Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera
ANALISIS ARUS PASANG SURUT HASIL MOORING ADCP
(ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT
HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Arus Pasang Surut
Hasil Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Saya melimpahkan hak cipta dari karya
tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Ferdy Gustian Utama
NIM C54090027
ABSTRAK
FERDY GUSTIAN UTAMA . Analisis Arus Pasang Surut Hasil Mooring ADCP
(Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera. Dibimbing oleh AGUS
S. ATMADIPOERA.
ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) merupakan salah satu instrumen
yang digunakan untuk perekaman pergerakan (arah dan kecepatan) dari arus laut.
Perekaman dilaksanakan selama dua tahun yakni dari Juli 2010 hingga Desember
2012 di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman yang diolah dan dianalisis
dalam studi ini adalah data perekaman 26 Juli 2010 hingga 27 September 2010.
Penelitian ini bertujuan menganalisis pasang surut, arus pasang surut, serta
hubungan keduanya yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman
diolah dan dianalisis menggunakan perangkat lunak MATLAB dengan metode
analisis hamonik Least Square Fit. Pengolahan data terdiri dari penggambaran
grafik vektor (stick plot) dari data arus, penentuan tipe pasang surut serta
komponen harmoniknya, penentuan komponen harmonik arus pasang surut, dan
hubungan antara pasang surut dan arus pasang surut yang terjadi. Tipe pasang
surut yang terjadi adalah campuran dominan ganda dengan nilai bilangan
Formzahl 0.68. Nilai tunggang pasut (tidal range) Laut Halmahera sebesar 120.6
cm. Rata-rata arus bergerak menuju utara saat pasang dan menuju barat saat surut.
Saat memasuki periode flood (arus pasut saat pasang) pergerakan arus umumnya
mengarah ke utara, sedangkan pada periode ebb (arus pasut disaat surut) arus
bergerak ke barat.
Kata kunci: Arus, Pasang surut , Arus Pasut, Komponen Harmonik, Elips pasut
ABSTRACT
FERDY GUSTIAN UTAMA . Tidal Current Analysis from Mooring ADCP
(Acoustic Doppler Current Profiler) in the Halmahera Sea. Supervised by AGUS
S. ATMADIPOERA
ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) is an instrument used for
recording the movement (direction and velocity) of sea current. Data recording
was held for two years from July 2010 until December 2012 in the Halmahera sea.
Recorded data that was processed and analyzed for this study is data recording
from 26 July 2010 to 27 September 2010. Research goal is to analyze tides, tidal
current, and relation between tide and tidal current in Halmahera Sea. Then data
processed and analyzed by MATLAB with Harmonic Analyzed Least Square
method . Processing of data consists of graphic depictions from current vector
(stick plot), tide type and harmonic constituent determined, harmonic constituent
of tidal current determined, and relation between tide and tidal current occur. Tide
type is mixed tide prevailing semidiurnal with a Formzahl value 0.68. The tidal
range of Halmahera sea is 120.6 cm. The avarage movements of current were
northward during high tide period and westward during low tide. When flooding
occur the current was going to the north, while ebb occur the current was going to
the west.
Key word : Current, Tide, Tidal Current, Harmonic Constituent.
ANALISIS ARUS PASANG SURUT HASIL MOORING ADCP
(ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT
HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ludul Skripsi: Analisis Arus Pasang Surut Basil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Balmahera
Nama
: Ferdy Gustian Utama
: C54090027
NIM
Disetujui oleh
us S. Atmadi oera DESS
Pembimbing
Tanggal Lulus:
[2 7 SEP2013
Judul Skripsi : Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera
Nama
: Ferdy Gustian Utama
NIM
: C54090027
Disetujui oleh
Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir I Wayan Nurjaya, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk mendapatkan kelulusan dan gelar
sarjana. Tema yang diangkat dalam skripsi ini mengenai pergerakan arus laut
dengan judul Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Agus S. Atmadipoera,
DESS selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam
penyelesaian skripsi ini. Terima kasih penulis haturkan juga terutama untuk Ayah
dan Ibu penulis yang menjadi inspirasi dan selalu menyemangati, kepada seluruh
sahabat ITK angkatan 46, kepada rekan-rekan di Laboratorium Oseanografi fisika
dan Laboratorium Data Processing Oseanografi ITK atas sarannya dalam
pengolahan data. Ungkapan terima kasih juga tidak lupa disampaikan kepada
seluruh rekan-rekan FPIK atas segala doa dan dukungan.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Ferdy Gustian Utama
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Sumber dan Pre-processing Data
Diagram Alir Penelitian
Pengolahan dan Analisis Data
Vektor Arus
Data Pasang Surut dan Perhitungan
Pemisahan Arus Total
Analisis Harmonik Metode Least Square Fit
Selang Kepercayaan
Ellips Arus Pasang Surut
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pasang Surut Laut Halmahera
Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total
Arus Pasang Surut Halmahera
Elips Komponen Arus Pasang Surut
Hubungan Pasang Surut dengan Arus Pasang Surut
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
5
7
7
8
8
11
13
16
18
20
20
20
20
22
25
DAFTAR TABEL
1 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode
Juli - Agustus
2 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode
Agustus - September
3 Nilai Amplitudo dan Fase komponen harmonik pasang surut di Laut
Halmahera
4 Nilai posisi air per periode bulan
5 Nilai mayor aksis, minor aksis, inklinasi, dan fase dari setiap
komponen harmonik arus pasut di Laut Halmahera
9
9
10
11
15
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut
2 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan JuliAgustus 2010
3 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan AgustusSeptember 2010
4 Siklus satu hari pasut
5 Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli - 26 Agustus 2010
6 Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus 2010 - 27 September
2010
7 Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu
8 Signifikan komponen dari arus pasang surut halmahera
9 Elips komponen harmonik semidiurnal
10 Elips komponen harmonik diurnal
11 Elips komponen harmonik komponen shallow water
12 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Juli - Agustus 2010
13 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Agustus - Sepetember 2010
3
8
9
10
12
12
14
15
16
17
18
19
19
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Nilai Keluaran Komponen Harmonik Menggunakan MATLAB T_Tide
Peta lokasi Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
Konfigurasi ADCP
Script Matlab program T_tide
22
24
24
25
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Arus adalah bentuk pergerakan massa air laut dari suatu tempat ke tempat
lainnya yang dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti tiupan angin, perbedaan
densitas massa air, gaya gravitasi, dan gerakan seismik. Tiupan angin akan
mengakibatkan terjadinya pergerakan arus laut di wilayah permukaan perairan atau di
lapisan mixed layer, sedangkan perbedaan densitas akan mengakibatkan pergerakan arus
di wilayah perairan yang lebih dalam.
Arus yang terjadi di laut dibagi menjadi arus pasang surut serta arus residu
(Paugh 1996). Arus pasang surut yang selanjutnya disebut arus pasut didefinisikan
sebagai arus yang dipengaruhi oleh pergerakan pasang surut laut sedangkan arus residu
adalah arus yang dipengaruhi oleh faktor-faktor di luar pasang surut laut. Fenomena
arus yang dibangkitkan oleh pasang surut umumnya sangat berpengaruh di wilayah
perairan dangkal (pantai). Hal ini disebabkan pada perairan pesisir pantai pasut yang
terjadi adalah akibat koosilasi dari perairan lepas, sedangkan pada lautan terbuka pasang
surut yang terjadi dibangkitkan oleh gaya-gaya gravitasi eksternal (Paugh 1996). Arus
pasut yang umumnya dipelajari adalah arus pasut yang terjadi di wilayah pesisir atau
wilayah perairan pantai namun untuk arus pasut yang terjadi di wilayah perairan lepas
pantai (perairan terbuka) masih belum banyak dilakukan penelitian dan analisisnya.
Menurut (Hatayama et al. 1996) penelitian yang berupa pengukuran langsung diwilayah
laut Indonesia masih sangat sedikit.
Analisis yang tepat untuk mengungkap karakter dan sifat dari arus pasut mutlak
diperlukan. Beberapa metode yang telah dikembangkan seperti metode analisis non
harmonik, metode analisis komponen harmonik, dan metode respon dapat digunakan
dalam membantu menganalisis fenomena arus pasang surut. Salah satu metode analisis
yang umum digunakan adalah metode analisis komponen harmonik. Metode yang
dikembangkan berdasarkan superposisi berbagai gelombang komponen pasang surut ini
telah menjadi acuan umum dan banyak digunakan oleh peneliti kelautan (Ali et al.
1994). Metode analisis ini dapat dikembangkan dan digunakan untuk menganalisis arus
pasut di wilayah perairan terbuka.
Laut Halmahera merupakan salah satu wilayah perairan terbuka di Indonesia
yang dipengaruh oleh Arus Lintas Indonesia (ARLINDO) atau sering disebut dengan
Indonesian Throughflow. Menurut (Hassanudin 1998), Laut Halmahera merupakan
pintu ketiga masuknya masssa air ARLINDO dari Samudra Pasifik. Massa air dari
Pasifik Selatan yang dibawa oleh New Guinea Coastal Current sebagian langsung
menuju ke wilayah Laut Halmahera yang selanjutnya menuju Laut Seram dan
Cekungan Aru. Di daerah ini terjadi percampuran dengan massa air dari laut Banda.
Kajian terhadap Laut Halmahera yang memegang peranan dalam pergerakan
ARLINDO perlu dilakukan secara berkelanjutan sehingga dari pengkajian tersebut
didapatkan rujukan dalam mengetahui dan memprediksi fenomena-fenomena
oseanografi yang terjadi.
Tujuan Penelitian
Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menganalisis komponen pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera
2
2.
3.
Menganalisis komponen arus pasang surut yang terjadi di Laut
Halmahera menggunakan metode Analisis Harmonik
Menganalisis keterkaitan antara pasang surut dengan arus pasang surut
yang terjadi di Laut Halmahera
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Data yang diolah dan dianalisis pada penelitian ini adalah data hasil perekaman
alat ADCP yang disertakan dalam pelayaran INDOMIX dengan interval waktu dua
bulan terhitung dari tanggal 26 Juli 2010 - 27 September 2010 berlokasi diwilayah
perairan Laut Halmahera dengan koordinat 129.03 E dan 0.07 N. Kegiatan peletakan
(deployment) ADCP dilakukan pada tanggal 12 Juli 2010 dan diangkat (recovery) pada
tanggal 7 desember 2012
Kegiatan pengolahan data serta analisis dilaksanakan di Laboratorium
Oseanografi Fisika, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB dari tanggal
01 Maret 2013 hingga 15 Mei 2013.
Sumber dan Pre-processing Data
Data yang digunakan merupakan data cell pertama hasil perekaman ADCP pada
pada satu titik koordinat dengan kedalaman penempatan ADCP berkisar 740 meter
dibawah permukaan laut. Cell pertama terletak sekitar 32 meter di atas ADCP sehingga
arus yang terekam berada pada kedalam berkisar 700 meter. ADCP ini memiliki bin size
sebesar 16 meter, blank zone sebesar 24 meter dengan jumlah bin sebanyak 37 cell.
Perekaman dilakukan setiap satu jam. Menurut Godin (1987) data perekaman yang
dilakukan dengan interval per satu jam cukup merepresentasikan informasi dari arus
yang direkam
Sebelum pengolahan dan analisis dilakukan data hasil perekaman ADCP akan
melewati tahapan pre-processing yang terdiri dari transfer data dari ADCP, koreksi
orientasi, koreksi deklinasi lokal, serta koreksi eror (Atmadipoera et al. 2013). Transfer
data adalah kegiatan mengunduh data dari instrumen ke PC pengolah. Kegiatan ini
termasuk mengkonversi data menjadi format NetCDF (Network Common Data Format)
dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB dibantu dengan program ADCP
toolbox. Selanjutnya data dikoreksi orientasi. Toolbox yang digunakan akan secara
otomatis melakukan pengecekan terhadap orientasi dari data. Koreksi deklinasi
kemudian dilakukan untuk mengoreksi data akibat pengaruh medan magnetik bumi.
Sedangkan koreksi eror terdiri dari ensemble trimming dan severely tilted ADCP.
Ensemble trimming adalah proses menghilangkan ansamble pada bagian akhir data
sedangkan severely tilted ADCP adalah proses pengoreksian data bin ADCP yang eror
akibat pengaruh hewan bentik perairan yang menempel pada sensor ADCP (Cote et al.
2011). Kegiatan pre-processing data merupakan kegiatan yang dilaksanakan oleh
operator dan tidak termasuk kedalam kegiatan pengolah dan analisis data dalam
penelitian ini.
3
Diagram Alir Penelitian
Penelitian yang dilakukan ini digambarkan dalam diagram alir berikut
Data ADCP (.mat)
Data Fluktuasi tekanan
Harmonik analisis
Jenis pasut serta nilai amplitudo dan fase
Data Arus (komponen U dan V)
Grafik Vektor
Pemisahan arus
Analisis arus pasut dengan analisis harmonik
Nilai Komponen
Elips Komponen Harmonik
Grafik elips komponen harmonik arus pasut
Analisis keterkaitan
Karakteristik pasut dan arus pasut
Gambar 1. Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut
Pengolahan dan Analisis Data
Vektor Arus
Data perekaman arus merupakan data vektor yang memiliki besaran arah dan
kecepatan sehingga untuk mempermudah identifikasi dan analisis arah serta kecepatan
dari data vektor digunakan Grafik Vektor (Stick Plot). Grafik vektor yang dihasilkan
berbentuk garis. Panjang garis mewakili kecepatan dari arus, sedangkan kemiringan
garis mewakili arah dari pergerakan arus. Penggambaran grafik vektor (stick plot) untuk
data arus umumnya menggunakan konvensi oseanografi dimana plot yang dihasilkan
menggambarkan kemana arah pergerakan dari arus tersebut (Emery dan Thomson 2004).
