BAB 2 DASAR TEORI
2.1
Teori Pasut Laut Pasut adalah perubahan gerak relatif dari materi suatu planet, bintang dan benda
angkasa lainnya yang diakibatkan aksi gravitasi benda-benda angkasa dan luar materi itu berada (Gambar 2.1 dan 2.2), sehingga pasut yang terjadi di Bumi terdapat dalam tiga bentuk, yaitu: 1. Pasut atmosfer (atmospheric tides) 2. Pasut laut (ocean tides) 3. Pasut bumi padat (bodily tides)
Gambar 2.1 Posisi Matahari terhadap Bumi (Djunarsjah, 2005)
5
Gambar 2.2 Posisi Bulan terhadap Bumi (Djunarsjah, 2005) Berikut beberapa pengertian dan hal-hal yang berkaitan dengan pasut laut (Djunarsjah, 2005): a. Pasut laut terjadi karena massa bulan menghasilkan gaya tarik gravitasi terhadap air laut dan menarik air laut tersebut ke arah kedudukan bulan yang diimbangi oleh gaya tarik bumi terhadap air laut. b. Pasut laut dihasilkan oleh rotasi bumi serta revolusinya mengelilingi matahari. Gerakan tersebut kemudian menghasilkan gerakan air laut yang akan dimodifikasi oleh air laut. c. Pasut laut terjadi akibat adanya medan gaya di permukaan bumi yang dibangkitkan oleh bulan dan matahari. Arah dan bedanya gaya berubah-ubah secara periodik tergantung kepada posisi kedua benda langit tersebut terhadap bumi. Selanjutnya gaya-gaya tersebut merupakan gaya yang membangkitkan pasut laut atau biasa disebut gaya pembangkit pasut. d. Pasut laut merupakan naik turunnya permukaan air laut secara periodik sebagai akibat adanya gaya tarik menarik antara bumi, bulan dan matahari.
6
2.1.1
Sifat dan Karateristik Pasut Laut
Gerakan vertikal pasut menurut sifatnya dibagi dua, yaitu: 1. Periodik yang disebabkan oleh pengaruh gravitasi bulan dan matahari. 2. Variasi non pasut disebabkan oleh faktor-faktor non astronomis yang mempengaruhi tinggi pasut yaitu kedalaman perairan, keadaan meteorologi serta faktor hidrografis lainnya. Pasut di suatu perairan yang kita amati merupakan penjumlahan dari komponenkomponen pasang akibat gaya gravitasi bulan, matahari dan benda langit lainnya, mempunyai periodanya sendiri, sehingga komponen yang dibentuknya dapat diuraikan dari hasil pencatatan. Secara garis besarnya komponen-komponen pasut utama dapat dibagi dalam 3 kelompok: 1. Komponen-komponen dengan perioda panjang (long period species). 2. Komponen-komponen diurnal (satu kali pasang dan satu kali surut dalam sehari). 3. Komponen-komponen semi diurnal (dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari). Bentuk (tipe) pasut yang timbul berbeda-beda tergantung pada tempat pasut tersebut terjadi. Klasifikasi dari bentuk-bentuk pasut ini berdasarkan perbandingan antara jumlah amplitudo komponen-komponen diurnal K1 dan O1 dengan jumlah amplitudo komponen-komponen semi diurnal M2 dan S2. Perbandingan ini dinyatakan dalam hubungan: F=
(K1 + O1 ) (M 2 + S 2 )
Berdasarkan harga F ini, bentuk pasut terjadi dalam tiga tipe dan dimodifikasi menjadi empat tipe (Gambar 2.3), yaitu: 1. 0 < F =< 0.25
:
pasut semi diurnal murni
2. 0.25 < F =< 1.5
:
pasut campuran berganda
3. 1.5 < F =< 3.0
:
pasut campuran tunggal
4. F > 3.0
:
pasut tunggal murni
7
Gambar 2.3 Tipe Pasut (Djunarsjah, 2005)
2.1.2
Pengamatan Pasut Tujuan dari pengamatan pasut adalah untuk mencatat atau merekam gerakan
vertikal permukaan air laut yang terjadi secara periodik, yang disebabkan oleh gaya tarikmenarik antara bumi dengan benda-benda angkasa terutama bulan dan matahari. Untuk mendapatkan informasi pasang surutnya air laut diperlukan suatu pengamatan di mana diperlukan adanya peralatan pengamatan pasut yang disebut stasiun pengamatan pasut, yang perlu memperhatikan hal-hal: a. Lokasi yang mudah dijangkau dan struktur bangunannya kokoh. b. Ditempatkan di lokasi yang mudah diamati dalam berbagai cuaca. c. Lokasi stasiun pasut hendaknya sedekat mungkin dengan benchmark atau titik referensi yang ada. d. Lokasi stasiun pasut hendaknya ditempatkan di lokasi yang mewakili keadaan karakteristik daerah tersebut. e. Kondisi air laut sebaiknya bersih untuk memudahkan pengamatan.
