16
2.3 Model Hidrodinamika dan Model Ekosistem
Seiring dengan berkembangnya metode numerik yang digunakan dalam pendekatan penyelesaian pergerakan massa air atau model hidrodinamika di
perairan laut, telah banyak dikembangkan berbagai model ekosistem yang digabungkan dengan model hidrodinamika. Saat ini telah banyak penelitian yang
dilakukan tentang model ekosistem, antara lain yang dikembangkan oleh Kawamiya et al. 1995; Kishi dan Uchiyama 1995; Yanagi et al. 1997; Moll
1998; Neumann 2000; serta Edwards et al. 2000. Penelitian tersebut secara umum telah memberikan hasil yang cukup valid jika dibandingkan dengan kondisi
alamiahnya. Dengan banyaknya penelitian tentang model ekosistem, juga telah banyak
berkembang alat atau perangkat lunak yang dapat digunakan untuk membantu pembuatan model ekosistem. Berbagai perangkat lunak yang telah dikembangkan
saat in antara lain NORWECOM Norwegian Ecologial Model System yang mulai dikembangkan tahun 1993, GHER Geo-Hydrodinamic and Environment
Research Model yang mulai dikembangkan tahun 1976, ECOHAM Ecological North Sea Model, Hamburg dikembangkan tahun 1993, ERSEM Ecological
Modelling Software for Interactive Modelling tahun 1994, COHERENS Coupled Hydrodynamical Ecological Model for Regional Northwest European
Shelf Seas tahun 1993, dan POL3dERSEM Proudman Oceanographic Laboratory 3d ERSEM Model dikembangkan tahun 2000 Moll and Radach,
2001. Perangkat lunak untuk model yang lain yang juga berkembang saat ini
adalah SWAT v.2000 Soil and Water Assesment Tool Arnold et al., 1998; Arnold and Fohrer, 2005 yang dibangun untuk mensimulasikan aliran yang
dihubungkan dengan pergerakan nitrogen, fosfor, dan sedimen. Perangkat lunak ini dikembangkan oleh
US Department of Agriculture’s Research Service USDA-ARS. Selain itu ada juga model lain yang berkembang yang
dikembangkan oleh US Environment Protection Agency US-EPA yaitu model WASP v.7.1 Water Quality Analysis Program Model.
17
Model tiga dimensi yang ada memiliki resolusi trofik yang membedakan fungsi utama nutrien, fitoplankton, zooplankton, ikan dan detritus; bahan organik
terlarut dan bakteri di pelagis; digenesis dan bentik organisme di bagian kompartemen bentik. Pada Tabel 3. dijelaskan bahwa kecuali COHERENS
semua model mensimulasikan sistem pelagis dan bentik. ECOHAM hanya mensimulasikan siklus P, sementara COHERENS dan GHER hanya
mensimulasikan N. Siklus fosfor, nitrogen dan silikon termasuk dalam model NORWECOM, ELISE, POL3dERSEM dan ERSEM, dengan variabel yang
terpisah untuk pelagis dan bentik. Model CAEDYM yang digunakan dalam penelitian telah mensimulasikan siklus P, N, Si, DO baik dalam sistem pelagis
maupun bentik. Kehadiran fitoplankton diwakili oleh kisaran 1-5 bulk variabel Dinoflagela, Cyanobakteria, Klorofita, Kriptofites, dan Diatom. Variabel tetap
zooplankton tidak termasuk dalam model ECOHAM dan COHERENS, sementara semua model telah memecahkan fungsi detritus di kolom air kecuali ECOHAM.
semua model belum mengakomodasi tingkat trofik yang lebih tinggi dan logam berat kecuali CAEDYM.
Untuk membangun alat pengelolaan yang jadi perhatian masyarakat eutrofikasi model memiliki proses standar yang digambarkan dalam
implementasi model Tabel 4. Beberapa proses kunci seperti ledakan alga, rekruitmen ikan, hubungan tropik, hubungan pelagis dan bentik, dinamika polutan
dan regenerasi nutrien. Secara umum perangkat-perangkat lunak yang banyak dikembangkan
tersebut diaplikasikan untuk daerah Laut Utara North Sea. Namun demikian tidak menutup kemungkinan untuk diaplikasikan di perairan lainnya dengan
melakukan modifikasi terhadap beberapa koefisien yang sesuai dan spesifik dengan daerah perairan yang diteliti. Pranowo 2000 telah mengaplikasikan
model COHERENS di perairan Kedung, Jepara dengan hasil yang cukup baik. Selain itu Koropitan 2003 juga telah melakukan pemodelan dua dimensi di
perairan Teluk Lampung menggunakan model POM Princeston Ocean Model juga dengan hasil yang baik.
