Arus Geostropik Peristiwa air yang mulai bergerak akibat gradien tekanan, maka pada saat itu pula gaya coriolis mulai bekerja. Pada saat pembelokan mencapai 90 derajat, maka arah gerak partikel akan sejajar dengan garis isobar. Pada saat itu terjadi keseimbangan antara gaya gradien tekanan dengan gaya coriolis. Pergerakan ini disebut dengan arus geostropik. Keseimbangan geostropik dinyatakan dengan (du/dt = dv/dt = 0). Sedangkan kecepatan geostropik dirumuskan sebagai berikut : vg = (1/rf) (¶p/¶x) vfg = -(1/rf) (¶p/¶y) Apabila dipilih sumbu x terletak sepanjang isobar dan menyatakan gradien tekahan sebagai beda (finite difference), maka : vg = (1/rf) (dr/¶r) dimana vg adalah kecepatan arus geostropik dan dr adalah jarak tegak lurus antara dua isobar. Arus geostropik adalah arus yang terjadi pada saat ada keseimbangan antara gradien tekanan dengan gaya coriolis dimana arah arus sejajar dengan arah garis isobar.
Definisi Arus Arus laut (sea current) adalah 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. Arus di samudera bergerak secara konstan. Arus tersebut bergerak melintasi samudera yang luas dan membentuk aliran yang berputar searah gerak jarum jam di Belahan Bumi Utara (Northern Hemisphere), dan berlawanan arah gerak jarum jam di Belahan Bumi Selatan (Southern Hemisphere). Pola umum sirkulasi arus global dapat dilihat dalam. Gambar 1. Pola sirkulasi arus global. (www.namce8081.wordpress.com) Faktor Penyebab Terjadinya Arus Arus di permukaan laut terutama disebabkan oleh tiupan angin, sedang arus di kedalaman laut disebabkan oleh perbedaan densitas massa air laut. Selain itu, arus di permukan laut dapat juga disebabkan oleh gerakan pasang surut air laut atau gelombang. Arus laut dapat terjadi di samudera luas yang bergerak melintasi samudera (ocean currents), maupun terjadi di perairan pesisir (coastal currents). Penyebab utama arus permukaan laut di samudera adalah tiupan angin yang bertiup melintasi permukaan Bumi melintasi zona-zona lintang yang berbeda. Ketika angin melintasi permukaan samudera, maka massa air laut tertekan sesuai dengan arah angin. Pola umum arus permukaan samudera dimodifikasi oleh faktor-faktor fisik dan berbagai variabel seperti friksi, gravitasi, gerak rotasi Bumi, konfigurasi benua, topografi dasar laut, dan angin lokal. Interaksi
berbagai variabel itu menghasilkan arus permukaan samudera yang rumit. Karena gerakannya yang terus menerus itu, massa air laut mempengaruhi massa udara yang ditemuinya dan merubah cuaca dan iklim di seluruh dunia. Arus di Kedalaman Samudera (Deep-water Circulation), faktor utama yang mengendalikan gerakan massa air laut di kedalaman samudera adalah densitas air laut. Perbedaan densitas diantara dua massa air laut yang berdampingan menyebabkan gerakan vertikal air laut dan menciptakan gerakan massa air laut-dalam (deep-water masses) yang bergerak melintasi samudera secara perlahan. Gerakan massa air laut-dalam tersebut kadang mempengaruhi sirkulasi permukaan. Perbedaan densitas massa air laut terutama disebabkan oleh perbedaan temperatur dan salinitas air laut. Oleh karena itu gerakan massa air laut-dalam tersebut disebut juga sebagai sirkulasi termohalin (thermohaline circulation). Model sirkulasi termohalin secara global dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Model pola sirkulasi termohalin global. (www.namce8081.wordpress.com) Arus perairan pesisir, arus pasang surut (tidal current) terjadi terutama karena gerakan pasang surut air laut. Arus ini terlihat jelas di perairan estuari atau muara sungai. Bila air laut bergerak menuju pasang, maka terlihat gerakan arus laut yang masuk ke dalam estuari atau alur sungai; sebaliknya ketika air laut bergerak menuju surut, maka terlihat