Grafik vektor yang ditampilkan relatif terhadap sumbu utara bumi dan ditampilkan
dengan interval setiap jamnya sesuai dengan interval perekaman data.
Pembuatan grafik vektor dari data perekaman menggunakan Timeplt Matlab
Toolbox dengan modifikasi. Toolbox yang dibuat oleh Rich Signell akan memplot data
time series dengan axis di sumbu X berupa data waktu dalam format Gregorian Time.
4
Data Pasang Surut dan Perhitungan
Pasang surut yang berasal dari pengukuran pada wilayah basin laut dalam
secara langsung dibangkitkan oleh gaya gravitasi eksternal yang umumnya berasal dari
benda-benda langit (Paugh 1996). Pasang surut tersebut akan mengakibatkan fluktuasi
dari tekanan di kolom perairan. Untuk mendapatkan harga pasang surut dari fluktuasi
perubahan tekanan kedalaman di kolom perairan, nilai tekanan perlu dirata-ratakan
terlebih dahulu. Hal ini bertujuan mendapatkan nilai acuan, selanjutnya nilai-nilai
perubahan kedalaman tersebut dikurangkan dengan nilai acuan yang telah didapat. Data
pasang surut yang didapatkan dari fluktuasi tekanan kedalaman di kolom perairan
selanjutnya dianalisis tipe pasang surutnya serta nilai komponen harmoniknya.
Nilai harga pasang surut yang telah didapatkan kemudian di plot dalam suatu
grafik deret waktu. Grafik deret waktu yang ditampilkan menggunakan axis sumbu X
berupa nilai deret waktu (tanggal, bulan, tahun), sedangkan nilai pada aksis sumbu Y
adalah nilai elevasi pasang surutnya (dalam satuan cm). Keseluruhan data ditampilkan
yang didapatkan ditampilkan kedalam grafik sehingga terlihat pola pasang surut yang
terjadi sesuai dengan interval perekaman data.
Data pasang surut yang telah didapat kemudian diolah dan dihitung nilai
tunggang pasutnya. Nilai tunggang pasut merupakan perbedaan antara puncak pasang
tertinggi disaat pasut purnama dengan air surut terendah disaat pasut perbani
(Indaryanto 2013). Perhitungan air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan air surut
terendah disaat pasut perbani didasarkan pada komponen harmonik pasutnya.
Pemisahan Arus Total
Analisis harmonik dengan metode least square merupakan metode yang
digunakan untuk memisahkan komponen arus total (observed) menjadi arus pasang
surut (astronomic) dan arus residu (residual). Pemisahan arus total ini menggunakan
bantuan World Current Matlab yang dikembangkan oleh John. D. Boon.
Model harmonik didapatkan dari suatu asumsi bahwa pergerakan pasang surut
atau arus pasut dapat direpresentasikan oleh penjumlahan dari konstantanya. Setiap
konstanta mewakili suatu nilai osilasi yang dikenal dengan frekuensi astronomis
(frequency of astronomical origin). Respon dari perairan laut terhadap pergerakan
benda langit sangat dipengaruhi oleh gaya-gaya gravitasi yang bekerja sehingga
ketepatan model harmonik yang dikembangkan akan dipengaruhi oleh frekuensi
astronomisnya serta gaya gravitasi benda langit (Boon 2004). Persamaan model
harmonik yang digunakan untuk memprediksi arus pasang surut adalah sebagai berikut
∑
(
)
(1)
dimana t = waktu (jam), h(t) = prediksi dari arus pasut saat t, h0 = nilai rata-rata
dari arus, fj = kostanta akibat faktor pergerakan bulan, Hj = rata-rata nilai amplitudo
untuk kosntanta harmonik yang dikibatkan oleh siklus pergerakan bulan selama 18.6
tahun, kj = fase kostanta harmonik, dan m =kostanta yang digunakan.
Untuk mendapatkan nilai kostanta yang dibutuhkan dalam membangun model
harmonik, maka dibutuhkan suatu metode yang dinamakan Metode Least Square untuk
analisis harmonik (Harmonic Analysis by the method of least square). Metode Least
5
Square akan menghasilkan suatu nilai minimum dari selisih jumlah kuadrat dari suatu
nilai observasi dengan panjang n sehingga persamaan (1) akan dapat ditulis sebagai
berikut.
∑
t
∑
( t)
n ( t)
(2)
Untuk menentukan nilai dari variabel A0, Aj, Bj maka digunakan persamaan
umum taksiran matriks least square yakni pada persamaan (3)
[ ] [
]- [
]
(3)
Dimana [C] bernilai 2m + 1 x 1 vektor dari variabel yang tak diketahui. [SSX] =
[X][X] dan [SSY]= [X][Y]. Nilai [X] adalah sebagai berikut.
[ ]
t
t
t
n t
n t
n t
n t
t
tn
[
n
t
t
t
t
tn
tn
n
n
n
t
t
t
t
tn ]
dan [Y] = [h1 h2 h3 ... hn] adalah matriks vektor yang berisi n observasi.
Nilai yang didapatkan dari persamaan (1) adalah nilai dari kecepatan arus pasut.
Untuk mendapatkan nilai kecepatan dari arus residual maka dapat dilakukan dengan
mengurangkan nilai kecepatan arus total dengan nilai kecepatan arus pasut sehingga
didapatkan nilai dari arus residualnya.
Analisis Harmonik Metode Least Square Fit
Dasar dari analisis harmonik adalah mengasumsikan bahwa variasi dari pasut
dapat direpresentasikan kedalam bilangan N , dari persamaan
n
n t- n
(4)
dimana
adalah nilai amplitudo,
adalah phase lag dari pasut setimbang,
0
adalah kecepatan angular ( ). Kecepatan angular ( ) ditentukan oleh pengembangan
nilai pasut seimbang kedalam bentuk harmonik (persamaan 5)
n
a
b
(5)
Phase lag didefinisikan sebagai nilai relatif dari fase harmonik dengan fase pasut
setimbang dimana kedua berada dalam kecepatan angular yang sama (Paugh 1996).
Selanjutnya formula dari persamaan pasut setimbang yang telah dikembangkan oleh
Doodson dalam bentuk skema aljabar kompleks diperluas kembali dengan
menggunakan analisis Fourier sehingga didapatkan spesies atau jenis dari konstanta
harmonik pasang surut.
Least square fit merupakan salah satu metode fiting data yang digunakan dalam
analisis harmonik komponen pasang surut. Fitting adalah suatu proses pencocokan data
sehingga penggambaran visual dari data hasil observasi mendekati kesesuaian. Metode
least square fit mengenal istilah Sum of Square Error (SSE) , Sum of Square Total
(SST) dan Sum of Regression (SSR). SSE adalah variansi total yang tidak dijelaskan
atau diperhitungkan dalam model regresi linear yang kita bentuk, SST adalah variasi
6
dari data, dan SSR adalah jumlah variasi yang dihitung dari model regresi yang kita
buat (Emery dan Thomson 2004).
SSE = SST – SSR
(6)
dimana;
SST = ∑
; SSR = ∑
̅
̂
̅
(7)
dari persamaan di atas kita dapat menentukan garis regresi dari populasi yang tak
bias.
Pada metode analisis harmonik pasang surut, metode least square fit merupakan
metode yang mampu memberikan nilai amplitudo serta fase dari komponen harmonik
pasut (Boon 2006). Bila diberikan suatu frekuensi bernilai M dari komponen harmonik,
data deret waktu x(tn), n=1,2,...,N maka dapat kita kembangkan kedalam formula
tn
tn
tn
̅ ∑
(8)
dimana x(t) adalah rata-rata nilai dari perekaman, xr adalah porsi residual dari data
deret waktu, tn nΔ , dan Cq,fq, dan Φq adalah berturut-turut kostanta dari amplitudo,
frekuensi, dan fase. Nilai amplitudo dan fase yang akan dicari dapat diformulasikan
kedalam bentuk formula berikut.
, (Nilai amplitudo dari komponen frekuensi)
tan-
, (Nilai fase dari komponen frekuensi)
(9)
Analisis least square juga bertujuan untuk mengurangi nilai varians (e2) dari
residual data deret waktu berdasarkan persamaaan (10).
tn
∑n
∑n
{
tn - ̅
∑
dan data waktu pencuplikan yang benar (Σ ) dirumuskan sebagai
∑
tn
n
∑[
n
tn
∑[
n
tn }
(10)
tn ]
n
]
(11)
Menurut Ali et al. (1994), dari persamaan-persamaan matematis yang
diturunkan melalui least square maka dapat dengan mengabaikan faktor-faktor
meteorologis maka kita dapat menuliskan persamaan elevasi pasang surut fungsi dari
waktu kedalam persamaan (11)
h tn
dimana;
∑
tn - )
(12)
7
= elevasi pasang surut fungsi dari waktu
= mean sea level
= Amplitudo tiap komponen pasut
= periode komponen
= waktu ke –n
= Fase tiap komponen pasut.
Perolehan nilai komponen harmonik menggunakan bantuan T_tide Matlab
Toolbox yang dikembangkan oleh R. Pawlowicz.
Selang Kepercayaan
Selang kepercayaan dalam analisis harmonik komponen pasang surut yang
menggunakan metode least square merupakan suatu nilai yang menyatakan seberapa
sesuai estimasi dari nilai komponen pasut yang dihasilkan.
Penentuan selang kepercayaan terdiri dari dua langkah yakni pertama adalah
membentuk estimasi karakter dari komponen non pasut. Selanjutnya nilai estimasi ini
dikonversi kedalam interval kepercayaan sebagai standar parameter melalui pemetaan
non linear maupun linear (Pawlowicz et al. 2002).
Analisis linear merupakan metode yang digunakan untuk menetukan nilai selang
kepercayaan hasil konversi dari eror yang dihasilkan oleh amplitudo cosinus/sinus
menjadi eror yang dihasilkan oleh parameter elips pasang surut.
Proses konversi karakteristik dari residual noise kedalam parameter standar
(amplitudo dan fase) dapat diselesaikan dengan menggunakan analisis linear. Anggap
kita memiliki komponen k e dian ξ = F(Ak,Bk) sebagai fungsi non linear dari
parameter baik amplitudo ataupun fase. Kemudian bila {Ak,Bk} adalah variable bebas tak
eri a , a a i a dapa
ene
an e i a i linear dari andar er r ξ dala
persamaan (13)
(13)
Dari nilai eror yang dihasilkan dari estimasi analisis linear maka akan terdapat
nilai SNR (Signal to Noise Ratio). Nilai SNR adalah nisbah antara nilai amplitudo
dengan eror amplitudo yang kemudian dikuadratkan. Nilai SNR ini akan
menggambarkan seberapa signifikan suatu komponen atau kostanta harmonik berperan.
Ellips Arus Pasut
Data yang diberikan dalam penelitian ini memiliki komponen utara selatan (V)
dan komponen Timur Barat (U), kemudian dilakukan konversi kedalam diagram
Car e ian dengan enen an erlebi da l ara (θ) dan e epa an ( ).
a tan
√
(14)
( t- u)
( t- )
(15)
Persamaan (14) kemudian diubah kedalam bentuk persamaan (15) dengan
menggunakan identitas cosinus.
8
(
[
t- u
- )
(15)
u
-
]
(16)
Nilai dari mayor aksis merupakan turunan dari persamaan (15) dan (16) serta
menggambarkan kecepatan maksimal arus.
(17)
a
dan nilai dari minor aksis adalah sebagai berikut
(18)
Nilai
adalah suatu variabel yang menyederhanakan persamaan (16). Nilai
juga menggambarkan rasio dari dimensi U dan V dalam cartesian.
Nilai dari eksentrisitas elips adalah sebagai berikut
a
a
-
n
(19)
n
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pasang Surut Laut Halmehera
Pola pasang surut yang berasal dari perhitungan fluktuasi tekanan kedalaman
disajikan kedalam grafik pada gambar 2. Pola pasang surut yang ditampilkan adalah
pola pasang surut per bulan yakni pola pasang surut pada periode pertama (26 Juli 2010
hingga 26 Agustus 2010) dan periode kedua (27 Agustus 2010 hingga 27 September
2010).
Keterangan :
Kuartal Pertama
(neap tide)
Bulan Purnama
(spring tide)
Kuartal Ketiga (neap
tide)
Bulan Baru (spring
tide)
Gambar 2. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Juli-Agustus
2010
Pada periode bulan Juli-Agustus terjadi dua periode pasut perbani (neap tide) dan
pasut purnama (spring tide). Grafik pasut pada Gambar 2 menunjukkan bahwa selisih
air pasang tertinggi dengan air surut terendah terjadi pada periode pasut purnama
9
pertama yakni periode 4 Agustus hingga 11 Agustus 2010 dengan nilai selisih mencapai
101. 07 cm. Nilai pasang dan surut dari pasut purnama dan pasut perbani pada periode
bulan Juli hingga Agustus disajikan dalam tabel 1.
Tabel 1. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode JuliAgustus
Pasang Tertinggi Surut Terendah
Periode Pasut Periode Tanggal
(cm)
(cm)
4 Agustus - 11 Agustus
49.78
-52.01
Pasut Purnama
19 Agustus - 26 Agustus
37.65
-42.83
27 Juli - 3 Agustus
24.44
-12.29
Pasut Perbani
12 Agustus - 18 Agustus
22.63
-17.67
Periode bulan Agustus hingga September juga terjadi dua siklus pasut perbani
dan pasut purnama. Pola pasang surut periode Agustus hingga September 2010
disajikan dalam grafik pada gambar 3.