Model Hidrodinamika yang digunakan dalam penelitian ini adalah model ELCOM Estuarine Lake and Coastal Model, sedangkan model biogeokimia
18
menggunakkan model komputasi CAEDYM Computational Aquatic Ecosystem Dynamic Model yang keduanya dikembangkan oleh Center for Water Research
CWR dari University of Western Australia UWA. Variabel yang dimodelkan dalam penggabungan ELCOM-CAEDYM disajikan pada Gambar 3. Pemilihan
model didasarkan atas pertimbangan kelengkapan variabel dan proses kunci yang bisa digunakan sebagai alat manajemen seperti yang disarikan pada Tabel 3 dan
Tabel 4.
Gambar 3 Variabel yang terlibat dalam penggabungan model ELCOM- CAEDYM yang meliputi komponen kolom air dan sedimen
Hipsey et al., 2009.
19 Tabel 3 Perbedaan fungsi utama pada berbagai model ekosistem
Nama Model Pelagis
Bentik Materi
Variabel tetap Fitoplankton
Bakteri ZooPlankton
DetritusPOM Ikan
Logam Berat Materi
Variabel tetap Nutrien Bentik Organisme
ECOHAM P
2 1 bulk
Tidak Tidak eksplisit
Tidak Tidak
Tidak P
1 Tidak eksplisit
Tidak COHERENS
Tidak ada 8
1 bulk Tidak
Tidak eksplisit 2 fungsional
Tidak Tidak
Tidak Tidak
NORWECOM N, P, Si
8 2 fungsional
Tidak Tidak
2 fungsional Tidak
Tidak N, P, Si, O
5 Tidak eksplisit
Tidak ELISE
N, P, Si 10
2 fungsional Tidak
Tidak 3 fungsional
Tidak Tidak
N, P, Si 3
3 bulk Tidak
GHER N
16 2 fungsional
1 bulk 1 bulk
1 bulk Tidak
Tidak N
1 Tidak eksplisit
Tidak POL3dERSEM
N, P, Si, O 35
3 fungsional 1 bulk
3 fungsional 1 bulk
Tidak Tidak
N, P, Si, O 18
4 eksplisit 3 fungsional
ERSEM II N, P, Si, O
43 4 fungsional
3 fungsional 3 fungsional
4 fungsional Tidak
Tidak N, P, Si, O
22 4 eksplisit
3 fungsional CAEDYM
C, N, P, Si, O 32
7 Fungsional 3 Fungsional
5 fungsional 8 fungsional
4 fungsional Ya
C, N, P, Si, O 32
5 fungsional 4 fungsional
19
20
20 Tabel 4 Implementasi proses kunci yang komplek dalam berbagai model
Nama Model Ledakan Alga
Regenerasi nutrien
Eutrofikasi Hubungan trofik
Rekruitmen Gabungan
pelagis-Bentik Kontaminan
Kriteria Suksesi;
Pembatatasan nutrien
Partikulat dan bahan organik
terlarut NP rasio:
fitozoo; bakteriDO
Jumlah UF dan VT berhubungan
Zooplankton; MSP
Proses antara pelagis dan
bentik Modul LB
ECOHAM Tidak;
Formulasi bulk Sebagian;
Hanya POM Tidah hanya
siklus P Tidak, hanya fito
Tidak Sebagian
Tidak COHERENS
Tidak; Formulasi bulk
Sebagian; Hanya POM
Tidah hanya siklus N
Tidak; hanya fito Tidak
Tidak, hanya MSP
Tidak NORWECOM
Sebagian;hanya dua grup
Sebagian; Hanya POM
Sebagian, tanpa mikrobial loop
Tidak; hanya fito Tidak
Ya terbatas, tidak ada organisme
bentik Ya; LB dan
PCB ELISE
Sebagian:hanya dua grup
Sebagian; Hanya POM
Sebagian, tanpa mikrobial loop
Tidak; hanya fito Tidak
Ya terbatas, tidak ada organisme
bentik Sebagian PCB
dan Cadmium GHER
Sebagian:hanya dua grup
Ya satu DOM Tidah hanya
siklus N Sebagian fito-zoo Tidak
Sebagian Tidak
POL3dERSEM Ya; tiga grup
Ya satu DOM Ya
Ya Tidak
Ya; nutrien- POM-zoobentos
Tidak ERSEM II
Ya; empat grup Ya
Ya, terbatas Ya
Tidak Ya, terbatas
Tidak CAEDYM
Ya semua grup Ya
Ya Ya
Ya Ya
Ya, LB
Keterangan : VT = Variabel Tetap, UF = Unit Fungsi, MSP = Model Struktur Populasi, LB = Logam Berat, PCB = Poly Chlorinated Byphenyl. Evaluasi dari semua model ditetapkan dengan kriteria Ya = Memerlukan Variabel tetap dan baris kedua adalah penjelasan jika
diperlukan 20
21
21
3 METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Kategori