gerakan arus laut mengalir ke luar. Arus sepanjang pantai (longshore current) dan arus rip (rip current). Kedua macam arus ini terjadi di perairan pesisir dekat pantai, dan terjadi karena gelombang mendekat dan memukul ke pantai dengan arah yang muring atau tegak lurus garis pantai. Arus sepanjang pantai bergerak menyusuri pantai, sedang arus rip bergerak menjauhi pantai dengan arah tegak lurus atau miring terhadap garis pantai. Pola kedua macam arus ini dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Arus sepanjang pantai dan arus rip. (www.namce8081.wordpress.com) Jenis-Jenis Arus. Brown et al. (1989) dalam Kurniawan (2004) membagi arus berdasarkan pada gaya-gaya yang menimbulkannya menjadi 4 macam yaitu : 1. Arus Bentukan Angin (Wind Driven Current), disebabkan oleh gesekan angin 2. Arus Geostrofik (Geostrophic Current), disebabkan oleh gradien tekanan mendatar dan gaya Coriolis 3. Arus Thermohalin (Thermohaline Current), disebabkan oleh adanya perbedaan densitas air laut 4. Arus Pasang Surut (Tidal Current), disebabkan adanya gaya pembangkit pasang surut 5. Arus Inersia Arus Permukaan Di Indonesia Pola Arus Lintas Indonesia (Arlindo) berawal dari Arus Sirkumpolar Antartika yang bergerak di dasar laut dari barat ke timur benua di kutub selatan ini. Dibandingkan arut laut lainnya, Arus Sirkumpolar Antartika merupakan arus laut pengangkut panas, garam, dan CO2, terbesar di dunia. Arus ini akan muncul ke permukaan di perairan Samudera Pasifik selatan dekat wilayah Amerika Latin yang dikenal sebagai Arus Permukaan Pasifik. Dalam Arus Sirkumpolar Antarctic dari timur ini terdapat zona Front Kutub, suatu batas pertemuan air dari Antartika yang dingin dan padat yang berada di bawah air hangat dari utara. Suatu perbedaan temperatur yang relatif besar menjadi pembatas bagi organisme laut di zona ini. Arus ini kemudian memasuki perairan Indonesia-disebut Arlindo, lalu menuju Samudera Hindia terus ke Atlantik dan menyusup kembali ke dasar perairan Antartika. Dalam satu kali putaran, arus laut global ini memerlukan waktu antara 50 sampai 200 tahun. Sirkulasi tersebut sangat berpengaruh terhadap pola pergerakan ikan migrasi seperti tuna, yang tergantung pada sumber nutrisi perairan. (dikutip dari www2.kompas.com)
Metode Perolehan Data Arus. Pengukuran Arus Secara Insitu Agar memperoleh ketepatan pengukuran yang baik, pengukuran harus dilakukan di sepanjang kolom pengukuran. Ketersediaan alat ukur (misalnya: current meter) membatasi kemampuan melakukan pengukuran secara sekaligus di satu kolom pengukuran. Arus di perairan pantai tidak bergerak dengan kecepatan yang tetap, melainkan berfluktuasi, baik secara acak maupun sistematik. Fluktuasi kecepatan arus berkisar mulai dari perioda singkat (detik) sampai panjang (jam). Fluktuasi kecepatan arus singkat dan acak dapat disebabkan oleh turbulensi dan pengaruh angin atau gelombang. Fluktuasi kecepatan arus panjang dan sistematik dapat disebabkan oleh siklus pasang surut. Status termaju teknologi pengukuran arus saat ini adalah dengan metoda akustik menggunakan ADCP yang memanfaatkan prinsip Doppler untuk mengukur kecepatan arus. ADCP mengirimkan gelombang akustik dengan frekuensi tertentu yang diketahui ke kolom air. Beberapa saat kemudian, ADCP mendengarkan pantulannya kembali dari partikel-partikel padat yang melayang dalam air. Teknologi akustik semacam ADCP memungkinkan pengukuran arus dengan akurasi tinggi. Dengan ADCP, resolusi temporal dan spasial yang tinggi untuk pengukuran arus dapat dicapai (adcpartikel.htm). Perolehan Data Arus Dengan Satelit Altimetri Dikutip dari www.geodesy.gd.itb.ac.id.htm, secara umum sistem satelit altimetri mempunyai tiga objektif ilmiah jangka panjang yaitu: mengamati sirkulasi lautan