8
Tugas utama surveyor hidrografi berkaitan dengan pasut: a. Pengamatan, berupa kegiatan pengukuran tinggi muka air laut. b. Analisis, berupa hitungan untuk mendapatkan amplitudo dan fase dari komponenkomponen pasut menggunakan metode Admiralty atau kuadrat terkecil. c. Prediksi, untuk meramalkan tinggi muka air laut di masa mendatang. Peralatan yang digunakan dalam pengamatan pasut: 1. Alat Pengamat Pasut Sederhana Palem (Tide Pole) Merupakan alat sederhana yang terbuat dari kayu dengan ukuran panjang sekitar 3-5 meter, lebar 5-15 cm sedangkan tebalnya 1-4 cm. Alat ukur ini mirip seperti rambu ukur di mana mempunyai skala bacaan dalam satuan decimeter (Gambar 2.4 dan 2.5). Agar ukuran pengamatan air laut benar, maka pemasangan palem harus tegak lurus dengan permukaan air laut. Selain terbuat dari kayu, palem pasut juga dapat dibuat dari pelat tipis atau pita plastik. Pemasangan palem pasut sebaiknya memperhatikan hal-hal yang mempengaruhi kualitas data pengamatan pasut. Pemasangan palem harus kokoh, tidak berubah naik turun. Selain itu lokasi diusahakan agar tidak terganggu oleh kapal yang lewat atau benda terapung lainnya.
Gambar 2.4 Alat Pengamat Pasut dengan Pemberat (Djunarsjah, 2005)
9
Gambar 2.5 Alat Pengamat Pasut dengan Pengapung (Djunarsjah, 2005) Cara yang paling sederhana untuk mengamati pasut dilakukan dengan palem (Gambar 2.4 dan 2.5). Tinggi muka air setiap jam diamati secara manual oleh operator (pencatat) dan dicatat pada suatu formulir pengamatan pasut. Pencatat akan menuliskan kedudukan tinggi muka air laut relatif terhadap palem pada jam-jam tertentu sesuai dengan skala bacaan yang tertulis pada palem. Muka air laut yang relatif tidak tenang membatasi kemampuan pencatatan dalam menaksir bacaan skala. Walaupun demikian, cara ini cukup efektif untuk memperoleh data pasut dengan ketelitian hingga sekitar 2.5 cm. (Poerbandono & Djunarsjah, 2005) 2. Alat Pengamat Pasut Otomatik (Tide Gauge) a. Jenis pelampung (float tide tide gauge) Alat sensor berupa pelampung yang dihubungkan oleh katrol menuju alat perekam (Gambar 2.6). Perubahan tinggi air laut dapat tercatat pada alat perekam dengan mengikuti perubahan naik turunnya pelampung yang akan menggerakkan jarum pencatat pada alat perekam.
10
Gambar 2.6 Alat Pengamat Pasut Tipe Pelampung (Djunarsjah, 2005) b. Jenis tekanan (pressure type tide gauge) Tipe ini menggunakan tekanan air di atas suatu unit yang berubah-ubah akibat besar kecilnya lapisan air di atas unit sensor tersebut sesuai gerakan turun naiknya permukaan laut. Perubahan tekanan ini diteruskan ke unit recorder melalui selang udara yang biasanya terbuat dari karet atau plastik (Gambar 2.7).
Gambar 2.7 Alat Pengamat Pasut Tipe Tekanan (Djunarsjah, 2005)
11
2.1.3
Analisis Harmonik dan Prediksi Pasut Metode harmonik pasut banyak digunakan dalam menganalisis data pasut.