Keterangan :
Kuartal Pertama
(neap tide)
Bulan Purnama
(spring tide)
Kuartal Ketiga (neap
tide)
Bulan Baru (spring
tide)
Gambar 3. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Agustus –
September 2010
Periode Agustus hingga September selisih tertinggi antara air pasang tertinggi
dan air surut terendah mencapai 88.66 cm yang terjadi pada siklus pasut purnama
pertama (3 September hingga 10 September). Tabel 2 menunjukkan nialai dari nilai air
pasang tertinggi dan surut terendah dari siklus pasut perbani dan purnama pada periode
Agustus hingga September
Tabel 2. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode Agustus –
September
Pasang Tertinggi
SurutTerendah
Periode
Periode Tanggal
(cm)
(cm)
Pasut
3 September - 10 September
42.06
-46.6
Pasut
Purnama
19 September - 24 September
46.51
-33.37
27
Agustus
2
September
29.15
-16.16
Pasut
Perbani
11 September - 18 September
20.14
-29.7
10
a)
ketinggian (cm)
Pada satu hari siklus pasang surut selama periode pasut perbani rata-rata waktu
yang dibutuhkan dari surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah
antara 6 hingga 7 jam. Saat periode pasut purnama rata-rata waktu yang dibutuhkan dari
surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah antara 6 hingga 7 jam.
Grafik siklus satu hari dari periode pasut perbani dan pasut purnama ditampilkan pada
gambar 4. Kesimetrisan pasang surut terjadi baik saat pasang purbani maupun pasang
purnama. Hal ini menggambarkan waktu yang dibutuhkan untuk transisi dari air pasang
menuju air surut adalah sama. Hal ini dapat diakibatkan pasang surut terjadi di lepas
perairan sehingga tidak banyak terpengaruh oleh kondisi geografis seperti pada wilayah
estuari (Surbakti 2012).
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
b)
Ketinggian (cm)
jam ke60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
jam ke-
Gambar 4. (a) Siklus satu hari pada periode Pasut Perbani (1 Agustus 2010). (b) Siklus
satu hari pada Pasut Purnama (8 Agustus 2010)
Hasil analisis harmonik pasang surut dengan menggunakan perangkat lunak
MATLAB Worldtides toolbox menghasilkan sepuluh konstanta harmonik dengan nilai
amplitudo (cm) dan fase (0) seperti yang disajikan dalam tabel 3.
Tabel 3. Nilai Amplitudo dan Fase dari Setiap Komponen Harmonik Pasut di Laut
Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E)
Komponen
Pasut
Q1
O1
P1
K1
N2
M2
S2
K2
MS4
S4
Amplitudo
(cm)
Fase (0)
2
8.3
3.7
15.8
4.4
20.5
15.7
0.9
1.9
0.5
327.26 41.30 132.92 105.88 140.77 222.53 305.29 110
26.02 146.15
11
Komponen harmonik M2 memiliki nilai amplitudo tertinggi dibanding kesembilan
komponen harmonik lainnya dengan nilai mencapai 20.5 cm. Fase komponen M2 yang
dicapai adalah sebesar 222.530 Komponen M2 merupakan komponen pasang surut
semidiurnal yang dipengaruhi oleh posisi bulan terhadap bumi. Komponen pasang surut
M2 merupakan komponen pasut semidurnal yang disebut juga Principal Lunar
Constituent (Ali et al. 1994). Principal Lunar Constituent dapat diartikan sebagai satusatunya komponen pasang surut yang dihasilkan oleh bulan bila bulan tidak mengalami
penyimpangan orbit dari orbit bulan semu, sedangkan komponen pasut yang tertinggi
kedua adalah komponen komponen K1. Komponen pasut K1 adalah komponen diurnal
yang dihasilkan oleh deklanasi bulan. Komponen K1 memiliki kisaran amplitudo
sebesar 15.8 cm dengan fase sebesar 105.80.
Hasil perhitungan terhadap posisi air baik pada periode bulan Juli hingga
Agustus 2010 dan periode bulan Agustus hingga September 2010 disajikan pada tabel 4.
Tabel 4. Nilai posisi air per periode bulan
Posisi Air
Mean Low Water (MLW)
Mean Lower Low Water (MLLW)
Mean High Water (MHW)
Mean Higher High Water (MHHW)
Juli - Agustus (cm)
-17.93
-29.69
18.01
27.95
Agustus - September (cm)
-18.44
-27.82
18.31
28.72
Berdasarkan kostanta harmonik pasang surut yang dihasilkan (tabel 3) didapatkan
nilai bilangan Formzhal sebesar 0.68. Bilangan Formzahl adalah nisbah antara
amplitudo (tinggi gelombang) unsur-unsur pasut tunggal utama dengan amplitudo
(Pariwono 1999). Dari perhitungan bilangan formzahl didapatkan bahwasanya perairan
Halmahera memiliki tipe pasang surut campuran dominan ganda sehingga dalam satu
hari siklus pasang surut terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan interval tinggi
yang berbeda.
Nilai tunggang pasut yang didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Perhitungan
nilai tunggang pasut (tidal range) didasarkan pada nilai komponen harmonik yakni M2.
S2. K1. dan O1 sehingga didapatkan nilai air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan
air surut terendah pada saat pasut perbani.
Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total
Pola pergerakan serta kecepatan arus hasil perekaman menunjukkan pada
periode akhir bulan Juli hingga akhir bulan Agustus pergerakan arus (berdasarkan stick
plo t) memiliki arah yang umumnya teratur. Arah pergerakan arus rata-rata bergerak
menuju arah hampir utara pada saat pasang dan hampir barat daya pada saat surut.
Grafik vektor (stick plot) dari arus ditampilkan pada Gambar 5. Puncak maksimal
kecepatan arus pada bulan Agustus yang terjadi antara tanggal 8 Agustus hingga 12
Agustus 2010 dapat diakibatkan terjadinya pasut purnama (Azis 2006) sehingga volume
air yang ikut terbawa oleh arus mencapai titik maksimal (Gambar 5).
Kecepatan arus pada kondisi pasang saat terjadi pasut purnama adalah berkisar
200 cm/det hingga 204.2 cm/det. Kecepatan disaat surut adalah berkisar antara 48
cm/det hingga 57 cm/det. Pembentukan bulan purnama umumnya terjadi dipertengahan
bulan. Pada saat terjadi pasut perbani kecepatan arus total pada saat pasang berkisar
antara 71.1 cm/det hingga 137.1 cm/det dan 65.3 cm/det hingga 150 cm/det.
12
a)
b)
c)
d)
Gambar 5. Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli – 26 Agustus 2010. (a) stick plot
arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V; (c) Fluktuasi kecepatan
arus total dalam komponen U; (d) plot pasut
Pola pergerakan dan kecepatan arus pada bulan Agustus hingga September juga
digambarkan dalam grafik vektor (stick plot) yang tersaji dalam Gambar 6
a)
b)
c)
d)
Gambar 6. Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus – 27 September 2010. (a)
stick plot arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V;
(c) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen U; (d) plot pasut
13
. Pola arah pergerakan dan kecepatan arus yang terjadi memiliki pola yang
mendekati kesamaan dengan pola yang terbentuk pada periode bulan Juli hingga
Agustus. Pada bulan Agustus hingga September arus total yang terekam umumnya
bergerak menuju arah hampir utara menuju utara.
Kecepatan tertinggi pada saat pasang terjadi pada pertengahan bulan September
yakni pada periode 8 September hingga 12 September 2010 (spring tide). Kecepatan
maksimal yang terekam mencapai 187.4 cm/det. Kecepatan terendah pada saat pasang
adalah pada kuarter terakhir di bulan September yakni pada periode 17 September
hingga 20 September 2010 (neap tide). Kecepatan terendah yang terekam adalah
sebesar 46.2 cm/det yang mengarah ke utara menuju Samudera Pasifik. Pada kondisi
surut saat periode pasut purnama nilai kecepatan arus maksimal adalah sebesar 57.5
cm/det. Pada periode pasut perbani nilai kecepatan arus maksimal pada kondisi surut
adalah sebesar 35.8 cm/det.
Berdasarkan pemisahan arus kedalam komponen utara-selatan (V) serta
komponen timur-barat (U), arus dalam komponen (V) memiliki rata-rata kecepatan yang
lebih tinggi dibandingkan kecepatan arus dalam komponen (U). Rata-rata kecepatan
arus pada periode Juli hingga September 2010 di Laut Halmahera dalam komponen (V)
mencapai 103 cm/det sedangkan dalam komponen (U) berkisar 102 cm/det.
Nilai rata-rata kecepatan arus di Laut Halmahera pada periode Juli hingga
Agustus 2010 dalam komponen (V) maupun komponen (U) menggambarkan
bahwasanya pergerakan arus kearah utara-selatan lebih kuat dibandingkan dengan
pergerakan arus kearah barat-timur. Pergerakan arus ke arah utara merupakan
pergerakan yang paling dominan terjadi dalam periode bulan Juli hingga September
2010 sehingga dapat diinterpretasikan bahwasanya dalam periode Juli hingga
September 2010 massa air bergerak umumnya bergerak menuju Samudera Pasifik.
Sebagian kecil kecepatan arus juga ada yang bergerak ke arah barat-barat laut
namun dengan kecepatan yang relatif lebih kecil. Hal ini dapat diakibatkan dari
pengaruh non pasang surut yang mengakibatkan pergerakan yang kurang beraturan dari
arus total yang direkam.
Arus Pasang Surut Laut Halmahera
Arus pasut didapatkan dari hasil pemisahan arus total dengan arus non pasut
(residual). Hasil dari pemisahan arus total menjadi komponen arus pasut tersaji dalam
Gambar 7.
Pergerakan arus pada Laut Halmahera yang menjadi objek penelitian mencapai
kecepatan rata-rata sebesar 23.59 cm/det. Analisis terhadap pemisahan arus total
menjadi arus pasang surut dan arus residu (non pasut) pada Laut Halmahera didapatkan
hasil arus pasut merupakan arus yang paling dominan mempengaruhi pola pergerakan
dari massa air yang terekam oleh instrumen ADCP pada bulan Juli hinga September
2010. Hal ini digambarkan pada grafik Gambar 7. Rata-rata kecepatan arus yang
dipengaruhi oleh pasang surut mencapai 23.55 cm/det sedangkan kecepatan rata-rata
arus residual hanya sebesar 0.04 cm/det. Arus residu di Laut Halmahera dapat
disebabkan oleh pergerakan massa air akibat perubahan densitas dari wilayah dekat
Samudera Pasifik menuju Halmahera. Walaupun arus residu merupakan faktor yang
tidak dominan namun arus residu memiliki peranan penting dalam sirkulasi massa air.
14
a)
b)
c)
Gambar 7. Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu. (a) Grafik
Arus Total. (b) Grafik Arus Pasut. (c) Grafik Arus residu
Tabel 5 menunjukkan sebaran nilai komponen arus pasang surut yang dijabarkan
kedalam parameter elips yakni mayor aksis. nilai minor aksis. nilai inklinasi. nilai fase.
serta nilai error per nilai parameter. Mayor aksis direpresentasikan sabagai salah satu
nilai yang menggambarkan kecepatan maksimal dari kostanta harmonik. Inklinasi
adalah sudut yang dibentuk oleh axis sumbu x (aksis zonal) dengan mayor aksis
sedangkan fase merupakan sudut dimana dua komponen yang berotasi sirkular saling
melewati saling bertemu dari posisi awal (Zhigang Xu 2002).
Nilai error yang ditampilkan pada setiap nilai parameter (error mayor. error
minor. error inklinasi. dan error fase) merupakan suatu nilai yang ditentukan
berdasarkan estimasi selang nilai kepercayaan menggunakan metode analisis linear.
15
Nilai error menggambarkan besarnya derau (noise) yang mempengaruhi besarnya nilai
paramater ellips per setiap konstanta harmonik.
Tabel 5. Nilai Mayor aksis. Minor Aksis. Inklinasi. Fase dari Setiap Komponen
Harmonik Arus Pasut di Laut Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E)
tide
F (cph)
Q1
O1
K1
N2
M2
S2
K2
MS4
S4
0.0372
0.0387
0.0418
0.0790
0.0805
0.0833
0.0836
0.1638
0.1666
Mayor
(cm/det)
10.223
35.149
35.937
13.124
59.820
19.072
33.678
6.375
1.715
Error
Mayor
3.640
4.067
3.690
2.241
2.088
1.944
1.912
1.490
1.104
Minor
(cm/det)
2.277
14.794
12.587
-1.911
1.886
0.680
1.062
-1.392
-0.415
Error
minor
2.66
2.84
3.19
2.56
2.42
2.53
2.51
1.50
1.14
Inklinasi
( 0)
83.98
80.57
76.23
77.61
68.93
71.53
128.41
87.91
89.01
Error
Inklinasi
18.50
6.47
5.56
10.65
2.16
6.79
4.11
14.91
62.56
Fase
( 0)
272.78
285.49
279.84
182.43
203.34
252.56
113.34
124.70
155.02
Error
Fase
21.10
8.06
7.18
9.54
2.37
5.96
3.57
15.72
56.76
Nilai frekuensi dalam satuan cph (cycle per hour) menunjukkan banyaknya
kostanta harmonik terjadi dalam satu jam pola pergerakan pasang surut. Bila
dikonversikan kedalam nilai periode maka akan terlihat bahwasanya setiap komponen
mewakili macam jenis gelombang pasang surut yang berbeda (diurnal, semidiurnal, atau
periode panjang).
