Oseanografi Fisis
4
Massa Air dan Proses Percampuran
Pemanasan Pendinginan Karakteristik Massa Air
Pembentukan Es
Permukaan Laut
Penguapan Pengenceran • Massa Air Paling Berat dan Paling Dalam Terbentuk oleh proses pendinginan dan pembentukan es di daerah kutub. • Massa air dekat permukaan, lebih hangat dan kurang asin. Terbentuk di daerah dimana presipitasi melebihi evaporasi (P>E). • Massa air di kedalaman intermediate, densitasnya pertengahan • Massa air yang dingin yang berada di bawah termoklin, variasi suhu dan salinitasnya lebih kecil dibandingkan massa air permukaan.
Massa Air Pembagian Massa menurut posisinya di laut : • Surface water (massa air permukaan), sampai kedalaman 200 m. • Central water (massa air pusat), sampai ke dasar (batas bawah) thermocline; bervariasi terhadap lintang. • Intermediate water (massa air pertengahan), sampai ke kedalaman sekitar 1500 m. • Deep water (massa air lapisan dalam), di bawah Intermediate water tetapi tidak sampai ke dasar, sampai ke kedalaman 4000 m. • Bottom water (massa air dasar), air yang berada di dasar laut
PROSES PERCAMPURAN MASSA AIR
Diagram Percampuran dua Massa Air
Diagram Percampuran tiga Massa Air
Contoh percampuran dua massa air Massa Air I
Suhu Tinggi Salinitas Rendah 0 – 100 m Suhu Rendah
Massa Air II
Salinitas Tinggi 100 – 300 m
Terdapat bidang antara yang tajam antara 2 massa air
Kondisi sebelum percampuran
Bidang antara menjadi ‘smooth’
Kurva TS menjadi lurus
Massa Air I
200 – 600 m
Massa Air II
600 – 1000 m
Massa Air III
1000 – 1400 m
Temperatur sama Salinitas Beda
Tahap 1
Terdapat bidang antara yang tajam antara 3 massa air
Tahap 2
CORE WATER
1. Bidang antara yang tajam di antara massa air menjadi daerah transisi, batas-batas yang tajam menjadi smooth. 2. Air dengan karakteristik antara 400 – 800 m dan antara 800 – 1200 m tampak di dalam diagram T – S. 3. Lapisan air pertengahan dengan salinitasnya yang rendah tampak jelas kelihatan 4. Titik yang tajam di diagram TS adalag ‘CORE WATER’
Tahap 3
Sudut tajam mulai berkurang
Ciri-ciri core water dari lapisan pertengahan masih terlihat walaupun sudah tererosi karena proses percampuran.
Dari diagram T S kita bisa melihat besarnya pencampuran yang terjadi dan menentukan porsi atau prosentase dari massa air yang bercampur.
T(0C)
Massa Air I
(T1,S1)
Massa Air II
(T1,S1)
Massa Air Baru
(TR,SR)
I T1
R = massa air dengan T=TR dan S=SR yang terbentuk akibat percampuran type air I dan type air II
a TR
R
massa air I b massa air II a
b II T2
Prosentase Massa Air I S2
SR
S1
S(0/00)
b % Massa Air I = a+b 100%
Dari gambar terlihat massa air II memiliki kontribusi lebih besar dalam pembentukan massa air R dari massa air I
Besar kontribusi dari massa air yang terlibat dalam pencampuran tergantung pada jarak titik R terhadap titik yang mewakili massa air I atau massa air II.
Kasus Percampuran Tiga Massa Air
Panjang segmen a, b, c, d dan e ditentukan menggunakan mistar.
Kasus Percampuran Tiga Massa Air • Dalam kasus percampuran tiga massa/type air, massa air hasil percampuran (R) di dalam diagram T – S terletak di dalam segitiga yang dibentuk oleh penyatuan titik-titik yang mewakili massa air I, II dan III. • Jika suhu dan salinitas massa air R (TR, SR) diketahui dari pengukuran, secara grafis kita dapat menentukan berapa persen kontribusi massa air I, II dan III dalam membentuk R Perbandingan Porsi Massa Air I,II,III
b d f I : II : III : : ab cd e f
Contoh : mengetahui kontribusi massa air North Atlantic Deep Water (NADW), massa air Antartic Intermediate Water (AAIW) dan massa air di kedalaman 400 dalam membentuk massa air di kedalaman 800 m
b a
Hasil : AAIW yang mempunyai ciri salinitas yang rendah mempunyai kontribusi terbesar dalam pembentukan massa air dikedalaman 800 m
Salt Fingering
2 proses difusi yaitu difusi panas dan difusi garam karenanya disebut difusi ganda (double diffusion)
Salt Fingering Densitas awal
Densitas densitas setelah beberapa menit Hangat, asin 1
Hangat, asin 1 dingin, asin > 2 dingin, kurang asin 2 dingin, kurang asin 2
Efek dari salt fingering yang mempunyai skala sangat kecil mempengaruhi karakteristik massa air skala besar.