Metode ini memiliki hipotesis bahwa pasut yang dialami merupakan penjumlahan dari beberapa komponen gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi tertentu. Analisis pasut bertujuan untuk mendapatkan amplitudo dan beda fase komponen-komponen pasut dengan cara melakukan pengamatan pasut pada selang waktu tertentu. Tujuan utama pengamatan pasut selain untuk menentukan nilai MSL dan Chart Datum juga untuk dapat meramalkan kondisi pasut laut di suatu tempat . Salah satu metode peramalan pasut atau prediksi pasut yaitu dengan menggunakan data analisis harmonik metode kuadrat terkecil parameter. Metode kuadrat terkecil memiliki asas bahwa jumlah pengamatan harus lebih besar dari jumlah parameter yang akan dihitung. Yang dimaksud parameter dalam analisis harmonik pasut adalah nilai amplitudo dan beda fase komponen, serta tinggi muka air laut rata-rata. Dengan mengetahui nilai parameter diatas, maka kedudukan permukaan laut tiap jam dapat ditentukan nilainya dengan menggunakan persamaan harmonik pasut. Persamaan tersebut yaitu : m
h(t i ) = C 0 + ∑ a j f j cos(ω j t i + v j − g j ) j =1
dengan : C0
= tinggi rata-rata permukaan air diatas datum yang digunakan
aj
= konstanta amplitudo
ωj
= rata-rata perubahan pada fase disebut konstanta pokok kecepatan
gj
= fase awal konstanta pasang surut (saat t = 0)
h(t i )
= tinggi permukaan air laut (saat t = i)
f j & v j = argumen astronomis
12
Tahapan perhitungan analisis harmonik pasut metode hitung perataan parameter, dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Model matematika Persamaan Harmonik Pasut :
Data pengamatan
h( t i ) = Co + ∑ {a j f j cos( ω j t i ). cos( V j − g j ) − a j f j sin( ω j t i ) sin( V j − g j )} m
j =i
Smoothing grafis m
h( t i ) = Co + ∑ { A cos( ω j t i ).cos θ j − A sin( ω j t i ) sin θ j } j =1
Data hasil smoothing m
h( t i ) = Co + ∑ { C j cos( ω j t i ) − S j sin( ω j t i )} j =1
Persamaan Koreksi : V = AX-F
Persamaan Normal : X=(ATPA)ATPF
Pemecahan matriks parameter : Cj dan Sj
Menghitung amplitudo (aj) dan fase (gj) yang telah terkoreksi faktor koreksi nodal untuk masing-masing komponen pasut :
Amplitudo :
a j=
A j = C 2j + S 2j
Fase :
θ j = arctan(
−Sj Cj
)
Aj fj
g j = V j − θ j ;V J = v J + u J
Gambar 2.8 Tahapan Analisis Pasut Metode Hitung Perataan Parameter
13
Pada Gambar 2.8 diperlihatkan bahwa setelah didapatkan data pengamatan perlu dilakukan smoothing grafis untuk mendapatkan data yang mendekati model serta data yang bebas dari kesalahan baik kesalahan acak maupun blunder. Data hasil smoothing tersebut yang nantinya dilibatkan dalam analisis harmonik pasut.
2.1.4
Aplikasi Informasi Pasut Secara umum pasut di satu tempat dapat berbeda dengan tempat lain karena
perbedaan kedalaman dan luas perairan, gesekan dasar (bottom friction), dan pengaruh rotasi bumi yang berefek pada gaya-gaya gravitasi. Gaya gravitasi disini merupakan tarik menarik antara bumi, bulan dan matahari yang disebut gaya-gaya pembangkit pasut (GPP). Fluktuasi muka air laut dapat diperkirakan dari nilai konstanta harmonik GPP di wilayah penelitian dengan metode analisis harmonik tertentu. Faktor lokal yang dapat mempengaruhi pasut seperti topografi dasar laut, lebar selat, dan bentuk teluk sehingga berbagai lokasi bisa mempunyai karakter pasut yang berbeda. Pada Gambar 2.9 diperlihatkan berbagai aplikasi informasi pasut untuk berbagai kepentingan. Penjelasan dari gambar 2.9 dapat dijelaskan di bawah ini: 1. Peta Navigasi Laut Untuk keperluan navigasi digunakan muka air terendah sebagai chart datum untuk angka-angka kedalaman laut yang dinyatakan sebagai angka-angka dan garis-garis kontur kontur kedalaman pada peta navigasi laut. Muka air terendah dipilih sedemikian rupa sehingga hampir tidak pernah terjadi keadaan ketika angka kedalaman yang tercantum di peta lebih kecil dari kedalaman aktual. Penentuan chart datum ditujukan untuk menjamin keselamatan pelayaran. Pada peta navigasi laut juga disajikan informasi garis pantai yang berimpit dengan kedudukan muka air pada saat tertinggi. Penggunaan muka air tinggi sebagai referensi elevasi dimaksudkan untuk menjamin keselamatan pelayaran investasi di wilayah pesisir
14
dan dataran rendah sekitarnya. Datum vertikal yang dipakai untuk referensi bagi elevasi atau tinggi nol bagi titik-titik di daratan biasanya ditentukan dari muka laut rata-rata.
