Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
SIMULASI PENGARUH ANGIN TERHADAP SIRKULASI PERMUKAAN LAUT BERBASIS MODEL (Studi Kasus : Laut Jawa) Martono Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Jl. Dr. Junjunan No 133 Bandung 40173 E-mail :
[email protected] Abstract This research is conducted to study the characteristics of sea surface current over Java Sea at seasonal time scale under normal condition. A three-D baroclinic hydrodinamics model used in this research is Princeton Ocean Model (POM) which was developed by Blumberg dan Mellor (1977). Bathimetry, water temperature, salinity, and surface wind are used as input data. The result show that the variability of sea surface current over Java Sea is influenced by seasonal wind. From May to September sea current flows to the west and from November to March to the east. In April and October the direction of the flow change and eddies occur. Keywords : Sea Surface current, Java Sea, POM PENDAHULUAN Arus laut merupakan salah satu parameter oseanografi yang banyak mendapat perhatian tidak hanya dalam masalah kelautan saja tetapi juga mendapat perhatian yang besar dalam masalah atmosfer khususnya yang berkaitan dengan cuaca dan iklim. Dalam masalah kelautan arus laut mempunyai peranan penting dalam sistem ekologi laut, pemanfaatan laut sebagai sarana transportasi dan usaha penanggulangan pencemaran laut (Dharma, 1994). Pola sirkulasi arus laut mempunyai peranan yang sangat penting dalam daur biota laut terutama pada tahap planktonik dan penyebaran makanan bagi biota yang hidupnya bersifat menetap di perairan tertentu. Dalam transportasi pola sirkulasi arus laut dimanfaatkan untuk mencapai suatu daerah tertentu maupun untuk mempercepat waktu pelayaran. Terhadap polutan pola sirkulasi arus laut menentukan pola penyebaran zat pencemar yang terdapat dalam kolol air. Sementara itu, arus laut terutama lapisan permukaan mempunyai peranan yang besar dalam sistem interaksi laut dan atmosfer. Sistem interaksi tersebut meliputi pertukaran momentum dari sirkulasi angin permukaan terhadap sirkulasi arus permukaan. Beberapa proses interaksi laut dan atmosfer yang mempunyai pengaruh yang besar terhadap cuaca dan iklim global terutama wilayah Indonesia antara lain El Nino, La Nina dan Indian Ocean Dipole. Peristiwa El Nino dan La Nina terjadi di Samudera Pasifik tropis, sedangkan Indian Ocean Dipole terjadi di Samudera Hindia tropis. Peristiwa El Nino menyebabkan bencana kekeringan di sebagian wilayah Indonesia sebaliknya La Nina menyebabkan bencana banjir. Sementara itu, jika Indian Ocean Dipole fase positif maka akan menyebabkan bencana kekeringan di sebagian wilayah Indonesia terutama bagian barat dan sebaliknya jika Indian Ocean Dipole fase negatif menyebabkan bencana banjir. Oleh karena itu, penelitian para oseanografer dan meteorologis saat ini berkonsentrasi pada pemahaman yang lebih dalam tentang proses interaksi laut dan atmosfer yang mempengaruhi cuaca/iklim dan dinamika lautan (Sulasdi dkk, 2000). Laut Jawa yang merupakan bagian dalam Perairan Indonesia menarik untuk diteliti. Ada beberapa alasan utama mengapa perairan ini menarik untuk diteliti lebih lanjut. Pertama bahwa perairan ini mempunyai potensi sumber daya hayati laut yang besar terutama perikanan laut (Komisi Nasional Pengkajian Stok Sumber Ikan Laut, 1998). Perikanan adalah kegiatan ekonomi penting di Laut Jawa. Ada 3000 lebih spesies kehidupan laut di daerah ini. Kedua bahwa beberapa kota besar seperti Jakarta, Surabaya, Semarang dan Cirebon yang berada di wilayah pantai dan berhadapan langsung dengan Laut Jawa yang berfungsi sebagai lokasi pemukiman, perdagangan, perhubungan, perkembangan industri dan sektor lainnya (Diposaptono, 2006). Berkembangnya berbagai kepentingan tersebut membuat wilayah pantai menyangga beban lingkungan yang berat. Hal ini diperberat pula oleh kenyataan bahwa wilayah pantai rentan terhadap perubahan lingkungan dan bencana alam karena pengaruh besar dari daratan dan lautan seperti banjir, tsunami, kenaikan muka air laut.
