Oseanografi Fisis
2
Sifat Fisis & Kimiawi Air Laut
Suhu Laut
Suhu rata – rata permukaan laut
Distribusi vertikal Suhu
Mixed layer
Deep layer
Distribusi vertikal Suhu Mixed Layer di Equator lebih tipis dibandingkan di Lintang menengah
?
• Di Lintang menengah terdapat 4 musim perbedaan tekanan udara yang besar sehingga terjadi angin yang besar pula. • Sedangkan, di Equator hanya terdapat 2 musim perbedaan tekanan udara tidak begitu besar sehingga angin juga tidak begitu kuat. • Kondisi ini mengakibatkan mixed layer di lintang menengah lebih tebal daripada mixed layer di daerah ekuator
Distribusi vertikal Suhu (musiman) Angin Lemah (Musim Semi)
Musim Panas ekstrim Musim Dingin ekstrim Pengadukan oleh angin yg kuat
Profil Vertikal Suhu Laut (Lintang)
Profil suhu secara vertikal berdasarkan posisi lintangnya
Distribusi vertikal Suhu
Pertumbuhan dan Peluruhan Thermocline Musiman
Maret - Agustus suhu perlahan bertambah penyerapan energi matahari. Lapisan mixed layer dari permukaan hingga kedalaman 30 meter atau lebih tampak jelas terlihat. Setelah Agustus energi matahari mulai berkurang, kekuatan angin terus bertambah menghilangkan termoklin musiman hingga kondisi bulan Maret tercapai kembali.
Suhu Air Laut Suhu Insitu Suhu air laut pada kedalaman tertentu (T)
Suhu Potensial () suhu parcel air di permukaan laut setelah diangkat dari suatu kedalaman tertentu secara adiabatis ke permukaan Adiabatis yaitu tanpa penambahan atau pengurangan energi awal.
Suhu Potensial < Suhu Insitu
Suhu Air Laut Suhu Potensial () digunakan untuk melihat gerakan massa air. Massa air yang sama mempunyai suhu potensial yang sama
Salinitas jumlah total dari zat padat (garam-garam) dalam gram yang larut di dalam satu kilogram air laut bila seluruh carbonat telah diubah menjadi oksida, brom dan jod diganti dengan chlor dan seluruh materi organik dioksidasi secara sempurna International Council for the Exploration of the Sea Ion-ion Utama
Komponen Utama
Konsentrasi (‰ )
Chlor ( Cl - )
18,98
Sodium ( Na + )
10,55
Sulfat ( SO42- )
2,649
Magnesium ( Mg
2+)
1,272
Calcium ( Ca 2+ )
0,400
Potasium ( K + )
0,380
Bicarbonat ( HCO3- )
0,140
Jumlah
34,377
Salinitas Contoh : kita ingin menentukan konsentrasi K+ pada suatu perairan dengan S = 36 ‰, diketahui konsentrasi K+ pada S = 34,4 ‰ adalah 0,38 ‰
Konsentrasi K 0,38 0,011 Salinitas Total 34,4 Konsentrasi K 0,011 36 o oo Konsentrasi K + diperairan dengan S = 36 ‰ adalah 0,011 x 36 ‰ = 0,390 ‰
Sumber Garam terlarut di Laut • Proses pelapukan ( weathering ) dari batubatuan ( rock ). • Gas-gas yang keluar dari punggung samudra ( mid ocean ridge ) dan gunung api bawah laut
Salinitas Aturan Komposisi yang konstan perbandingan/ ratio unsur-unsur utamanya tetap (konstan), meskipun bervariasi secara tempat
komponen unsur utama di perairan dengan salinitas tertentu dapat ditentukan konsentrasinya bila diketahui konsentrasi unsur utama tersebut di perairan lain dengan salinitas tertentu.
Distribusi Horizontal Salinitas Distribusi Salinitas • Penguapan • curah hujan (presipitasi) • run off • pencairan es Salinitas maksimum terjadi di area angin pasat (sub tropis) dimana penguapan jauh lebih besar dari presipitasi Di ekuator presipitasi jauh lebih besar daripada penguapan Hubungan empiris antara salinitas permukaan dengan penguapan dan presipitasi
S (‰) = 34,6 + 0,0175 ( E – P )
Distribusi Meridional Salinitas
Distribusi horizontal Salinitas
Salinitas rata – rata di permukaan laut
Distribusi Vertikal Salinitas
Range salinitas di laut lepas : 35‰ - 37‰. Salinitas rendah terdapat dekat pantai di mana banyak input air sungai dan di daerah kutub di mana terjadi pencairan es.
Distribusi Vertikal Salinitas
Lapisan di mana salinitas berkurang terhadap kedalaman disebut halocline.
Variasi Temporal
• Variasi tahunan dari salinitas di laut terbuka < 0,5‰. • Daerah-daerah dengan variasi tahunan dari presipitasi yang besar seperti Pasifik utara, teluk Benggala memiliki variasi tahunan salinitas besar.