Konstanta harmonik M2 merupakan konstanta harmonik yang memiliki nilai
mayor aksis tertinggi yakni mencapai 59.820 cm/det dengan estimasi eror sebesar 2.088
cm/det. Inklinasi yang dicapai oleh komponen M2 adalah sebesar 69.930 terhadap arah
timur (sumbu x). Kostanta harmonik K1 merupakan konstanta harmonik kedua dengan
nilai aksis mayor tertinggi yakni mencapai 35.937 cm/det dengan estimasi eror untuk
aksis mayor mencapai 3.690 cm/det. Komponen M2 mewakili gelombang semidiurnal
sedangkan komponen K1 mewakili kostanta harmonik untuk gelombang diurnal.
Bila diplotkan berdasarkan nilai SNR (Signal to Noise Ratio) maka akan
didapatkan signifikansi komponen harmonik yang mempengaruhi arus pasut. Plot
ditampilkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Signifikan komponen dari arus pasang surut di Laut Halmahera.
16
Gambar 8 terlihat bahwa komponen yang paling signifikan berada pada kanal
semidurnal dan diurnal. Kanal diurnal berada pada wilayah berkisar antara 0.05 cph
sedangkan kanal semidiurnal berada pada kisaran 0.08 cph. Hal ini menggambarkan
bahwasanya komponen semidiurnal dan diurnal memiliki andil besar dalam
mempengaruhi pola arus pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera.
Elips Komponen Arus pasang surut
Komponen harmonik pasang surut yang memiliki nilai frekuensi mayor serta
nilai frekuensi minor dapat kita gambarkan dalam sebuah grafik rotary elips. Nilai
komponen arus pasang surut yang digambarkan dalam bentuk grafik elips akan
membantu dalam menginterpretasikan propagasi atau perambatan pasang surut yang
menginduksi terjadi arus pasang surut ( Mesquita and Harari 2003). Selanjutnya rotary
ellips merupakan alternatif dari penggambaran amplitudo dan fase dari kompone
harmonik arus pasang surut (Paugh. 1996).
Pada komponen semidiurnal yang terdiri dari komponen M2. S2. K2. N2
menghasilkan pola elips seperti yang digambarkan pada Gambar 9.
a)
c)
b)
d)
Gambar 9. Elips komponen harmonik semidiurnal (a. Komponen M2. b.Komponen S2.
c.Komponen K2. d. Komponen N2)
Keempat komponen ini memiliki periode pembentukan yang hampir sama dalam
satu hari yakni berkisar antara 11.9 jam hingga 12. 6 jam. Komponen M2. S2. dan N2
memberikan respon nilai paramater elips yakni inklinasi (dalam derajat) yang hampir
sama yakni berkisar antara 700 hingga 770 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat
(0.0) dengan arah perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai error pada
parameter inklinasi terbesar terdapat pada komponen N2 dengan nilai estimasi eror
mencapai 10.650 sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen
semidiurnal adalah pada komponen M2 dengan nilai eror inklinasi sebesar 2.160.
17
Kesamaan kisaran inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama
yakni dengan arah awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Komponen K2 dengan
nilai inklinasi sebesar 128.410 dan estimasi eror inklinasi sebesar 4.110 memiliki pola
elips yang berbeda dengan ketiga komponen semidiurnal lainnya yakni dengan arah
awal propagasi menghadap ke arah barat daya.
Komponen K2 juga memberikan respon nilai fase dengan rentang yang cukup
jauh dibanding ketiga komponen semidiurnal. Selisih fase tertinggi terdapat antar
komponen K2 dengan komponen S2 dengan pergeseran fase mencapai 1290. Anomali
ini dikarenakan komponen K2 merupakan komponen yang ditentukan berdasarkan
deklinasi bulan terhadap bumi bukan jarak bulan (Ali et al.1994) sehingga komponen
K2 akan memiliki fase yang berlawanan dengan komponen khususnya M2. Komponen
M2 merupakan komponen dominan yang dihasilkan diwilayah laut Halmahera yang
umumnya berasal dari propagasi gelombang pasang surut dari wilayah Laut Flores dan
laut Jawa tanpa perubahan arah (Hatayama et al. 1996)
Pada komponen diurnal arus pasang surut yang terdiri dari komponen Q1. O1.
dan K1 juga menghasilkan pola elips seperti pada Gambar 10.
b)
a)
c)
Gambar 10. Elips komponen harmonik diurnal (a. Komponen Q1. b.Komponen O1.
c.Komponen K1)
Komponen diurnal merupakan komponen harmonik yang memiliki periode 23
jam hingga 26 jam. Dapat dikatakan pula komponen harmonik diurnal terjadi satu kali
dalam satu hari. Komponen Q1. O1. dan K1 memberikan respon nilai paramater elips
yakni inklinasi (dalam derajat) dengan selisih yang tidak terlalu jauh yakni berkisar
antara 30 hingga 80 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat (0.0) dengan arah
perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai eror pada parameter inklinasi
18
terbesar terdapat pada komponen Q1 dengan nilai estimasi eror mencapai 18.500
sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen diurnal adalah
pada komponen K1 dengan nilai eror inklinasi sebesar 5.560. Kesamaan kisaran
inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama yakni dengan arah
awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Ketiga komponen diurnal ini juga
memiliki pergeseran selisih fase yang kecil antara 70 hingga 130dengan fase tertinggi
berada pada komponen O1. Komponen K1 umumnya lebih kecil dibandingkan
komponen M2 diseluruh wilayah laut Indonesia kecuali Laut Jawa. Laut Cina Selatan.
dan Laut Arafura
Komponen S4 dan MS4 adalah komponen harmonik yang berpengaruh di
wilayah perairan dangkal (shallow water) dengan periode masing-masing adalah 6 jam
dan 6.1 jam sehingga pada wilayah Laut Halmahera sehingga kedua komponen ini
memberikan pengaruh terkecil dibanding dengan komponen diurnal dan semidiurnal.
Hal ini juga berpengaruh terhadap pola elips yang digambarkan pada Gambar 11.
a)
b)
Gambar 11. Elips komponen harmonik komponen shallow water (a. Komponen S4.
b.Komponen MS4)
Kedua komponen ini memiliki perbedaan sudut inklinasi sebesar 0.90 dengan
estimasi eror inklinasi terbesar adalah pada komponen S4 dengan estimasi mencapai
62.560.
Hubungan Pasang Surut dan Arus Pasang Surut
Grafik vektor pada Gambar 12 menunjukkan dominansi dari arus pasang surut
terhadap pergerakan arus. Stick plot digambarkan per periode bulan. Grafik pada
Gambar 12 menunjukkan bahwa pola pergerakan arus residual tidak beraturan dengan
kecepatan maksimal mencapai 81.17 cm/det sedangkan kecepatan minimal mencapai 70.53 cm/det. Arus pasang surut yang menjadi arus dominan berdasarkan stick plot pada
Gambar 11 menunjukkan bahwa periode pencapaian kecepatan maksimal arus pasut
dicapai oleh arus pasut saat berada di periode pasut purnama (flood) dengan kecepatan
mencapai kisaran 145.61 cm/det dengan pergerakan ke arah utara sedangkan kecepatan
minimum dicapai saat air surut pada kondisi pasut perbani (ebb) dengan kecepatan
berkisar antara 3.32 cm/det hingga 5.5 cm/det dengan pergerakan kearah barat .
19
a)
b)
c)
Gambar 12. Stick plot dari (a) Arus Residu. (b) Arus Pasut. (c) grafik pasut bulan JuliAgustus 2010
Pergerakan arus pasut di Laut Halmahera pada periode pasang yang
menyebabkakan flood dan pada periode surut yang menyebabkan ebb bergerak tidak
mencapai kesimetrisan (bolak-balik). Hal ini dapat disebabkan pada periode ebb atu saat
arus pasut mencapai surut pergerakan massa air dipengaruhi oleh faktor residu (diluar
pasang surut) sehingga pada saat surut massa air bergerak lebih tidak beraturan.
a)
b)
c)
Gambar 13. Stick plot dari (A) Arus Residual. (B) Arus Pasut. (C) grafik pasut bulan
Agustus-September 2010
20
Pada periode bulan Agustus-September 2010 plot vektor (stick plot) dari arus
total. arus residual. arus pasut dan elevasi pasang surut digambarkan pada gambar 13.
Stick plot yang digambarkan pada Gambar 13 untuk periode bulan Agustus-September
juga memberikan pola yang hampir sama dengan periode bulan Juli-Agustus. Pada
periode bulan Agustus-September diketahui bahwa kecepatan maksimal yang dicapai
oleh arus pasut dalam periode pasut purnama dengan kecepatan mencapai mencapai
148.7 cm/det dengan arah pergerakan umumnya kearah utara sedangkan kecepatan arus
pasut minimal pada periode pasut perbani mencapai kecepatan berkisar 2.44 cm/det
hingga 5.72 cm/det dengan arah pergerakan ke arah barat.
Pergerakan arus yang disebabkan pasang surut teridentifikasi sangat kuat terjadi di
wilayah Laut Halmahera. Kecepatan arus pasut yang terekam mencapai kecepatan 23.54
cm/det, sedangkan menurut (Cresswell dan Luick 2001) kecepatan arus pasut yang
pernah direkam di Laut Halmahera mencapai 40 cm/det. Wilayah Laut Halmahera juga
merupakan wilayah laut yang menjadi tempat terjadi fenomena tidal mixing yang kuat
(Creeswell dan Luick 2001). Hal ini dimungkinkan dengan pengaruh pasang surut yang
cukup kuat di wilayah tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Penelitian ini menghasilkan beberapa deskripsi karakteristik pasang surut dan arus
pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Selain menghasilkan deskripsi
karakteristik dari kedua variabel ini dihasilkan pula hubungan keterkaitan antar kedua
variabel ini.
Pasang surut yang terjadi di wilayah perairan Laut Halmahera periode Juli
hingga September 2010 merupakan pasang surut dengan tipe campuran dominan ganda
dengan besarnya nilai bilangan Formzahl 0.68 sedangkan tunggang pasut yang
didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Komponen semidiurnal M2 merupakan komponen
yang paling dominan mempengaruhi arus pasut di Laut Halmahera.
Keterkaitan pasang surut dengan arus pasut di wilayah Laut Halmahera terlihat
dari fluktuasi pasut yang mempengaruhi kecepatan serta pola pergerakan arus pasutnya.
Pada periode fluktuasi pasut perbani maka kecepatan arus cenderung melemah dan saat
periode pasut purnama kecepatan arus cenderung menguat.
Saran
Perlu dilakukan penelitian terkait arus pasang surut dan pasang surut dengan
interval data perekaman yang lebih panjang sehingga akan membantu kita dalam
menggali informasi terkait arus pasang surut serta pasang surut di wilayah Laut
Halmahera secara lebih detail. Penelitian serta analisis terhadap data perekaman dengan
interval yang lebih panjang akan membantu juga dalam menginterpretasikan arus pasut
di wilayah Laut Halmahera terkait dengan musim ataupun pengaruhnya terhadap
ARLINDO.
21
DAFTAR PUSTAKA
Ali M. Mihardja DK. Hadi S. 1994. Pasang Surut Laut. Bandung (ID): ITB Pr.
Atmadipoera A. Larrouy AK. Cuypers Y. Molcard R. Jaya I. Lourenco A. Harsono G.
2013. New Current Measuranment in the Halmahera Passage. AOGS.
Azis MF. 2006. Gerak Air Dilaut.Oseana. 31(4):9-21
Boon JD. 2006. World Currents User Manual. Gloucester Point (US): John D. Boon
Marine Consultant
Cresswell GR, Luick JL. Current Measuranment In the Halmahera Sea. J. Geophysic.
106(C7):13.953-13.958
Cote JM. Hotchkiss FS. Martini M. Denham CR. 2011. Accoustic Doppler Current
Profiler (ADCP) Data Processing System Manual [internet]. Waktu unduh [ diunduh
26
Agustus
2013]
4(00-458):
Virginia
(US).
Tersedia
pada
http://pubs.usgs.gov/of/2000/of00-458/pdf/ofr200-458toolboxmanualv4_508.pdf
Emery WJ. Thomson RE. 2004. Data Analysis Methods in Physical Oceanography
second and Revised Edition. Colorado (USA): Boulder
Godin G. 1987. The Analysis Of Tides And Currents. Universidade de Sao Paulo (BR):
Institude Oceanografico
Hasanuddin M. 1998. Arus Lintas Indonesia.Oseana. 23(2):1-9
Hatayama T. Awaji T. Akitomo K. 1996. Tidal Currents in the Indonesian Seas and
their Effect on Transport and Mixing. J Geophysic . 101(C5): 12.353-12.357
Indaryanto FR.2013. Sifat-Sifat Dasar Fisika Laut. Pasang Surut Laut [internet].Banten
(ID): Univ. Sultan Ageng Tirtayasa [Diunduh pada 31 Agustus 2013]. Tersedia
pada : http://www.scribd.com/doc/25388397/Sifat-Dasar-Fisik-Laut-pasangsurut1
Mesquita AR. Harari J. 2003. On the Harmonic Constant of Tides and Tidal Currents of
the South-Eastern Brazilian Shelf. Continental Shelf Research. 23(2003): 1227-1237
Pariwon JI. 1999. Kondisi Oseanografi Perairan Pesisir Lampung. Proyek Pesisir
Publication. Technical Report (TE-99/1
(ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT
HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Arus Pasang Surut
Hasil Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Saya melimpahkan hak cipta dari karya
tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Ferdy Gustian Utama
NIM C54090027
ABSTRAK
FERDY GUSTIAN UTAMA . Analisis Arus Pasang Surut Hasil Mooring ADCP
(Acoustic Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera. Dibimbing oleh AGUS
S. ATMADIPOERA.
ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) merupakan salah satu instrumen
yang digunakan untuk perekaman pergerakan (arah dan kecepatan) dari arus laut.