1
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
Berdasarkan hal tersebut di atas maka penelitian mengenai arus permukaan yang terjadi di Laut Jawa penting untuk dilakukan dalam rangka mendukung program penelitian mengenai proses interaksi antara laut dan atmosfer yang mempunyai dampak besar terhadap cuaca dan untuk mendukung program pemanfaatan potensi sumber daya perikanan laut yang tersimpan di dalamnya. Namun demikian, masih terdapat kendala yaitu data dan informasi tentang sirkulasi arus laut masih sangat kurang. Hingga saat ini informasi terlengkap mengenai perairan Indonsesia masih bersumber pada Naga Report II oleh Wrytki (1961). Dengan semakin berkembangnya teknologi komputer dan minimnya data arus permukaan hasil pengamatan secara langsung di lapangan, maka pemanfaatan pemodelan laut (model numerik) merupakan salah satu alternatif yang baik untuk mempelajari dinamika arus permukaan di perairan ini. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik arus permukaan yang terbentuk di Laut Jawa yang disebabkan oleh sistem angin yang berkembang di atsanya dengan menggunakan model hidrodinamika laut baroklinik 3D. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah pemodelan dengan menggunakan model hidrodinamika baroklinik tiga dimensi Princeton Ocean Model (lebih dikenal dengan POM). Model ini dikembangkan oleh Alan Blumberg dan George L. Mellor (1977) dari Princeton University. Data-data yang digunakan sebagai input dalam simulasi yaitu data bathimetri, suhu, salinitas dan angin permukaan. Data suhu dan salinitas yang digunakan diperoleh dari World Ocean Atlas (Levitus, 1998) dengan alamat : http://psc.apl.washington.edu/POLES/PHC2/Data3.html. Data ini merupakan data klimatologis dengan resolusi 1O dan mempunyai 33 level kedalaman. Untuk kedalaman level 1 – 24 menggunakan data bulanan, sedangkan level 25 – 33 menggunakan data tahunan. Data batimetri dengan resolusi 10 menit diperoleh dari http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/fliers/01mgg04.html. Data klimatologi yang digunakan adalah angin permukaan. Data angin diperoleh dari DMPS-SSM/I dan ADEOS NSCAT yang merupakan data rata-rata 6 jam-an harian selama tahun 1996. Model POM menggunakan teknik mode pemisah (mode-splitting) untuk mempercepat waktu simulasi. Metode ini menggunakan 2 langkah waktu yaitu mode eksternal (∆te) untuk perhitungan dua dimensi (2D) dan mode internal (∆ti) untuk perhitungan tiga dimensi (3D). Simulasi ini menggunakan langkah waktu mode ekternal (∆te) = 6 detik dan langkah waktu mode internal (∆ti) = 90 detik. Secara horizontal daerah simulasi dibagi menjadi beberapa grid dengan ukuran setiap grid Δx = Δy =15 km dan secara vertikal daerah simulasi dibagi menjadi 8 lapisan (dalam koordinat sigma).
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil simulasi model meliputi sirkulasi arus permukaan rata-rata bulanan dengan periode waktu dari tahun 1996. Sebelum dianalisis lebih lanjut hasil simulasi model tersebut diverifikasi terlebih dahulu dengan menggunakan data yang tersedia dan sudah banyak digunakan. Verifikasi dilakukan secara kualitatif dengan membandingkan sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dengan pola umum sirkulasi arus permukaan yang diperoleh dari Wyrtki (1961). Pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan Februari 1996 diperlihatkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Dari hasil simulasi model terlihat bahwa pola arus permukaan Laut Jawa secara umum bergerak ke arah timur. Dari pola umum Wyrtki juga menunjukkan pola yang sama yaitu bergerak ke arah timur.
