Proses pada lapisan batas, laut pesisir dan interaksi laut atmosfer.

7. 2. Proses pada lapisan batas, laut pesisir dan interaksi laut atmosfer.

Pengetahuan mengenai daerah lapisan batas atmosfer diatas laut terbuka dan diatas daratan belumlah memadai, akan tetapi saat ini sudah dipahami berbagai proses fisis mengenai interaksi diantaranya. Hal ini terutama juga didapati untuk kasus benua maritim Indonesia dimana hasil riset mengenai daerah lapisan batas masih minim. Hasil penelitian yang didapat dari daerah lapisan batas di atas laut terbuka atau di atas daratan belum tentu dapat dipakai untuk wilayah pesisir. Davidson et al. (1992) menunjukkan bahwa prediksi angin pantai yang akurat membutuhkan pengetahuan response lokal atau pantai terhadap gejala regional. Hasil tersebut menyatakan bahwa efek dari kekasaran permukaan terhadap angin permukaan ketinggian 15 m sekitar 25% lebih kuat pada perairan pantai dibandingkan di atas laut terbuka. Kebanyakan parameterisasi pada aliran permukaan didapat dari riset di wilayah daratan dan di modifikasi pada situasi laut terbuka. Sementara itu kebanyakan riset mengenai interaksi angin dan gelombang dilakukan pada situasi pantai dimana kompleksitas interaksi dari koefisien transfer permukaan menjadi rumit. Smith et al (1992) menunjukkan adanya hubungan antara umur gelombang dan tinggi kekasaran permukaan, yang berkontribusi pada koefisien gesek angin permukaan. Sehingga, umur gelombang yang berhubungan dengan nilai pendorong dan kedalaman air, lebih sensitif pada arah angin dibandingkan dengan batas pantai dan dasar batas atmosfer.

Daerah lapis batas atmosfer dari pantai sangatlah beragam, di dominasi oleh topografi, gradien suhu yang besar dan perubahan pola kekasaran permukaan yang kuat. Laut pantai ditandai dengan variasi yang besar dari suhu muka laut dan kekasaran muka laut akibat gelombang dan situasi laut yang dinamis. Kondisi ini membawa interaksi antara angin laut, pusaran eddy dan angin akibat topografi pantai yang menyebabkan kompleksitas arus pantai.

Gambar 7.2. Berbagai skema pembentukan lapisan batas atmosfir dan pembentukan daerah mixing di darat dan di laut.

Aliran air upwelling seringkali lebih dingin dari suhu lingkungan di permukaan, sehingga terjadi front suhu yang drastis antara arus air

Meteorologi laut Indonesia dingin dekat pantai dan air hangat di lepas pantai. Karakter suhu muka

laut yang koheren diamati di wilayah pantai yang terjadi upwelling menunjukkan kompleksitas struktur dari atmosfer diatasnya. Daerah ini adalah wilayah dimana interaksi laut atmosfer terjadi intensif karena dinamika dan besarnya keragaman di muka laut. Struktur dari lapisan batas atmosfer menjadi sangat kompleks di wilayah front muka laut. Perubahan dari stabilitas lapisan batas mempengaruhi interaksi yang terjadi antara permukaan laut dan keseluruhan lapisan batas. Selanjutnya akan mempengaruhi angin permukaan, aliran uap air, perawanan dan pola ketebalan lapisan batas. Pengaruh front suhu muka laut sebesar 2 ºC dalam 5 km akan membawa penurunan sekitar

50 % dari aliran angin permukaan ketika aliran udara mengalir di daerah bersuhu dingin Friehe et al (1991). Apabila kejadian front berkepanjangan maka sirkulasi angin yang koheren akan terbentuk dan menciptakan keragaman di batas daratan dan laut. Lapisan batas yang stabil dapat terbentuk ketika aliran udara hangat mengalir dari daratan ke laut dingin. Gelombang gravitasi, yang berasosiasi dengan pengaruh pegunungan, mengalir sepanjan arah angin permukaan di daerah lapis batas. Gelombang ini akan memperkuat medan angin dan tekanan permukaan dalam skala sekitar 20 km dan menghasilkan perubahan yang tidak nampak pada front suhu laut akibat kestabilan diatas front tersebut. Seringkali pola pertumbuhan skala meso terjadi akibat konfigurasi pantai dan pola suhu muka laut di sekitarnya.

Sirkulasi angin lintas pantai adalah penting untuk proses mendorong terjadinya upwelling dan downwelling serta mempengaruhi pola suhu muka laut dan aliran angin yang mengalir ke atmosfer. Upwelling sebagai mana akan dijelaskan kemudian terjadi apabila ada aliran searah garis ekuator di pantai selatan ke arah barat, misalnya selatan Jawa, membentuk aliran menjauh dari pantai ke arah selatan melalui mekanisme Ekman dan menarik aliran dari bawahnya, upwelling. Sehingga aliran ke selatan tadi akan di kompensasi oleh aliran dari laut dalam yang membentuk fenomena upwelling yang membawa aliran air dingin dan kaya nutrisi ke permukaan. Aliran arus pantai Sirkulasi angin lintas pantai adalah penting untuk proses mendorong terjadinya upwelling dan downwelling serta mempengaruhi pola suhu muka laut dan aliran angin yang mengalir ke atmosfer. Upwelling sebagai mana akan dijelaskan kemudian terjadi apabila ada aliran searah garis ekuator di pantai selatan ke arah barat, misalnya selatan Jawa, membentuk aliran menjauh dari pantai ke arah selatan melalui mekanisme Ekman dan menarik aliran dari bawahnya, upwelling. Sehingga aliran ke selatan tadi akan di kompensasi oleh aliran dari laut dalam yang membentuk fenomena upwelling yang membawa aliran air dingin dan kaya nutrisi ke permukaan. Aliran arus pantai

Gambar 7.3. Beberapa skala lapisan batas atmosfir dan definisinya pada daerah rata dan terbuka.

Pengaruh dari topografi terhadap aliran, sirkulasi atmosfer akibat kontras suhu terhadap aliran angin sangat penting untuk menentukan sirkulasi arus akibat dorongan angin. Pada beberapa pengamatan tidak selalu dijumpai hubungan antara suhu muka laut dingin dengan aliran angin seperti pada kasus fenomena upwelling diatas.

Pertumbuhan awan tipe stratus dan strato cumulus sangat berasosiasi dengan pola suhu dingin akibat upwelling di pantai. Lapisan batas atmosfer yang tipis dan kekuatan inversi suhu atmosfer menunjukkan

Meteorologi laut Indonesia bahwa pertumbuhan awan sangat sensitif pada perubahan kecil di

struktur lapis batas. Sinyal harian besar pada awan strato cumulus di pantai ketika terjadi pemanasan di siang hari meningkatkan tinggi dasar awan dan menumbuhkan lapisan awan tipis dan memisahkannya dari permukaan. Hal ini akan meningkatkan aliran permukaan dan divergensi flux panas antara lapisan awan di atas dan di bawah awan dengan permukaan. Variasi harian dari jumlah awan juga dihubungkan dengan perubahan ketinggian atas awan, besar droplet awan dan aliran titik kondensasi di awan. Sehingga meskipun angin laut mengalir ke darat, tetapi terkadang awan tetap bertahan di lepas pantai. Hal terakhir ini diakibatkan oleh efek baroklinik (perbedaan tekanan) yang berhubungan dengan pertumbuhan awan dan menghasilkan sirkulasi yang menahan awan di lepas pantai atau terperangkap di lepas pantai (coastally-trapped).