Perekaman dilaksanakan selama dua tahun yakni dari Juli 2010 hingga Desember
2012 di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman yang diolah dan dianalisis
dalam studi ini adalah data perekaman 26 Juli 2010 hingga 27 September 2010.
Penelitian ini bertujuan menganalisis pasang surut, arus pasang surut, serta
hubungan keduanya yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Data perekaman
diolah dan dianalisis menggunakan perangkat lunak MATLAB dengan metode
analisis hamonik Least Square Fit. Pengolahan data terdiri dari penggambaran
grafik vektor (stick plot) dari data arus, penentuan tipe pasang surut serta
komponen harmoniknya, penentuan komponen harmonik arus pasang surut, dan
hubungan antara pasang surut dan arus pasang surut yang terjadi. Tipe pasang
surut yang terjadi adalah campuran dominan ganda dengan nilai bilangan
Formzahl 0.68. Nilai tunggang pasut (tidal range) Laut Halmahera sebesar 120.6
cm. Rata-rata arus bergerak menuju utara saat pasang dan menuju barat saat surut.
Saat memasuki periode flood (arus pasut saat pasang) pergerakan arus umumnya
mengarah ke utara, sedangkan pada periode ebb (arus pasut disaat surut) arus
bergerak ke barat.
Kata kunci: Arus, Pasang surut , Arus Pasut, Komponen Harmonik, Elips pasut
ABSTRACT
FERDY GUSTIAN UTAMA . Tidal Current Analysis from Mooring ADCP
(Acoustic Doppler Current Profiler) in the Halmahera Sea. Supervised by AGUS
S. ATMADIPOERA
ADCP (Acosutic Doppler Current Profiler) is an instrument used for
recording the movement (direction and velocity) of sea current. Data recording
was held for two years from July 2010 until December 2012 in the Halmahera sea.
Recorded data that was processed and analyzed for this study is data recording
from 26 July 2010 to 27 September 2010. Research goal is to analyze tides, tidal
current, and relation between tide and tidal current in Halmahera Sea. Then data
processed and analyzed by MATLAB with Harmonic Analyzed Least Square
method . Processing of data consists of graphic depictions from current vector
(stick plot), tide type and harmonic constituent determined, harmonic constituent
of tidal current determined, and relation between tide and tidal current occur. Tide
type is mixed tide prevailing semidiurnal with a Formzahl value 0.68. The tidal
range of Halmahera sea is 120.6 cm. The avarage movements of current were
northward during high tide period and westward during low tide. When flooding
occur the current was going to the north, while ebb occur the current was going to
the west.
Key word : Current, Tide, Tidal Current, Harmonic Constituent.
ANALISIS ARUS PASANG SURUT HASIL MOORING ADCP
(ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER) DI LAUT
HALMAHERA
FERDY GUSTIAN UTAMA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ludul Skripsi: Analisis Arus Pasang Surut Basil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Balmahera
Nama
: Ferdy Gustian Utama
: C54090027
NIM
Disetujui oleh
us S. Atmadi oera DESS
Pembimbing
Tanggal Lulus:
[2 7 SEP2013
Judul Skripsi : Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera
Nama
: Ferdy Gustian Utama
NIM
: C54090027
Disetujui oleh
Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir I Wayan Nurjaya, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk mendapatkan kelulusan dan gelar
sarjana. Tema yang diangkat dalam skripsi ini mengenai pergerakan arus laut
dengan judul Analisis Arus Pasang Surut Hasil Perekaman ADCP (Acoustic
Doppler Current Profiler) di Laut Halmahera.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Agus S. Atmadipoera,
DESS selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam
penyelesaian skripsi ini. Terima kasih penulis haturkan juga terutama untuk Ayah
dan Ibu penulis yang menjadi inspirasi dan selalu menyemangati, kepada seluruh
sahabat ITK angkatan 46, kepada rekan-rekan di Laboratorium Oseanografi fisika
dan Laboratorium Data Processing Oseanografi ITK atas sarannya dalam
pengolahan data. Ungkapan terima kasih juga tidak lupa disampaikan kepada
seluruh rekan-rekan FPIK atas segala doa dan dukungan.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Ferdy Gustian Utama
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Sumber dan Pre-processing Data
Diagram Alir Penelitian
Pengolahan dan Analisis Data
Vektor Arus
Data Pasang Surut dan Perhitungan
Pemisahan Arus Total
Analisis Harmonik Metode Least Square Fit
Selang Kepercayaan
Ellips Arus Pasang Surut
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pasang Surut Laut Halmahera
Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total
Arus Pasang Surut Halmahera
Elips Komponen Arus Pasang Surut
Hubungan Pasang Surut dengan Arus Pasang Surut
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
5
7
7
8
8
11
13
16
18
20
20
20
20
22
25
DAFTAR TABEL
1 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode
Juli - Agustus
2 Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode
Agustus - September
3 Nilai Amplitudo dan Fase komponen harmonik pasang surut di Laut
Halmahera
4 Nilai posisi air per periode bulan
5 Nilai mayor aksis, minor aksis, inklinasi, dan fase dari setiap
komponen harmonik arus pasut di Laut Halmahera
9
9
10
11
15
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut
2 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan JuliAgustus 2010
3 Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan AgustusSeptember 2010
4 Siklus satu hari pasut
5 Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli - 26 Agustus 2010
6 Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus 2010 - 27 September
2010
7 Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu
8 Signifikan komponen dari arus pasang surut halmahera
9 Elips komponen harmonik semidiurnal
10 Elips komponen harmonik diurnal
11 Elips komponen harmonik komponen shallow water
12 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Juli - Agustus 2010
13 Stick plot arus dan grafik pasut bulan Agustus - Sepetember 2010
3
8
9
10
12
12
14
15
16
17
18
19
19
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Nilai Keluaran Komponen Harmonik Menggunakan MATLAB T_Tide
Peta lokasi Mooring ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
Konfigurasi ADCP
Script Matlab program T_tide
22
24
24
25
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Arus adalah bentuk pergerakan massa air laut dari suatu tempat ke tempat
lainnya yang dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti tiupan angin, perbedaan
densitas massa air, gaya gravitasi, dan gerakan seismik. Tiupan angin akan
mengakibatkan terjadinya pergerakan arus laut di wilayah permukaan perairan atau di
lapisan mixed layer, sedangkan perbedaan densitas akan mengakibatkan pergerakan arus
di wilayah perairan yang lebih dalam.
Arus yang terjadi di laut dibagi menjadi arus pasang surut serta arus residu
(Paugh 1996). Arus pasang surut yang selanjutnya disebut arus pasut didefinisikan
sebagai arus yang dipengaruhi oleh pergerakan pasang surut laut sedangkan arus residu
adalah arus yang dipengaruhi oleh faktor-faktor di luar pasang surut laut. Fenomena
arus yang dibangkitkan oleh pasang surut umumnya sangat berpengaruh di wilayah
perairan dangkal (pantai). Hal ini disebabkan pada perairan pesisir pantai pasut yang
terjadi adalah akibat koosilasi dari perairan lepas, sedangkan pada lautan terbuka pasang
surut yang terjadi dibangkitkan oleh gaya-gaya gravitasi eksternal (Paugh 1996). Arus
pasut yang umumnya dipelajari adalah arus pasut yang terjadi di wilayah pesisir atau
wilayah perairan pantai namun untuk arus pasut yang terjadi di wilayah perairan lepas
pantai (perairan terbuka) masih belum banyak dilakukan penelitian dan analisisnya.
Menurut (Hatayama et al. 1996) penelitian yang berupa pengukuran langsung diwilayah
laut Indonesia masih sangat sedikit.
Analisis yang tepat untuk mengungkap karakter dan sifat dari arus pasut mutlak
diperlukan. Beberapa metode yang telah dikembangkan seperti metode analisis non
harmonik, metode analisis komponen harmonik, dan metode respon dapat digunakan
dalam membantu menganalisis fenomena arus pasang surut. Salah satu metode analisis
yang umum digunakan adalah metode analisis komponen harmonik. Metode yang
dikembangkan berdasarkan superposisi berbagai gelombang komponen pasang surut ini
telah menjadi acuan umum dan banyak digunakan oleh peneliti kelautan (Ali et al.
1994). Metode analisis ini dapat dikembangkan dan digunakan untuk menganalisis arus
pasut di wilayah perairan terbuka.
Laut Halmahera merupakan salah satu wilayah perairan terbuka di Indonesia
yang dipengaruh oleh Arus Lintas Indonesia (ARLINDO) atau sering disebut dengan
Indonesian Throughflow. Menurut (Hassanudin 1998), Laut Halmahera merupakan
pintu ketiga masuknya masssa air ARLINDO dari Samudra Pasifik. Massa air dari
Pasifik Selatan yang dibawa oleh New Guinea Coastal Current sebagian langsung
menuju ke wilayah Laut Halmahera yang selanjutnya menuju Laut Seram dan
Cekungan Aru. Di daerah ini terjadi percampuran dengan massa air dari laut Banda.
Kajian terhadap Laut Halmahera yang memegang peranan dalam pergerakan
ARLINDO perlu dilakukan secara berkelanjutan sehingga dari pengkajian tersebut
didapatkan rujukan dalam mengetahui dan memprediksi fenomena-fenomena
oseanografi yang terjadi.
Tujuan Penelitian
Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menganalisis komponen pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera
2
2.
3.
Menganalisis komponen arus pasang surut yang terjadi di Laut
Halmahera menggunakan metode Analisis Harmonik
Menganalisis keterkaitan antara pasang surut dengan arus pasang surut
yang terjadi di Laut Halmahera
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Data yang diolah dan dianalisis pada penelitian ini adalah data hasil perekaman
alat ADCP yang disertakan dalam pelayaran INDOMIX dengan interval waktu dua
bulan terhitung dari tanggal 26 Juli 2010 - 27 September 2010 berlokasi diwilayah
perairan Laut Halmahera dengan koordinat 129.03 E dan 0.07 N. Kegiatan peletakan
(deployment) ADCP dilakukan pada tanggal 12 Juli 2010 dan diangkat (recovery) pada
tanggal 7 desember 2012
Kegiatan pengolahan data serta analisis dilaksanakan di Laboratorium
Oseanografi Fisika, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK, IPB dari tanggal
01 Maret 2013 hingga 15 Mei 2013.
Sumber dan Pre-processing Data
Data yang digunakan merupakan data cell pertama hasil perekaman ADCP pada
pada satu titik koordinat dengan kedalaman penempatan ADCP berkisar 740 meter
dibawah permukaan laut. Cell pertama terletak sekitar 32 meter di atas ADCP sehingga
arus yang terekam berada pada kedalam berkisar 700 meter. ADCP ini memiliki bin size
sebesar 16 meter, blank zone sebesar 24 meter dengan jumlah bin sebanyak 37 cell.
Perekaman dilakukan setiap satu jam. Menurut Godin (1987) data perekaman yang
dilakukan dengan interval per satu jam cukup merepresentasikan informasi dari arus
yang direkam
Sebelum pengolahan dan analisis dilakukan data hasil perekaman ADCP akan
melewati tahapan pre-processing yang terdiri dari transfer data dari ADCP, koreksi
orientasi, koreksi deklinasi lokal, serta koreksi eror (Atmadipoera et al. 2013). Transfer
data adalah kegiatan mengunduh data dari instrumen ke PC pengolah. Kegiatan ini
termasuk mengkonversi data menjadi format NetCDF (Network Common Data Format)
dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB dibantu dengan program ADCP
toolbox. Selanjutnya data dikoreksi orientasi. Toolbox yang digunakan akan secara
otomatis melakukan pengecekan terhadap orientasi dari data. Koreksi deklinasi
kemudian dilakukan untuk mengoreksi data akibat pengaruh medan magnetik bumi.
Sedangkan koreksi eror terdiri dari ensemble trimming dan severely tilted ADCP.
Ensemble trimming adalah proses menghilangkan ansamble pada bagian akhir data
sedangkan severely tilted ADCP adalah proses pengoreksian data bin ADCP yang eror
akibat pengaruh hewan bentik perairan yang menempel pada sensor ADCP (Cote et al.
2011). Kegiatan pre-processing data merupakan kegiatan yang dilaksanakan oleh
operator dan tidak termasuk kedalam kegiatan pengolah dan analisis data dalam
penelitian ini.
3
Diagram Alir Penelitian
Penelitian yang dilakukan ini digambarkan dalam diagram alir berikut
Data ADCP (.mat)
Data Fluktuasi tekanan
Harmonik analisis
Jenis pasut serta nilai amplitudo dan fase
Data Arus (komponen U dan V)
Grafik Vektor
Pemisahan arus
Analisis arus pasut dengan analisis harmonik
Nilai Komponen
Elips Komponen Harmonik
Grafik elips komponen harmonik arus pasut
Analisis keterkaitan
Karakteristik pasut dan arus pasut
Gambar 1. Diagram alir processing data serta analisis pasang surut dan arus pasut
Pengolahan dan Analisis Data
Vektor Arus
Data perekaman arus merupakan data vektor yang memiliki besaran arah dan
kecepatan sehingga untuk mempermudah identifikasi dan analisis arah serta kecepatan
dari data vektor digunakan Grafik Vektor (Stick Plot). Grafik vektor yang dihasilkan
berbentuk garis. Panjang garis mewakili kecepatan dari arus, sedangkan kemiringan
garis mewakili arah dari pergerakan arus. Penggambaran grafik vektor (stick plot) untuk
data arus umumnya menggunakan konvensi oseanografi dimana plot yang dihasilkan
menggambarkan kemana arah pergerakan dari arus tersebut (Emery dan Thomson 2004).
Grafik vektor yang ditampilkan relatif terhadap sumbu utara bumi dan ditampilkan
dengan interval setiap jamnya sesuai dengan interval perekaman data.