Percampuran di Daerah Konvergensi Daerah Konvergensi
daerah pertemuan dua atau lebih arus.
Percampuran di Daerah Konvergensi • σt berubah secara teratur
Lateral
• Pencampuran terjadi di sepanjang permukaan σt • membutuhkan energi yang kecil
Type Percampuran
• σt berubah secara acak
vertikal
• Pencampuran bukan terjadi di sepanjang permukaan σt • membutuhkan energi yang besar
Gambar percampuran lateral
Gambar percampuran vertikal
Caballing Dua massa air dengan densitas yang sama tetapi suhu dan salinitasnya berbeda yang becampur di daerah konvegensi membentuk massa air baru dengan densitas yang lebih berat dan kemudian tenggelam (sink)
Laut Antartika Distribusi suhu di daerah kutub selatan ke arah ekuator, dapat diamati bahwa di daerah sekitar lintang 500 atau 600 S dan 350 - 400 S terjadi kenaikan suhu permukaan yang nyata daerah konvergensi di mana terjadi sinking water
Laut Antartika Sirkulasi arus bawah permukaan di laut Antartika terbanyak oleh ‘Sinking Water’ dari daerah : 1. Weddell Sea dekat benua Antartika. 2. Konvergensi Sub Antartika. 3. Konvergensi Antartika.
Laut Antartika Diagram T-S di Antartika
Laut Antartika Pergerakan arus di Antartika
Laut – laut Selatan Atlantik Selatan
Laut – laut Selatan Atlantik Selatan
Diagram T-S di Atlantik bagian Selatan
Sirkulasi di Samudera Atlantik
Laut – laut Selatan Pasifik Selatan
Diagram T-S di Pasifik bagian Selatan
Sirkulasi di Samudera Pasifik
Laut – laut Selatan Hindia
Diagram T-S di laut Hindia
sirkulasi di laut Hindia
Laut – laut Utara Deep dan Bottom Water Atlantik Utara terbentuk di dua daerah yaitu : 1.Barat daya Basin Labrador 2.Lepas Pantai Greenland bagian Tenggara.
daerah “Konvergensi”
Laut – laut Utara Atlantik Utara
Diagram T-S di Atlantik bagian Utara
Sirkulasi di Samudera Atlantik
Laut – laut Utara Pasifik Utara
Diagram T-S di Pasifik bagian Utara
Sirkulasi di Samudera Pasifik
Laut – laut Utara
Massa air utama Di Pasifik utara
NPCW
Terbentuk di subtropical convergence 300-400N;1500-1600W
NPIW
Terbentuk di daerah konvergen, pertemuan arus oyashio dan kuroshio 400N; 1600E
PSAW
Terbentuk di Laut Okhostk, utara Jepang 550N
Deep Sea Circulation
Deep dan bottom water terbentuk melalui sinking dan penyebaran dari air dengan densitas tinggi yang berasal dari lapisan permukaan perairan Sub–Arctic dan perairan Antartika dari lautan Pasifik dan Atlantik. Massa air ini dimodifikasi oleh massa air dengan salinitas tinggi yang mengalir dari Laut Tengah ke Lautan Atlantik Utara dan dari laut Merah memasuki Lautan Hindia
Deep Sea Circulation Sirkulasi arus bawah permukaan Laut Atlantik
pola umum dari sirkulasi arus lapisan dalam dari lautan Atlantik yang menunjukkan aliran keselatan dari North Atlantic deep dan bottom water, disertai aliran keutara dari Antartic intermediate dan bottom water.
Sirkulasi Thermohaline
sirkulasi yang timbul akibat perbedaan densitas air laut (dalam arah vertikal).
• Secara umum sirkulasi thermohaline terbentuk akibat proses penambahan dan pengurangan densitas air laut. • Sejumlah besar air yang berat (densitas besar) akibat proses pendinginan yang turun/tenggelam ke lapisan dalam harus diimbangi oleh air yang naik dengan jumlah yang sama di tempat yang lain.
Sirkulasi Thermohaline Di laut pertambahan densitas dapat terjadi akibat: • Pendinginan • Penguapan • Konduksi panas ke atmosfer • Pertambahan salinitas akibat penguapan atau pembentukan es
Pengurangan densitas dapat disebabkan oleh: • Pemanasan • Pengurangan densitas akibat penambahan air tawar melalui presipitasi, run off atau pencairan es.
Terbatas di permukaan
Sirkulasi Thermohaline Global “Global Conveyor Belt”
Secara global sirkulasi thermohaline dapat dinyatakan sebagai “conveyor belt” yang menggambarkan gerakan arus dingin dan asin di lapisan dalam dan air yang hangat di permukaan