Gambar 2.9 Aplikasi Informasi Pasut (Fitriyanto, 2001) 2. Rekayasa Pantai dan Lepas Pantai Rekayasa
Pantai
adalah
perlindungan
pantai,
pengerukan
dan
reklamasi,
pengembangan wilayah pasang-surut serta rekayasa pelabuhan. Data pasang tertinggi penting untuk rancangan rekayasa dan konstruksi bangunan pantai seperti pelabuhan, dermaga dan infrastruktur lepas pantai untuk eksplorasi serta produksi energi hidrokarbon, mineral, moda transportasi laut, akustik bawah permukaan laut, jalur pipa
15
dan kabel di bawah permukaan air dan bangunan offshore. Rancangan tinggi struktur pantai dan laut membutuhkan pengetahuan tentang data pasut yang dikombinasikan dengan tinggi pasut astronomis, badai pasang dan gelombang. Informasi perubahan Mean Sea Level merupakan salah satu faktor yang dibutuhkan dalam rekayasa pantai, karena perubahan permukaan laut dapat menyebabkan erosi dan kegagalan struktur. 3. Manajemen Lingkungan Pesisir dan Laut Pemanfaatan wilayah pesisir, pantai dan lepas pantai sebagai fasilitas pengelolaan sumber daya hayati akan sangat berpotensi bila didukung oleh sarana yang tepat. Hal ini dapat diwujudkan apabila sudah terdapat acuan data pendukung mengenai fenomena atau parameter oseanografi. Salah satu parameter oseanografi yang memegang peranan penting adalah fenomena pasut laut. 4. Penentuan Batas Laut Pasut Astronomis Terendah dapat dijadikan acuan untuk penentuan garis pangkal normal (garis air rendah) berdasarkan Konvensi Hukum Laut PBB 1982, agar dapat memaksimalkan klaim terhadap batas laut wilayah suatu negara pada umumnya. 5. Perikanan dan Pertambakan Dalam hal kegiatan perikanan tangkap, bagi kapal nelayan yang pergi melaut perlu mendapatkan informasi mengenai kapan surut terendah yang harus dihindari agar tidak membahayakan kapal yang akan merapat ke dermaga. Bagi kegiatan perikanan budidaya baik budidaya laut atau di pantai sangat penting untuk mendapatkan informasi sampai dimana batas tertinggi ketika air pasang ataupun batas terendah ketika air surut. Untuk mendukung kegiatan di atas, perlu pengukuran pasut secara detail agar potensi sumberdaya hayati laut dapat menjadi prospek pengembangan yang optimal bagi masyarakat pesisir. 6. Pesawahan Pasang Surut Di persawahan pasang surut, digali saluran-saluran untuk menampung air laut sewaktu terjadi pasang, sehingga tidak menggenangi persawahan. Informasi pasut dibutuhkan sebagai acuan dalam penggarapan pesawahan pasang surut.