Pembuatan grafik vektor dari data perekaman menggunakan Timeplt Matlab
Toolbox dengan modifikasi. Toolbox yang dibuat oleh Rich Signell akan memplot data
time series dengan axis di sumbu X berupa data waktu dalam format Gregorian Time.
4
Data Pasang Surut dan Perhitungan
Pasang surut yang berasal dari pengukuran pada wilayah basin laut dalam
secara langsung dibangkitkan oleh gaya gravitasi eksternal yang umumnya berasal dari
benda-benda langit (Paugh 1996). Pasang surut tersebut akan mengakibatkan fluktuasi
dari tekanan di kolom perairan. Untuk mendapatkan harga pasang surut dari fluktuasi
perubahan tekanan kedalaman di kolom perairan, nilai tekanan perlu dirata-ratakan
terlebih dahulu. Hal ini bertujuan mendapatkan nilai acuan, selanjutnya nilai-nilai
perubahan kedalaman tersebut dikurangkan dengan nilai acuan yang telah didapat. Data
pasang surut yang didapatkan dari fluktuasi tekanan kedalaman di kolom perairan
selanjutnya dianalisis tipe pasang surutnya serta nilai komponen harmoniknya.
Nilai harga pasang surut yang telah didapatkan kemudian di plot dalam suatu
grafik deret waktu. Grafik deret waktu yang ditampilkan menggunakan axis sumbu X
berupa nilai deret waktu (tanggal, bulan, tahun), sedangkan nilai pada aksis sumbu Y
adalah nilai elevasi pasang surutnya (dalam satuan cm). Keseluruhan data ditampilkan
yang didapatkan ditampilkan kedalam grafik sehingga terlihat pola pasang surut yang
terjadi sesuai dengan interval perekaman data.
Data pasang surut yang telah didapat kemudian diolah dan dihitung nilai
tunggang pasutnya. Nilai tunggang pasut merupakan perbedaan antara puncak pasang
tertinggi disaat pasut purnama dengan air surut terendah disaat pasut perbani
(Indaryanto 2013). Perhitungan air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan air surut
terendah disaat pasut perbani didasarkan pada komponen harmonik pasutnya.
Pemisahan Arus Total
Analisis harmonik dengan metode least square merupakan metode yang
digunakan untuk memisahkan komponen arus total (observed) menjadi arus pasang
surut (astronomic) dan arus residu (residual). Pemisahan arus total ini menggunakan
bantuan World Current Matlab yang dikembangkan oleh John. D. Boon.
Model harmonik didapatkan dari suatu asumsi bahwa pergerakan pasang surut
atau arus pasut dapat direpresentasikan oleh penjumlahan dari konstantanya. Setiap
konstanta mewakili suatu nilai osilasi yang dikenal dengan frekuensi astronomis
(frequency of astronomical origin). Respon dari perairan laut terhadap pergerakan
benda langit sangat dipengaruhi oleh gaya-gaya gravitasi yang bekerja sehingga
ketepatan model harmonik yang dikembangkan akan dipengaruhi oleh frekuensi
astronomisnya serta gaya gravitasi benda langit (Boon 2004). Persamaan model
harmonik yang digunakan untuk memprediksi arus pasang surut adalah sebagai berikut
∑
(
)
(1)
dimana t = waktu (jam), h(t) = prediksi dari arus pasut saat t, h0 = nilai rata-rata
dari arus, fj = kostanta akibat faktor pergerakan bulan, Hj = rata-rata nilai amplitudo
untuk kosntanta harmonik yang dikibatkan oleh siklus pergerakan bulan selama 18.6
tahun, kj = fase kostanta harmonik, dan m =kostanta yang digunakan.
Untuk mendapatkan nilai kostanta yang dibutuhkan dalam membangun model
harmonik, maka dibutuhkan suatu metode yang dinamakan Metode Least Square untuk
analisis harmonik (Harmonic Analysis by the method of least square). Metode Least
5
Square akan menghasilkan suatu nilai minimum dari selisih jumlah kuadrat dari suatu
nilai observasi dengan panjang n sehingga persamaan (1) akan dapat ditulis sebagai
berikut.
∑
t
∑
( t)
n ( t)
(2)
Untuk menentukan nilai dari variabel A0, Aj, Bj maka digunakan persamaan
umum taksiran matriks least square yakni pada persamaan (3)
[ ] [
]- [
]
(3)
Dimana [C] bernilai 2m + 1 x 1 vektor dari variabel yang tak diketahui. [SSX] =
[X][X] dan [SSY]= [X][Y]. Nilai [X] adalah sebagai berikut.
[ ]
t
t
t
n t
n t
n t
n t
t
tn
[
n
t
t
t
t
tn
tn
n
n
n
t
t
t
t
tn ]
dan [Y] = [h1 h2 h3 ... hn] adalah matriks vektor yang berisi n observasi.
Nilai yang didapatkan dari persamaan (1) adalah nilai dari kecepatan arus pasut.
Untuk mendapatkan nilai kecepatan dari arus residual maka dapat dilakukan dengan
mengurangkan nilai kecepatan arus total dengan nilai kecepatan arus pasut sehingga
didapatkan nilai dari arus residualnya.
Analisis Harmonik Metode Least Square Fit
Dasar dari analisis harmonik adalah mengasumsikan bahwa variasi dari pasut
dapat direpresentasikan kedalam bilangan N , dari persamaan
n
n t- n
(4)
dimana
adalah nilai amplitudo,
adalah phase lag dari pasut setimbang,
0
adalah kecepatan angular ( ). Kecepatan angular ( ) ditentukan oleh pengembangan
nilai pasut seimbang kedalam bentuk harmonik (persamaan 5)
n
a
b
(5)
Phase lag didefinisikan sebagai nilai relatif dari fase harmonik dengan fase pasut
setimbang dimana kedua berada dalam kecepatan angular yang sama (Paugh 1996).
Selanjutnya formula dari persamaan pasut setimbang yang telah dikembangkan oleh
Doodson dalam bentuk skema aljabar kompleks diperluas kembali dengan
menggunakan analisis Fourier sehingga didapatkan spesies atau jenis dari konstanta
harmonik pasang surut.
Least square fit merupakan salah satu metode fiting data yang digunakan dalam
analisis harmonik komponen pasang surut. Fitting adalah suatu proses pencocokan data
sehingga penggambaran visual dari data hasil observasi mendekati kesesuaian. Metode
least square fit mengenal istilah Sum of Square Error (SSE) , Sum of Square Total
(SST) dan Sum of Regression (SSR). SSE adalah variansi total yang tidak dijelaskan
atau diperhitungkan dalam model regresi linear yang kita bentuk, SST adalah variasi
6
dari data, dan SSR adalah jumlah variasi yang dihitung dari model regresi yang kita
buat (Emery dan Thomson 2004).
SSE = SST – SSR
(6)
dimana;
SST = ∑
; SSR = ∑
̅
̂
̅
(7)
dari persamaan di atas kita dapat menentukan garis regresi dari populasi yang tak
bias.
Pada metode analisis harmonik pasang surut, metode least square fit merupakan
metode yang mampu memberikan nilai amplitudo serta fase dari komponen harmonik
pasut (Boon 2006). Bila diberikan suatu frekuensi bernilai M dari komponen harmonik,
data deret waktu x(tn), n=1,2,...,N maka dapat kita kembangkan kedalam formula
tn
tn
tn
̅ ∑
(8)
dimana x(t) adalah rata-rata nilai dari perekaman, xr adalah porsi residual dari data
deret waktu, tn nΔ , dan Cq,fq, dan Φq adalah berturut-turut kostanta dari amplitudo,
frekuensi, dan fase. Nilai amplitudo dan fase yang akan dicari dapat diformulasikan
kedalam bentuk formula berikut.
, (Nilai amplitudo dari komponen frekuensi)
tan-
, (Nilai fase dari komponen frekuensi)
(9)
Analisis least square juga bertujuan untuk mengurangi nilai varians (e2) dari
residual data deret waktu berdasarkan persamaaan (10).
tn
∑n
∑n
{
tn - ̅
∑
dan data waktu pencuplikan yang benar (Σ ) dirumuskan sebagai
∑
tn
n
∑[
n
tn
∑[
n
tn }
(10)
tn ]
n
]
(11)
Menurut Ali et al. (1994), dari persamaan-persamaan matematis yang
diturunkan melalui least square maka dapat dengan mengabaikan faktor-faktor
meteorologis maka kita dapat menuliskan persamaan elevasi pasang surut fungsi dari
waktu kedalam persamaan (11)
h tn
dimana;
∑
tn - )
(12)
7
= elevasi pasang surut fungsi dari waktu
= mean sea level
= Amplitudo tiap komponen pasut
= periode komponen
= waktu ke –n
= Fase tiap komponen pasut.
Perolehan nilai komponen harmonik menggunakan bantuan T_tide Matlab
Toolbox yang dikembangkan oleh R. Pawlowicz.
Selang Kepercayaan
Selang kepercayaan dalam analisis harmonik komponen pasang surut yang
menggunakan metode least square merupakan suatu nilai yang menyatakan seberapa
sesuai estimasi dari nilai komponen pasut yang dihasilkan.
Penentuan selang kepercayaan terdiri dari dua langkah yakni pertama adalah
membentuk estimasi karakter dari komponen non pasut. Selanjutnya nilai estimasi ini
dikonversi kedalam interval kepercayaan sebagai standar parameter melalui pemetaan
non linear maupun linear (Pawlowicz et al. 2002).
Analisis linear merupakan metode yang digunakan untuk menetukan nilai selang
kepercayaan hasil konversi dari eror yang dihasilkan oleh amplitudo cosinus/sinus
menjadi eror yang dihasilkan oleh parameter elips pasang surut.
Proses konversi karakteristik dari residual noise kedalam parameter standar
(amplitudo dan fase) dapat diselesaikan dengan menggunakan analisis linear. Anggap
kita memiliki komponen k e dian ξ = F(Ak,Bk) sebagai fungsi non linear dari
parameter baik amplitudo ataupun fase. Kemudian bila {Ak,Bk} adalah variable bebas tak
eri a , a a i a dapa
ene
an e i a i linear dari andar er r ξ dala
persamaan (13)
(13)
Dari nilai eror yang dihasilkan dari estimasi analisis linear maka akan terdapat
nilai SNR (Signal to Noise Ratio). Nilai SNR adalah nisbah antara nilai amplitudo
dengan eror amplitudo yang kemudian dikuadratkan. Nilai SNR ini akan
menggambarkan seberapa signifikan suatu komponen atau kostanta harmonik berperan.
Ellips Arus Pasut
Data yang diberikan dalam penelitian ini memiliki komponen utara selatan (V)
dan komponen Timur Barat (U), kemudian dilakukan konversi kedalam diagram
Car e ian dengan enen an erlebi da l ara (θ) dan e epa an ( ).
a tan
√
(14)
( t- u)
( t- )
(15)
Persamaan (14) kemudian diubah kedalam bentuk persamaan (15) dengan
menggunakan identitas cosinus.
8
(
[
t- u
- )
(15)
u
-
]
(16)
Nilai dari mayor aksis merupakan turunan dari persamaan (15) dan (16) serta
menggambarkan kecepatan maksimal arus.
(17)
a
dan nilai dari minor aksis adalah sebagai berikut
(18)
Nilai
adalah suatu variabel yang menyederhanakan persamaan (16). Nilai
juga menggambarkan rasio dari dimensi U dan V dalam cartesian.
Nilai dari eksentrisitas elips adalah sebagai berikut
a
a
-
n
(19)
n
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pasang Surut Laut Halmehera
Pola pasang surut yang berasal dari perhitungan fluktuasi tekanan kedalaman
disajikan kedalam grafik pada gambar 2. Pola pasang surut yang ditampilkan adalah
pola pasang surut per bulan yakni pola pasang surut pada periode pertama (26 Juli 2010
hingga 26 Agustus 2010) dan periode kedua (27 Agustus 2010 hingga 27 September
2010).
Keterangan :
Kuartal Pertama
(neap tide)
Bulan Purnama
(spring tide)
Kuartal Ketiga (neap
tide)
Bulan Baru (spring
tide)
Gambar 2. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Juli-Agustus
2010
Pada periode bulan Juli-Agustus terjadi dua periode pasut perbani (neap tide) dan
pasut purnama (spring tide). Grafik pasut pada Gambar 2 menunjukkan bahwa selisih
air pasang tertinggi dengan air surut terendah terjadi pada periode pasut purnama
9
pertama yakni periode 4 Agustus hingga 11 Agustus 2010 dengan nilai selisih mencapai
101. 07 cm. Nilai pasang dan surut dari pasut purnama dan pasut perbani pada periode
bulan Juli hingga Agustus disajikan dalam tabel 1.
Tabel 1. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode JuliAgustus
Pasang Tertinggi Surut Terendah
Periode Pasut Periode Tanggal
(cm)
(cm)
4 Agustus - 11 Agustus
49.78
-52.01
Pasut Purnama
19 Agustus - 26 Agustus
37.65
-42.83
27 Juli - 3 Agustus
24.44
-12.29
Pasut Perbani
12 Agustus - 18 Agustus
22.63
-17.67
Periode bulan Agustus hingga September juga terjadi dua siklus pasut perbani
dan pasut purnama. Pola pasang surut periode Agustus hingga September 2010
disajikan dalam grafik pada gambar 3.