Gambar 1. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Bulan Februari 1996
Gambar 2. Pola Arus Februari (Wyrtki ,1996)
Permukaan
Bulan
Pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan April 1996 diperlihatkan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Dari Hasil simulasi menunjukkan pola arus permukaan di
2
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
sepanjang pantai utara Jawa secara umum masih bergerak ke arah timur, tetapi di bagian selatan Kalimantan arus bergerak ke arah barat dan kemudian di bagian tengah Laut Jawa berbelok arah ke timur. Sementara itu, dari pola umum Wyrtki di bagian selatan Laut Jawa secara umum masih bergerak ke arah timur, tetapi di bagian utara arus sudah bergerak ke arah barat.
Gambar 3. Pola Arus Simulasi Bulan April 1996
Permukaan
Hasil
Gambar 4. Pola Arus Permukaan Bulan April (Wyrtki ,1996)
Pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan Juni 1996 diperlihatkan pada Gambar 5 dan Gambar 6. Dari hasil simulasi model terlihat bahwa pola arus permukaan Laut Jawa secara umum bergerak ke arah selatan, tetapi di sepanjang pantai selatan Kalimantan sampai bagian tengah Laut Jawa arus bergerak ke arah barat. Sementara itu, dari pola umum Wyrtki pola arus permukaan di seluruh Laut Jawa secara umum arus bergerak ke arah barat. Pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan Agustus 1996 diperlihatkan pada Gambar 7 dan Gambar 8. Dari hasil simulasi model terlihat bahwa pola arus permukaan di sepanjang pantai utara Jawa dan pantai selatan Kalimatan secara umum bergerak ke arah barat, sementara di sekitar kepulauan Bawean arus permukaan bergerak ke selatan. Dari pola umum Wyrtki pola arus permukaan di seluruh Laut Jawa secara umum arus bergerak ke arah barat.
Gambar 5. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Bulan Juni 1996
Gambar 6. Pola Arus Permukaan Bulan Juni (Wyrtki ,1996)
Gambar 8. Pola Arus Agustus (Wyrtki ,1996)
Permukaan
Bulan
3
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
Pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan Oktober 1996 diperlihatkan pada Gambar 9 dan Gambar 10. Dari hasil simulasi menunjukkan bahwa pola arus permukaan di bagian selatan Laut Jawa secara umum masih bergerak ke arah timur, tetapi di bagian utara Laut Jawa sebagian bergerak ke arah barat dan sebagian ke arah timur dan di Laut Flores arus bergerak secara tidak beraturan. Sementara itu, dari pola umum Wyrtki di bagian selatan Laut Jawa arus permukaan bergerak ke arah timur sedangkan di bagian utara bergerak ke arah barat.
Gambar 9. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Bulan Oktober 1996
Gambar 10. Pola Arus Permukaan Bulan Oktober (Wyrtki ,1996)
Sementara itu, pola umum sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan Wyrtki pada bulan Desember 1996 diperlihatkan pada Gambar 11 dan Gambar 12. Dari hasil simulasi model terlihat bahwa pola arus permukaan Laut Jawa secara umum bergerak ke arah timur. Dari pola umum Wyrtki juga menunjukkan pola yang sama yaitu arus permukaan bergerak ke arah timur.