16
7. Koreksi Data Satelit Altimetri Dengan teknik satelit altimetri dimungkinkan untuk memantau variasi kedudukan muka laut yang memiliki tingkat presisi yang tinggi, resolusi spasio-temporal yang tinggi, cakupan lautan yang luas, dan referensinya terikat dengan pusat massa bumi dapat digunakan sebagai alternatif untuk mengestimasi tinggi muka laut. Untuk mengkonfirmasikan dan mengkoreksi hasil pemantauan data satelit altimetri akibat adanya efek pemanasan global, diperlukan data variasi suhu muka laut (sea
surface temperature) secara spasio-temporal. Hal ini dilakukan untuk melihat korelasi perubahan kedudukan muka laut dan suhu muka laut. Untuk melihat variasi kedudukan muka laut diperlukan pemanfaatan model-model lokal untuk diterapkan sesuai dengan karakteristik lokal suatu wilayah, misalnya penggunaan model pasut lokal yang memperhitungkan efek topografi dasar laut. 8. Prediksi El Nino dan La Nina Perubahan permukaan laut akibat El Nino serta La Nina berlangsung setiap 3 sampai dengan 7 tahun di Pasifik. Ini disebabkan oleh interaksi antara arus permukaan hangat dan kenaikan permukaan laut di daerah tropis Pasifik menyimpang ke arah timur dan bertabrakan dengan suhu yang lebih rendah di Pasifik timur. Dengan menganalisis siklus musiman dari tinggi permukaan air laut di sekitar pantai dari variasi laut interannual hingga dekadal maka kejadian badai seperti El Nino dan La Nina ke depan dapat diprediksikan. 9. Penentuan Geoid Indonesia Geoid dapat didefinisikan sebagai bidang ekipotensial yang berimpit dengan permukaan laut pada keadaan tenang dan tanpa gangguan, karena itu geoid secara praktis dapat dianggap sama dengan permukaan laut rata-rata (Mean Sea Level – MSL). Jarak yang diukur dari suatu titik ke bidang geoid sepanjang garis gaya berat ini disebut tinggi ortometrik. Karena hitung-hitungan geodesi dilakukan dengan menggunakan data-data pada geoid (air laut rata-rata), maka informasi data pasut dibutuhkan dalam penentuan geoid.
17
2.2
Basis Data dan Sistem Basis Data
2.2.1
Konsep Dasar
Beberapa definisi dari Basis Data: 1. Kumpulan data yang saling berhubungan yang disimpan secara bersama sedemikian rupa dan tanpa pengulangan (redundansi) yang tidak perlu, untuk memenuhi berbagai kebutuhan. (Fathansyah, 2001) 2. Kumpulan data-data (file) non-redundant yang saling terkait satu sama lainnya (dinyatakan oleh atribut-atribut kunci dari tabel-tabelnya/struktur data dan relasirelasi) dalam membentuk bangunan informasi yang penting (enterprise). (Prahasta, 2002) Prinsip utama dari basis data adalah adanya pengaturan data, sedangkan tujuan utamanya adalah kemudahan dan kecepatan dalam pengambilan atau pencarian kembali data. Sistem basis data merupakan sistem yang terdiri dari kumpulan file (tabel) yang saling berhubungan (dalam sebuah basis data di sebuah sistem komputer) dan sekumpulan program (DBMS) yang memungkinkan beberapa pemakai atau program lain untuk mengakses dan memanipulasi file-file (tabel-tabel) tersebut. Sebuah sistem basis data seara lengkap memiliki komponen-komponen utama sebagai berikut: 1. Perangkat keras (Hardware). 2. Sistem Operasi (Operating System). 3. Basis Data (Database). 4. Sistem Manajemen Basis Data (DBMS). 5. Pengguna (User). 6. Aplikasi/perangkat lunak lain.