Keterangan :
Kuartal Pertama
(neap tide)
Bulan Purnama
(spring tide)
Kuartal Ketiga (neap
tide)
Bulan Baru (spring
tide)
Gambar 3. Pola pasang surut yang terjadi di Laut Halmahera pada bulan Agustus –
September 2010
Periode Agustus hingga September selisih tertinggi antara air pasang tertinggi
dan air surut terendah mencapai 88.66 cm yang terjadi pada siklus pasut purnama
pertama (3 September hingga 10 September). Tabel 2 menunjukkan nialai dari nilai air
pasang tertinggi dan surut terendah dari siklus pasut perbani dan purnama pada periode
Agustus hingga September
Tabel 2. Nilai pasang dan surut pasut purnama maupun pasut perbani periode Agustus –
September
Pasang Tertinggi
SurutTerendah
Periode
Periode Tanggal
(cm)
(cm)
Pasut
3 September - 10 September
42.06
-46.6
Pasut
Purnama
19 September - 24 September
46.51
-33.37
27
Agustus
2
September
29.15
-16.16
Pasut
Perbani
11 September - 18 September
20.14
-29.7
10
a)
ketinggian (cm)
Pada satu hari siklus pasang surut selama periode pasut perbani rata-rata waktu
yang dibutuhkan dari surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah
antara 6 hingga 7 jam. Saat periode pasut purnama rata-rata waktu yang dibutuhkan dari
surut terendah menuju pasang tertinggi serta sebaliknya adalah antara 6 hingga 7 jam.
Grafik siklus satu hari dari periode pasut perbani dan pasut purnama ditampilkan pada
gambar 4. Kesimetrisan pasang surut terjadi baik saat pasang purbani maupun pasang
purnama. Hal ini menggambarkan waktu yang dibutuhkan untuk transisi dari air pasang
menuju air surut adalah sama. Hal ini dapat diakibatkan pasang surut terjadi di lepas
perairan sehingga tidak banyak terpengaruh oleh kondisi geografis seperti pada wilayah
estuari (Surbakti 2012).
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
b)
Ketinggian (cm)
jam ke60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
jam ke-
Gambar 4. (a) Siklus satu hari pada periode Pasut Perbani (1 Agustus 2010). (b) Siklus
satu hari pada Pasut Purnama (8 Agustus 2010)
Hasil analisis harmonik pasang surut dengan menggunakan perangkat lunak
MATLAB Worldtides toolbox menghasilkan sepuluh konstanta harmonik dengan nilai
amplitudo (cm) dan fase (0) seperti yang disajikan dalam tabel 3.
Tabel 3. Nilai Amplitudo dan Fase dari Setiap Komponen Harmonik Pasut di Laut
Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E)
Komponen
Pasut
Q1
O1
P1
K1
N2
M2
S2
K2
MS4
S4
Amplitudo
(cm)
Fase (0)
2
8.3
3.7
15.8
4.4
20.5
15.7
0.9
1.9
0.5
327.26 41.30 132.92 105.88 140.77 222.53 305.29 110
26.02 146.15
11
Komponen harmonik M2 memiliki nilai amplitudo tertinggi dibanding kesembilan
komponen harmonik lainnya dengan nilai mencapai 20.5 cm. Fase komponen M2 yang
dicapai adalah sebesar 222.530 Komponen M2 merupakan komponen pasang surut
semidiurnal yang dipengaruhi oleh posisi bulan terhadap bumi. Komponen pasang surut
M2 merupakan komponen pasut semidurnal yang disebut juga Principal Lunar
Constituent (Ali et al. 1994). Principal Lunar Constituent dapat diartikan sebagai satusatunya komponen pasang surut yang dihasilkan oleh bulan bila bulan tidak mengalami
penyimpangan orbit dari orbit bulan semu, sedangkan komponen pasut yang tertinggi
kedua adalah komponen komponen K1. Komponen pasut K1 adalah komponen diurnal
yang dihasilkan oleh deklanasi bulan. Komponen K1 memiliki kisaran amplitudo
sebesar 15.8 cm dengan fase sebesar 105.80.
Hasil perhitungan terhadap posisi air baik pada periode bulan Juli hingga
Agustus 2010 dan periode bulan Agustus hingga September 2010 disajikan pada tabel 4.
Tabel 4. Nilai posisi air per periode bulan
Posisi Air
Mean Low Water (MLW)
Mean Lower Low Water (MLLW)
Mean High Water (MHW)
Mean Higher High Water (MHHW)
Juli - Agustus (cm)
-17.93
-29.69
18.01
27.95
Agustus - September (cm)
-18.44
-27.82
18.31
28.72
Berdasarkan kostanta harmonik pasang surut yang dihasilkan (tabel 3) didapatkan
nilai bilangan Formzhal sebesar 0.68. Bilangan Formzahl adalah nisbah antara
amplitudo (tinggi gelombang) unsur-unsur pasut tunggal utama dengan amplitudo
(Pariwono 1999). Dari perhitungan bilangan formzahl didapatkan bahwasanya perairan
Halmahera memiliki tipe pasang surut campuran dominan ganda sehingga dalam satu
hari siklus pasang surut terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan interval tinggi
yang berbeda.
Nilai tunggang pasut yang didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Perhitungan
nilai tunggang pasut (tidal range) didasarkan pada nilai komponen harmonik yakni M2.
S2. K1. dan O1 sehingga didapatkan nilai air pasang tertinggi disaat pasut purnama dan
air surut terendah pada saat pasut perbani.
Pola Pergerakan dan Kecepatan Arus Total
Pola pergerakan serta kecepatan arus hasil perekaman menunjukkan pada
periode akhir bulan Juli hingga akhir bulan Agustus pergerakan arus (berdasarkan stick
plo t) memiliki arah yang umumnya teratur. Arah pergerakan arus rata-rata bergerak
menuju arah hampir utara pada saat pasang dan hampir barat daya pada saat surut.
Grafik vektor (stick plot) dari arus ditampilkan pada Gambar 5. Puncak maksimal
kecepatan arus pada bulan Agustus yang terjadi antara tanggal 8 Agustus hingga 12
Agustus 2010 dapat diakibatkan terjadinya pasut purnama (Azis 2006) sehingga volume
air yang ikut terbawa oleh arus mencapai titik maksimal (Gambar 5).
Kecepatan arus pada kondisi pasang saat terjadi pasut purnama adalah berkisar
200 cm/det hingga 204.2 cm/det. Kecepatan disaat surut adalah berkisar antara 48
cm/det hingga 57 cm/det. Pembentukan bulan purnama umumnya terjadi dipertengahan
bulan. Pada saat terjadi pasut perbani kecepatan arus total pada saat pasang berkisar
antara 71.1 cm/det hingga 137.1 cm/det dan 65.3 cm/det hingga 150 cm/det.
12
a)
b)
c)
d)
Gambar 5. Grafik vektor arus total pada periode 26 Juli – 26 Agustus 2010. (a) stick plot
arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V; (c) Fluktuasi kecepatan
arus total dalam komponen U; (d) plot pasut
Pola pergerakan dan kecepatan arus pada bulan Agustus hingga September juga
digambarkan dalam grafik vektor (stick plot) yang tersaji dalam Gambar 6
a)
b)
c)
d)
Gambar 6. Grafik vektor arus total pada periode 27 Agustus – 27 September 2010. (a)
stick plot arus total; (b) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen V;
(c) fluktuasi kecepatan arus total dalam komponen U; (d) plot pasut
13
. Pola arah pergerakan dan kecepatan arus yang terjadi memiliki pola yang
mendekati kesamaan dengan pola yang terbentuk pada periode bulan Juli hingga
Agustus. Pada bulan Agustus hingga September arus total yang terekam umumnya
bergerak menuju arah hampir utara menuju utara.
Kecepatan tertinggi pada saat pasang terjadi pada pertengahan bulan September
yakni pada periode 8 September hingga 12 September 2010 (spring tide). Kecepatan
maksimal yang terekam mencapai 187.4 cm/det. Kecepatan terendah pada saat pasang
adalah pada kuarter terakhir di bulan September yakni pada periode 17 September
hingga 20 September 2010 (neap tide). Kecepatan terendah yang terekam adalah
sebesar 46.2 cm/det yang mengarah ke utara menuju Samudera Pasifik. Pada kondisi
surut saat periode pasut purnama nilai kecepatan arus maksimal adalah sebesar 57.5
cm/det. Pada periode pasut perbani nilai kecepatan arus maksimal pada kondisi surut
adalah sebesar 35.8 cm/det.
Berdasarkan pemisahan arus kedalam komponen utara-selatan (V) serta
komponen timur-barat (U), arus dalam komponen (V) memiliki rata-rata kecepatan yang
lebih tinggi dibandingkan kecepatan arus dalam komponen (U). Rata-rata kecepatan
arus pada periode Juli hingga September 2010 di Laut Halmahera dalam komponen (V)
mencapai 103 cm/det sedangkan dalam komponen (U) berkisar 102 cm/det.
Nilai rata-rata kecepatan arus di Laut Halmahera pada periode Juli hingga
Agustus 2010 dalam komponen (V) maupun komponen (U) menggambarkan
bahwasanya pergerakan arus kearah utara-selatan lebih kuat dibandingkan dengan
pergerakan arus kearah barat-timur. Pergerakan arus ke arah utara merupakan
pergerakan yang paling dominan terjadi dalam periode bulan Juli hingga September
2010 sehingga dapat diinterpretasikan bahwasanya dalam periode Juli hingga
September 2010 massa air bergerak umumnya bergerak menuju Samudera Pasifik.
Sebagian kecil kecepatan arus juga ada yang bergerak ke arah barat-barat laut
namun dengan kecepatan yang relatif lebih kecil. Hal ini dapat diakibatkan dari
pengaruh non pasang surut yang mengakibatkan pergerakan yang kurang beraturan dari
arus total yang direkam.
Arus Pasang Surut Laut Halmahera
Arus pasut didapatkan dari hasil pemisahan arus total dengan arus non pasut
(residual). Hasil dari pemisahan arus total menjadi komponen arus pasut tersaji dalam
Gambar 7.
Pergerakan arus pada Laut Halmahera yang menjadi objek penelitian mencapai
kecepatan rata-rata sebesar 23.59 cm/det. Analisis terhadap pemisahan arus total
menjadi arus pasang surut dan arus residu (non pasut) pada Laut Halmahera didapatkan
hasil arus pasut merupakan arus yang paling dominan mempengaruhi pola pergerakan
dari massa air yang terekam oleh instrumen ADCP pada bulan Juli hinga September
2010. Hal ini digambarkan pada grafik Gambar 7. Rata-rata kecepatan arus yang
dipengaruhi oleh pasang surut mencapai 23.55 cm/det sedangkan kecepatan rata-rata
arus residual hanya sebesar 0.04 cm/det. Arus residu di Laut Halmahera dapat
disebabkan oleh pergerakan massa air akibat perubahan densitas dari wilayah dekat
Samudera Pasifik menuju Halmahera. Walaupun arus residu merupakan faktor yang
tidak dominan namun arus residu memiliki peranan penting dalam sirkulasi massa air.
14
a)
b)
c)
Gambar 7. Pemisahan arus total menjadi arus pasang surut dan arus residu. (a) Grafik
Arus Total. (b) Grafik Arus Pasut. (c) Grafik Arus residu
Tabel 5 menunjukkan sebaran nilai komponen arus pasang surut yang dijabarkan
kedalam parameter elips yakni mayor aksis. nilai minor aksis. nilai inklinasi. nilai fase.
serta nilai error per nilai parameter. Mayor aksis direpresentasikan sabagai salah satu
nilai yang menggambarkan kecepatan maksimal dari kostanta harmonik. Inklinasi
adalah sudut yang dibentuk oleh axis sumbu x (aksis zonal) dengan mayor aksis
sedangkan fase merupakan sudut dimana dua komponen yang berotasi sirkular saling
melewati saling bertemu dari posisi awal (Zhigang Xu 2002).
Nilai error yang ditampilkan pada setiap nilai parameter (error mayor. error
minor. error inklinasi. dan error fase) merupakan suatu nilai yang ditentukan
berdasarkan estimasi selang nilai kepercayaan menggunakan metode analisis linear.
15
Nilai error menggambarkan besarnya derau (noise) yang mempengaruhi besarnya nilai
paramater ellips per setiap konstanta harmonik.
Tabel 5. Nilai Mayor aksis. Minor Aksis. Inklinasi. Fase dari Setiap Komponen
Harmonik Arus Pasut di Laut Halmahera ( posisi : 0.07 N . 129.03 E)
tide
F (cph)
Q1
O1
K1
N2
M2
S2
K2
MS4
S4
0.0372
0.0387
0.0418
0.0790
0.0805
0.0833
0.0836
0.1638
0.1666
Mayor
(cm/det)
10.223
35.149
35.937
13.124
59.820
19.072
33.678
6.375
1.715
Error
Mayor
3.640
4.067
3.690
2.241
2.088
1.944
1.912
1.490
1.104
Minor
(cm/det)
2.277
14.794
12.587
-1.911
1.886
0.680
1.062
-1.392
-0.415
Error
minor
2.66
2.84
3.19
2.56
2.42
2.53
2.51
1.50
1.14
Inklinasi
( 0)
83.98
80.57
76.23
77.61
68.93
71.53
128.41
87.91
89.01
Error
Inklinasi
18.50
6.47
5.56
10.65
2.16
6.79
4.11
14.91
62.56
Fase
( 0)
272.78
285.49
279.84
182.43
203.34
252.56
113.34
124.70
155.02
Error
Fase
21.10
8.06
7.18
9.54
2.37
5.96
3.57
15.72
56.76
Nilai frekuensi dalam satuan cph (cycle per hour) menunjukkan banyaknya
kostanta harmonik terjadi dalam satu jam pola pergerakan pasang surut. Bila
dikonversikan kedalam nilai periode maka akan terlihat bahwasanya setiap komponen
mewakili macam jenis gelombang pasang surut yang berbeda (diurnal, semidiurnal, atau
periode panjang).