Variasi Temporal
Salinitas Permukaan Maksimum (1950 – 1955)
Salinitas Permukaan Minimum (1950 – 1955)
Distribusi Vertikal Salinitas Distribusi vertikal dari salinitas di bawah permukaan sangat dipengaruhi oleh pencampuran massa air
kondisi-kondisi lokal tertentu aturan komposisi yang konstan tidak berlaku, Yaitu:
1
Daerah estuari (muara sungai): karena pengaruh air sungai total garam yang larut kecil sehingga ratio antara unsurunsur utama yang larut dengan salinitas total berbeda dengan yang di laut terbuka
Distribusi Vertikal Salinitas
2 Open ocean
Di Fjord dimana terdapat dua lapisan massa air dengan lapisan bawah yang relatif stagnan akibat pertukaran massa air dengan laut lepas dihambat oleh suatu Sill. Karena lapisan bawah stagnan maka kandungan O2 di lapisan ini menjadi minimum karena digunakan oleh mikroorganisme yang hidup di lapisan dalam
Fjord air tawar hasil pencairan es
air asin
Sill
O2 minimum kondisi anarobik kandungan O2=0
Distribusi Vertikal Salinitas
3
Di daerah pemekaran dasar samudera, di daerah ini terdapat banyak input dari gas-gas vulkanik termasuk Cl-
4
Di dalam sedimen dasar laut, reaksi dengan sedimen dapat menambah konsentrasi unsur-unsur di dalam air laut.
5
Di perairan dangkal yang mendapat pemanasan yang kuat, akibat reaksi kimia dan / atau biologi bisa mengendapkan Ca2+ sehingga ratio Ca2+/salinitas total, berbeda dengan di laut terbuka.
Penentuan Salinitas Air Laut Klasik Salinitas ditentukan dari konsentrasi chlor (chlorinitas) di dalam sampel air laut dengan cara titrasi menggunakan perak nitrat (AgNO3).
S(‰) = 1,80655 x Cl (‰)
Modern salinitas air laut ditentukan berdasarkan konduktivitas air laut
R
Konduktivi tas air laut Konduktivi tas laru tan KCl s tan dard
Waktu Tinggal (Residence Time) Laju perubahan/penambahan ion-ion ke dalam laut sama dengan pengurangan ion-ion dari dalam laut.
berarti
Waktu Tinggal =
Proses penambahan garam akan diimbangai dengan laju yang sama oleh proses pengurangannya. Jumlah total zat yang larut di dalam air laut Laju penambahan atau pengurangan zat tersebut dari laut
Tekanan Air Laut Rumus hidrostatis :
p = -gz
• Tanda minus diberikan karena di dalam oseanografi z diambil negatif ke arah bawah. • Satuan dari tekanan yang dipakai dalam oseanografi adalah decibar. • 1 dbar = 1/10 bar= 105 dyne/cm2 Bila kita menggunakan satuan internasional tekanan air laut dapat didekati sebagai p = - 104 z Pa
Tekanan Air Laut
Densitas Air Laut Densitas air laut adalah fungsi dari salinitas, suhu dan tekanan (kedalaman) •
Densitas akan bertambah besar bila salinitas bertambah, suhu berkurang dan tekanan bertambah.
•
Di lapisan permukaan perubahan densitas sangat ditentukan oleh salinitas dan suhu air laut, efek suhu lebih dominan daripada efek salinitas.
•
Di lapisan dalam perubahan densitas ditentukan oleh perubahan tekanan.
Densitas Air Laut Parameter untuk menyatakan densitas (s,t,p) Sigma Insitu S,t,p = (S,t,p –1) x 103 t
o
densitas air laut pada tekanan atmosfer (di permukaan). t = (s,t,0 – 1) x 103 densitas air laut pada T = 00C o = (s,0,0 - 1) x 103
Densitas air laut dapat juga dinyatakan oleh volume spesifik (). S,t,p = 1/S,t,p
Distribusi Horizontal & Vertikal Densitas Laut Suatu lapisan di mana densitas bertambah dengan cepat terhadap kedalaman disebut lapisan piknoklin
Distribusi Horizontal & Vertikal Densitas Laut
Stabilitas Kolom Air Stabilitas kolom air ditentukan oleh laju perubahan densitas terhadap kedalaman. E
1 d dz
d/dz < 0, densitas bertambah terhadap kedalaman, maka E > 0 artinya kolom air stabil. Pada kondisi ini air yang ringan berada di atas air yang berat. Kondisi yang stabil ini akan menghalangi gerakan vertikal massa air. d/dz > 0, Densitas berkurang terhadap kedalaman, maka E < 0 artinya kolom air tidak stabil. Air yang berat berada di atas air yang ringan, akibatnya terjadi gerakan vertikal dari masa air ke arah bawah. d/dz = 0, dimana densitas tidak berubah terhadap kedalaman, maka E = 0, kolom air disebut netral (stabilitasnya netral).
Stabilitas Kolom Air Frekuensi Brunt – Väisälä. Frekuensi naik turunnya piknoklin ini disebut dengan frekuensi Brunt-Vaisala
T
2 N
N gE
Bila perpindahan parsel air terjadi di sekitar piknoklin (picnocline) maka piknoklin akan berisolasi dan menyebar mebentuk gelombang internal (internal wave). Frekuensi atau perioda Brunt – Väisälä dari osilasi piknoklin ini merupakan frekuensi atau perioda gelombang internal.
Stabilitas Kolom Air Stabilitas statik (static stability) stabilitas yang dikaitkan dengan perubahan densitas terhadap kedalaman
Ketidakstabilan dinamik fluida yang stabil menjadi tidak stabil karena adanya shear kecepatan yang besar
Tekanan Air Laut Stabilitas statik relatif terhadap ketidakstabilan dinamik dinyatakan oleh bilangan Richardson (Ri): Ri
gE u z
Ri 0.25 aliran stabil (laminer) 2
Ri 0.25
aliran turbulen
Kriteria lain untuk menyatakan turbulen adalah bilangan Reynold (Re) yang besar
uL Re
u kecepatan tipikal aliran L panjang tipikal dari aliran untuk aliran di dalam pipa viskositas kinematik dari fluida Re 2000 aliran turbulen
The End Of Chapter 2
