/s)'); grid on hold on D=X(1,1); E=Y(1,1); F=[0]; G=[F D]; H=[F E]; plot (G,H,'-r'); figure(4) [fmaj, fmin,finc,pha] = get_comp(ts,'K1') [X Y]= calculateEllipse(0, 0,fmaj,fmin,... finc, 24); plot(X,Y,'-*'); axis ([-70 70 -70 70]); xlabel('U (cm/s)'); ylabel('V (cm/s)'); grid on hold on D=X(1,1); E=Y(1,1); F=[0]; G=[F D]; H=[F E]; plot (G,H,'-r');
T_tide matlab Toolbox dapat diunduh dari http://www.eos.ubc.ca/~rich/
27
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bengkulu pada tanggal 11 Febuari 1992 sebagai anak pertama dari pasangan Ediyanto dan Agustini. Penulis merupakan lulusan dari Sekolah Menengah Atas Negeri 5 Bengkulu pada tahun 2009. Pendidikan Sarjana ditempuh di Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Selama menempuh pendidikan sarjana penulis pernah menjadi bagian dari tim asisten pengajar praktikum mata kuliah ekologi perairan pada tahun 2011 dan mata kuliah Oseanografi Kimia tahun 2012. Selain itu penulis juga aktif mengikuti kegiatan pada Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan tahun 2011 serta pada tahun 2012. Artikel gagasan penulis mengenai penyelaman kompresor terpilih menjadi salah satu gagasan yang didanai oleh DIKTI dalam kompetisi Program Kreatifitas Mahasiswa tahun 2012. Sebagai syarat memperoleh gelar sarjana. penulis mengangkat tema penelitian dan karya tulis berupa ar la dengan d l rip i “Analisis Arus Pasang Surut Hasil Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) Di Laut Halmahera”