global, memantau volume dari lempengan es kutub, dan mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL) global. Dalam konteks geodesi, objektif terakhir dari misi satelit altimetri tersebut adalah yang menjadi perhatian. Dengan kemampuannya untuk mengamati topografi dan dinamika dari permukaan laut secara kontinyu, maka satelit altimetri tidak hanya bermanfaat untuk pemantauan perubahan MSL global, tetapi juga akan bermanfaat untuk beberapa aplikasi geodetik dan oseanografi seperti yang diberikan [SRSRA, 2001; Seeber, 1993]: - Penentuan topografi permukaan laut (SST) - Penentuan topografi permukaan es - Penentuan geoid di wilayah lautan - Penentuan karakteristik arus dan eddies - Penentuan tinggi (signifikan) dan panjang (dominan) gelombang - Studi pasang surut di lepas pantai - Penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut - Penentuan batas wilayah laut, dan es - Studi fenomena El Nino - Manajemen sumber daya laut - Unifikasi datum tinggi antar pulau Begitu banyak hal yang dapat kita pelajari dengan mengaplikasikan teknologi Satelit Altimetri, sehingga teknologi ini mulai menjadi trend baru dalam dunia science dan rekayasa geodesi kelautan, oceanografi, dan bidang-bidang ilmu terkait lainnya. Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter), penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada sistem ini, altimeter radar yang dibawa oleh satelit memancarkan pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit. Informasi utama yang ingin ditentukan dengan satelit altimetri adalah topografi dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur ketinggian satelit di atas permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang dikirimkan kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit. Untuk mengeliminasi efek dari gelombang serta gerakan muka laut berfrekuensi tinggi lainnya, jarak ukuran adalah jarak rata-rata dalam daerah footprint. Dari data rekaman waktu tempuh sinyal kita dapat menentukan posisi vertikal permukaan laut, topografi muka laut (SST), Undulasi Geoid, Topografi es,
lokasi dan kecepatan arus laut. Dari data amplitudo gelombang pantul kita dapat memperoleh informasi mengenai kecepatan angin sepanjang permukaan groundtrack satelit, dan batas laut serta es. Sementara itu dari data bentuk dan struktur muka gelombang pantul kita dapat melihat tinggi gelombang, panjang gelombang dominan, informasi termoklin, dan kemiringan lapisan es. Membangun Model Hidrodinamika
Arus Wind-Driven (1) Interaksi antara udara dan lautan menghasilkan dua jenis sirkulasi yang berbeda : 1. Sirkulasi Wind-driven 2. Sirkulasi Densitas (Thermohaline) Sirkulasi Wind-Driven z Sirkulasi Wind-driven menghasilkan perbedaan tekanan air permukaan, sehingga menyebabkan terjadinya Slope z Perbedaan tekanan ini membangkitkan gaya yang akan menekan permukaan air sampai dengan kedudukan pada saat tekanan lebih rendah, atau dengan perkataan lain air cenderung akan bergerak menuruni Slope z Di pihak lain, Gaya Coriolis akan mendefleksikan arah arus ke kanan di belahan bumi
bagian Utara z Kedua hal di atas menyebabkan arus yang dinamakan Arus Geostropik (hampir semua arus permukaan bersifat Geostropik)
Arus Wind-Driven (2) z Sirkulasi Wind-driven selain dalam bentuk arus dengan arah horisontal, juga dengan arah vertikal yang disebut dengan fenomena Upwelling dengan karakteristik : – Gerakan air ke atas – Terjadi bila angin bertiup sejajar pantai – Arah arus dipengaruhi oleh Gaya Coriolis – Ditentukan oleh bentuk topografi dasar laut – Bila arus di bawah permukaan kaya akan kandungan nutrisi, maka daerah perairan tersebut akan mempunyai produktifitas biologis yang tinggi
z Bila gerakan air dari atas ke bawah, maka disebut dengan Sinking