Konstanta harmonik M2 merupakan konstanta harmonik yang memiliki nilai
mayor aksis tertinggi yakni mencapai 59.820 cm/det dengan estimasi eror sebesar 2.088
cm/det. Inklinasi yang dicapai oleh komponen M2 adalah sebesar 69.930 terhadap arah
timur (sumbu x). Kostanta harmonik K1 merupakan konstanta harmonik kedua dengan
nilai aksis mayor tertinggi yakni mencapai 35.937 cm/det dengan estimasi eror untuk
aksis mayor mencapai 3.690 cm/det. Komponen M2 mewakili gelombang semidiurnal
sedangkan komponen K1 mewakili kostanta harmonik untuk gelombang diurnal.
Bila diplotkan berdasarkan nilai SNR (Signal to Noise Ratio) maka akan
didapatkan signifikansi komponen harmonik yang mempengaruhi arus pasut. Plot
ditampilkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Signifikan komponen dari arus pasang surut di Laut Halmahera.
16
Gambar 8 terlihat bahwa komponen yang paling signifikan berada pada kanal
semidurnal dan diurnal. Kanal diurnal berada pada wilayah berkisar antara 0.05 cph
sedangkan kanal semidiurnal berada pada kisaran 0.08 cph. Hal ini menggambarkan
bahwasanya komponen semidiurnal dan diurnal memiliki andil besar dalam
mempengaruhi pola arus pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera.
Elips Komponen Arus pasang surut
Komponen harmonik pasang surut yang memiliki nilai frekuensi mayor serta
nilai frekuensi minor dapat kita gambarkan dalam sebuah grafik rotary elips. Nilai
komponen arus pasang surut yang digambarkan dalam bentuk grafik elips akan
membantu dalam menginterpretasikan propagasi atau perambatan pasang surut yang
menginduksi terjadi arus pasang surut ( Mesquita and Harari 2003). Selanjutnya rotary
ellips merupakan alternatif dari penggambaran amplitudo dan fase dari kompone
harmonik arus pasang surut (Paugh. 1996).
Pada komponen semidiurnal yang terdiri dari komponen M2. S2. K2. N2
menghasilkan pola elips seperti yang digambarkan pada Gambar 9.
a)
c)
b)
d)
Gambar 9. Elips komponen harmonik semidiurnal (a. Komponen M2. b.Komponen S2.
c.Komponen K2. d. Komponen N2)
Keempat komponen ini memiliki periode pembentukan yang hampir sama dalam
satu hari yakni berkisar antara 11.9 jam hingga 12. 6 jam. Komponen M2. S2. dan N2
memberikan respon nilai paramater elips yakni inklinasi (dalam derajat) yang hampir
sama yakni berkisar antara 700 hingga 770 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat
(0.0) dengan arah perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai error pada
parameter inklinasi terbesar terdapat pada komponen N2 dengan nilai estimasi eror
mencapai 10.650 sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen
semidiurnal adalah pada komponen M2 dengan nilai eror inklinasi sebesar 2.160.
17
Kesamaan kisaran inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama
yakni dengan arah awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Komponen K2 dengan
nilai inklinasi sebesar 128.410 dan estimasi eror inklinasi sebesar 4.110 memiliki pola
elips yang berbeda dengan ketiga komponen semidiurnal lainnya yakni dengan arah
awal propagasi menghadap ke arah barat daya.
Komponen K2 juga memberikan respon nilai fase dengan rentang yang cukup
jauh dibanding ketiga komponen semidiurnal. Selisih fase tertinggi terdapat antar
komponen K2 dengan komponen S2 dengan pergeseran fase mencapai 1290. Anomali
ini dikarenakan komponen K2 merupakan komponen yang ditentukan berdasarkan
deklinasi bulan terhadap bumi bukan jarak bulan (Ali et al.1994) sehingga komponen
K2 akan memiliki fase yang berlawanan dengan komponen khususnya M2. Komponen
M2 merupakan komponen dominan yang dihasilkan diwilayah laut Halmahera yang
umumnya berasal dari propagasi gelombang pasang surut dari wilayah Laut Flores dan
laut Jawa tanpa perubahan arah (Hatayama et al. 1996)
Pada komponen diurnal arus pasang surut yang terdiri dari komponen Q1. O1.
dan K1 juga menghasilkan pola elips seperti pada Gambar 10.
b)
a)
c)
Gambar 10. Elips komponen harmonik diurnal (a. Komponen Q1. b.Komponen O1.
c.Komponen K1)
Komponen diurnal merupakan komponen harmonik yang memiliki periode 23
jam hingga 26 jam. Dapat dikatakan pula komponen harmonik diurnal terjadi satu kali
dalam satu hari. Komponen Q1. O1. dan K1 memberikan respon nilai paramater elips
yakni inklinasi (dalam derajat) dengan selisih yang tidak terlalu jauh yakni berkisar
antara 30 hingga 80 relatif terhadap sumbu X dengan titik pusat (0.0) dengan arah
perputaran searah jarum jam (clockwise). Estimasi nilai eror pada parameter inklinasi
18
terbesar terdapat pada komponen Q1 dengan nilai estimasi eror mencapai 18.500
sedangkan nilai minimal eror pada parameter inklinasi pada komponen diurnal adalah
pada komponen K1 dengan nilai eror inklinasi sebesar 5.560. Kesamaan kisaran
inklinasi ini mempengaruhi bentuk atau pola elips yang hampir sama yakni dengan arah
awal propagasi menghadap ke arah tenggara. Ketiga komponen diurnal ini juga
memiliki pergeseran selisih fase yang kecil antara 70 hingga 130dengan fase tertinggi
berada pada komponen O1. Komponen K1 umumnya lebih kecil dibandingkan
komponen M2 diseluruh wilayah laut Indonesia kecuali Laut Jawa. Laut Cina Selatan.
dan Laut Arafura
Komponen S4 dan MS4 adalah komponen harmonik yang berpengaruh di
wilayah perairan dangkal (shallow water) dengan periode masing-masing adalah 6 jam
dan 6.1 jam sehingga pada wilayah Laut Halmahera sehingga kedua komponen ini
memberikan pengaruh terkecil dibanding dengan komponen diurnal dan semidiurnal.
Hal ini juga berpengaruh terhadap pola elips yang digambarkan pada Gambar 11.
a)
b)
Gambar 11. Elips komponen harmonik komponen shallow water (a. Komponen S4.
b.Komponen MS4)
Kedua komponen ini memiliki perbedaan sudut inklinasi sebesar 0.90 dengan
estimasi eror inklinasi terbesar adalah pada komponen S4 dengan estimasi mencapai
62.560.
Hubungan Pasang Surut dan Arus Pasang Surut
Grafik vektor pada Gambar 12 menunjukkan dominansi dari arus pasang surut
terhadap pergerakan arus. Stick plot digambarkan per periode bulan. Grafik pada
Gambar 12 menunjukkan bahwa pola pergerakan arus residual tidak beraturan dengan
kecepatan maksimal mencapai 81.17 cm/det sedangkan kecepatan minimal mencapai 70.53 cm/det. Arus pasang surut yang menjadi arus dominan berdasarkan stick plot pada
Gambar 11 menunjukkan bahwa periode pencapaian kecepatan maksimal arus pasut
dicapai oleh arus pasut saat berada di periode pasut purnama (flood) dengan kecepatan
mencapai kisaran 145.61 cm/det dengan pergerakan ke arah utara sedangkan kecepatan
minimum dicapai saat air surut pada kondisi pasut perbani (ebb) dengan kecepatan
berkisar antara 3.32 cm/det hingga 5.5 cm/det dengan pergerakan kearah barat .
19
a)
b)
c)
Gambar 12. Stick plot dari (a) Arus Residu. (b) Arus Pasut. (c) grafik pasut bulan JuliAgustus 2010
Pergerakan arus pasut di Laut Halmahera pada periode pasang yang
menyebabkakan flood dan pada periode surut yang menyebabkan ebb bergerak tidak
mencapai kesimetrisan (bolak-balik). Hal ini dapat disebabkan pada periode ebb atu saat
arus pasut mencapai surut pergerakan massa air dipengaruhi oleh faktor residu (diluar
pasang surut) sehingga pada saat surut massa air bergerak lebih tidak beraturan.
a)
b)
c)
Gambar 13. Stick plot dari (A) Arus Residual. (B) Arus Pasut. (C) grafik pasut bulan
Agustus-September 2010
20
Pada periode bulan Agustus-September 2010 plot vektor (stick plot) dari arus
total. arus residual. arus pasut dan elevasi pasang surut digambarkan pada gambar 13.
Stick plot yang digambarkan pada Gambar 13 untuk periode bulan Agustus-September
juga memberikan pola yang hampir sama dengan periode bulan Juli-Agustus. Pada
periode bulan Agustus-September diketahui bahwa kecepatan maksimal yang dicapai
oleh arus pasut dalam periode pasut purnama dengan kecepatan mencapai mencapai
148.7 cm/det dengan arah pergerakan umumnya kearah utara sedangkan kecepatan arus
pasut minimal pada periode pasut perbani mencapai kecepatan berkisar 2.44 cm/det
hingga 5.72 cm/det dengan arah pergerakan ke arah barat.
Pergerakan arus yang disebabkan pasang surut teridentifikasi sangat kuat terjadi di
wilayah Laut Halmahera. Kecepatan arus pasut yang terekam mencapai kecepatan 23.54
cm/det, sedangkan menurut (Cresswell dan Luick 2001) kecepatan arus pasut yang
pernah direkam di Laut Halmahera mencapai 40 cm/det. Wilayah Laut Halmahera juga
merupakan wilayah laut yang menjadi tempat terjadi fenomena tidal mixing yang kuat
(Creeswell dan Luick 2001). Hal ini dimungkinkan dengan pengaruh pasang surut yang
cukup kuat di wilayah tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Penelitian ini menghasilkan beberapa deskripsi karakteristik pasang surut dan arus
pasang surut yang terjadi di wilayah Laut Halmahera. Selain menghasilkan deskripsi
karakteristik dari kedua variabel ini dihasilkan pula hubungan keterkaitan antar kedua
variabel ini.
Pasang surut yang terjadi di wilayah perairan Laut Halmahera periode Juli
hingga September 2010 merupakan pasang surut dengan tipe campuran dominan ganda
dengan besarnya nilai bilangan Formzahl 0.68 sedangkan tunggang pasut yang
didapatkan adalah sebesar 120.6 cm. Komponen semidiurnal M2 merupakan komponen
yang paling dominan mempengaruhi arus pasut di Laut Halmahera.
Keterkaitan pasang surut dengan arus pasut di wilayah Laut Halmahera terlihat
dari fluktuasi pasut yang mempengaruhi kecepatan serta pola pergerakan arus pasutnya.
Pada periode fluktuasi pasut perbani maka kecepatan arus cenderung melemah dan saat
periode pasut purnama kecepatan arus cenderung menguat.
Saran
Perlu dilakukan penelitian terkait arus pasang surut dan pasang surut dengan
interval data perekaman yang lebih panjang sehingga akan membantu kita dalam
menggali informasi terkait arus pasang surut serta pasang surut di wilayah Laut
Halmahera secara lebih detail. Penelitian serta analisis terhadap data perekaman dengan
interval yang lebih panjang akan membantu juga dalam menginterpretasikan arus pasut
di wilayah Laut Halmahera terkait dengan musim ataupun pengaruhnya terhadap
ARLINDO.
21
DAFTAR PUSTAKA
Ali M. Mihardja DK. Hadi S. 1994. Pasang Surut Laut. Bandung (ID): ITB Pr.
Atmadipoera A. Larrouy AK. Cuypers Y. Molcard R. Jaya I. Lourenco A. Harsono G.
2013. New Current Measuranment in the Halmahera Passage. AOGS.
Azis MF. 2006. Gerak Air Dilaut.Oseana. 31(4):9-21
Boon JD. 2006. World Currents User Manual. Gloucester Point (US): John D. Boon
Marine Consultant
Cresswell GR, Luick JL. Current Measuranment In the Halmahera Sea. J. Geophysic.
106(C7):13.953-13.958
Cote JM. Hotchkiss FS. Martini M. Denham CR. 2011. Accoustic Doppler Current
Profiler (ADCP) Data Processing System Manual [internet]. Waktu unduh [ diunduh
26
Agustus
2013]
4(00-458):
Virginia
(US).
Tersedia
pada
http://pubs.usgs.gov/of/2000/of00-458/pdf/ofr200-458toolboxmanualv4_508.pdf
Emery WJ. Thomson RE. 2004. Data Analysis Methods in Physical Oceanography
second and Revised Edition. Colorado (USA): Boulder
Godin G. 1987. The Analysis Of Tides And Currents. Universidade de Sao Paulo (BR):
Institude Oceanografico
Hasanuddin M. 1998. Arus Lintas Indonesia.Oseana. 23(2):1-9
Hatayama T. Awaji T. Akitomo K. 1996. Tidal Currents in the Indonesian Seas and
their Effect on Transport and Mixing. J Geophysic . 101(C5): 12.353-12.357
Indaryanto FR.2013. Sifat-Sifat Dasar Fisika Laut. Pasang Surut Laut [internet].Banten
(ID): Univ. Sultan Ageng Tirtayasa [Diunduh pada 31 Agustus 2013]. Tersedia
pada : http://www.scribd.com/doc/25388397/Sifat-Dasar-Fisik-Laut-pasangsurut1
Mesquita AR. Harari J. 2003. On the Harmonic Constant of Tides and Tidal Currents of
the South-Eastern Brazilian Shelf. Continental Shelf Research. 23(2003): 1227-1237
Pariwon JI. 1999. Kondisi Oseanografi Perairan Pesisir Lampung. Proyek Pesisir
Publication. Technical Report (TE-99/1