Gambar 11. Pola Arus Permukaan Simulasi Bulan Desember 1996
Hasil
Gambar 12. Pola Arus Permukaan Bulan Desember (Wyrtki ,1996)
Secara umum bahwa di Laut Jawa pola sirkulasi arus permukaan mengalami perubahan total dua kali dalam setahun sesuai dengan perkembangan sistem angin musim (Wyrtki, 1961 dalam Arief, 1994). Menurut Wyrtki (1961) bahwa dari bulan Mei sampai September arus permukaan Laut Jawa bergerak dari timur ke barat, sedangkan dari bulan Nopember sampai Maret arus permukaan bergerak dari barat ke timur. Pada bulan April dan Oktober sirkulasi arus permukaan melemah, tidak menentu dan terbentuk arus eddies. Pola sirkulasi arus permukaan hasil simulasi model dan pola angin permukaan rata-rata antara bulan Mei sampai September 1996 (musim timur) diperlihatkan pada Gambar 13 dan Gambar 14, antara bulan Nopember sampai Maret 1996 (musim barat) diperlihatkan pada Gambar 15 dan Gambar 16, pada bulan April 1996 (musim peralihan pertama) diperlihatkan pada Gambar 17 dan Gambar 18, dan pada bulan Oktober 1996 (musim peralihan kedua) diperlihatkan pada Gambar 19 dan Gambar 20. Dari hasil tersebut terlihat bahwa secara umum pola sirkulasi arus permukaan Laut Jawa mengikuti pola angin permukaan yang berkembang di atasnya. Pada musim timur baik angin permukaan dan arus permukaan secara umum bergerak dari timur ke barat dan pada musim barat bergerak sebaliknya yaitu dari barat ke timur. Pada musim peralihan pertama dan kedua pola arus permukaan melemah, tidak menentu dan terbentuk arus eddies.
4
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
Gambar 13. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Rata-rata Bulan Mei - September 1996
Gambar 14. Pola Angin Permukaan Rata-rata Bulan Mei - September 1996
Gambar 15. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Rata-rata Bulan Nopember - Maret 1996
Gambar 16. Pola Angin Permukaan Rata-rata Bulan Nopember – Maret 1996
Gambar 17. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Bulan April 1996
Gambar 18. Pola Angin Permukaan Bulan April 1996
Gambar 19. Pola Arus Permukaan Hasil Simulasi Bulan Oktober 1996
Gambar 20. Oktober 1996
Pola
Angin
Permukaan
Bulan
5
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta
KESIMPULAN Berdasarkan hasil tersebut di atas, maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut : • Secara kualitatif hasil simulasi model telah menunjukkan hasil yang baik setelah dibandingkan dengan pola umum arus permukaan Wyrtki (1961). • Pola sirkulasi arus permukaan Laut Jawa sangat dipengaruhi oleh sistem angin yang berkembang di atasnya. Pada musim barat arus permukaan bergerak ke timur, sebaliknya pada musim timur arus bergerak ke barat. • Pada bulan April dan Oktober terbentuk arus eddies yang bergerak bergerak berlawanan arah dengan arah jarum jam. DAFTAR PUSTAKA Arief, D, “ Sirkulasi Air Laut “, Diktat Kursus Oseanografi bagi Perwira TNI-AL, LON-LIPI, Jakarta, 1994. Diposaptono, S, “Karakteristik Laut Pada Kota Pantai”, Proceeding - Studi Dampak Timbal Balik Antar Pembangunan Kota dan Perumahan di Indonesia dan Lingkungan Global, 2006. George, L.M, “Users Guide for A Three-Dimensional, Primitive Equation, Numerical Ocean Model”, Princeton University, 2004. http://psc.apl.washington.edu/POLES/PHC2/Data3.html. http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/fliers/01mgg04.html. Komisi Nasional Pengkajian Stok sumber daya Ikan Laut, “Potensi dan Penyebaran Sumber daya Ikan Laut Di Perairan Indonesia”, LIPI, 1998. Nontji, A, “Laut Nusantara”, Djambatan, Jakarta, 1993. Sulasdi, W.N., Hadi, S., Mihardja, D.K., Hang Tuah., Nganro, N.R dan Supangat, A, “Potensi dan Strategi Pengembangan Kelautan Di Lingkungan Institut Teknologi Bandung”, Proceeding, ITB, Volume 32 No 2, 2000. Wyrtki, K, “Physical Oceanography of the Southeast Asian Waters”, Naga Report Volume 2, 1961.
6