18
Bahasa basis data biasanya dapat dibagi menjadi tiga, yaitu 1. Data Definition Language Pola skema basis data dispesifikasikan dengan satu set definisi yang diekspresikan dengan satu bahasa khusus. Hasil kompilasi perintah DDL adalah satu set tabel yang disimpan di dalam file khusus yang disebut Kamus Data (data dictionary), yang merupakan satu file berisi metadata atau data mengenai data. 2. Data Manipulation Language Bahasa yang memperbolehkan pemakai mengakses atau memanipulasi data sebagaimana yang direpresentasikan oleh model data. 3. Query Pernyataan yang diajukan untuk mengambil informasi. Merupakan bagian DML yang digunakan untuk pengambilan informasi, disebut Query Language. Model basis data relasional sampai saat ini merupakan model basis data yang paling banyak diterapkan. Kemudahan dalam penerapan dan kemampuannya dalam mengakomodasi berbagai kebutuhan pengelolaan basis data yang ada di dunia nyata merupakan alasan mengapa model ini populer. Pada model relasional, basis data disebar dalam berbagai tabel, yang terdiri dari baris data dan kolom. Di setiap pertemuan baris dan kolom nilai-nilai data ditempatkan (tabel 2.1). Tabel 2.1 Tabel, baris, kolom dan nilai-nilai data No Faktur baris
Kode
Nama
Barang Barang
Kuantitas
Harga
Jumlah
Satuan
Harga
182
T-013
T-Shirt
13
$20.00
$260.00
41
P-04
Pants
40
$19.50
$780.00
13
B-10
Belt
10
$10.00
$100.00
nilai data
kolom
19
2.2.2
Structure Query Language SQL merupakan bahasa query standar yang digunakan untuk mengakses basis
data relasional. Pertama kali dikembangkan tahun 1970-an sebagai bahasa non prosedural karena SQL menjelaskan data ditampilkan, dihapus atau dimasukkan bukan menjalankan prosedur pemrograman untuk menampilkan data. SQL memerintahkan basis data untuk melakukan apa yang harus dilakukan, bukan bagaimana melakukannya.
2.2.3
Aplikasi Basis Data di Internet Internet merupakan sebuah jaringan komputer global, yang menghubungkan
komputer-komputer yang terdapat di seluruh dunia. Internet dapat diumpamakan sebagai kumpulan jaringan (network) yang saling berhubungan dan berkomunikasi dengan menggunakan standar atau bahasa yang umum. Dengan adanya bahasa yang sama ini, maka perbedaan jenis komputer dan sistem operasi tidak menjadi masalah. Internet memiliki fungsi untuk menyebarkan informasi aktual, lengkap dan sesuai dengan kebutuhan pengguna. Berdasarkan fungsi tersebut maka internet hampir dipastikan berkaitan dengan data informasi yang sangat besar. Data/informasi yang besar pasti berhubungan dengan basis data dalam hal penyimpanannya dan DBMS untuk pengelolaannya.
iMac
iMac
Gambar 2.10 Basis Data yang Diakses Pengguna Melalui Internet Pada gambar 2.9 diperlihatkan bahwa saat client mengakses situs web di internet untuk memperoleh data atau informasi yang diperlukan, maka server akan memproses permintaan tersebut dan memanggil data yang sesuai dengan kriteria yang diinginkan
20
server basis data. Kemudian server basis data akan mengirimkan data melalui internet ke client di mana permintaan itu berasal. 2.3
Resume Informasi mengenai pasut dapat memberikan kegunaan bagi berbagai macam
kegiatan kelautan yang bergantung pada kondisi laut, karena gerakan air laut dapat berubah akibat gaya tarik menarik antara Bumi dengan benda-benda angkasa, sehingga diperlukan informasi yang dapat memberikan gambaran keadaan laut yang akurat untuk mendukung kegiatan kelautan tersebut. Pengamatan pasut berupa kegiatan mencatat atau merekam gerakan vertikal air laut dilakukan untuk memperoleh informasi pasut laut. Hasil pengamatan pasut ini berupa data ketinggian pasut selama selang waktu tertentu. Analisis pasut bertujuan untuk mendapatkan amplitudo dan fase komponen-komponen pasut dengan cara melakukan pengamatan pasut tersebut. Tujuan utama pengamatan pasut selain untuk menentukan nilai MSL dan Chart Datum juga untuk dapat meramalkan kondisi pasut laut di suatu tempat . Salah satu metode peramalan pasut atau prediksi pasut yaitu dengan menggunakan data analisis harmonik metode kuadrat terkecil parameter. Aplikasi dalam tugas akhir ini dapat diterapkan dalam kegiatan navigasi (keselamatan pelayaran) dan kegiatan kerekayasaan laut Dengan adanya internet sebagai sarana informasi yang memiliki mobilitas tinggi maka untuk mempermudah akses dalam memperoleh informasi pasut, sekarang ini informasi-informasi tersebut di-upload ke dalam internet dan terus diperbaharui sehingga siapapun, di manapun dapat dengan mudah mengakses informasi-informasi tersebut.
21
