Pemodelan Estuari Sungai Deli

ini dijumpai di lokasi-lokasi dimana arus pasang-surut sangat dominan dan kuat, sehingga air estuari tercampur sempurna dan tidak terdapat stratifikasi. Pencampuran air laut dan air tawar mempunyai pola pencampuran yang khusus. Berdasarkan pola pencampuran air laut, secara umum terdapat 4 model estuari yang sangat dipengaruhi oleh sirkulasi air, topografi, kedalaman dan pola pasang surut karena dorongan dan volume air akan sangat berbeda khususnya yang bersumber dari sungai.

II.4. Pemodelan Estuari Sungai Deli

Ada 4 jenis pemodelan yang akan dijelaskan dalam Tugas Akhir ini. Yang nantinya akan dilaksanakan sesuai prosedur, peninjauan, pengolahan data dan pemodelan. Banyak yang perlu kita uraikan dalam setiap pemodelan yang akan dibuat, namun tetap saja akan dibatasi ruang lingkup kerja agar tidak memakan waktu yang lama dalam pengolahan data nantinya.

II.4.1. Pemodelan Bathymetri

Bathymetri adalah bentuk peta tiga dimensi dari suatu kawasan estuari. Estuari merupakan kawasan bagian muara yang umunya digunakan untuk kegiatan pelayaran dan perkapalan yang selalu di tinjau secara rutin dan berkesinambungan. Peta bathymetri menggambarkan serta memaparkan komponen-komponen pokok estuari seperti kedalaman, kontur dan biasanya lebar Universitas Sumatera Utara kawasan menjadi informasi tambahan yang berguna dan berpengaruh terhadap pasang-surut dan arus yang terjadi. Survey bathymetri dilakukan dengan memanfaatkan keadaan estuari sekarang dan teknik-teknik perbaikan posisi dengan pemodelan. Hal ini akan menunjukkan serta membuktikan bahwa, pasang mendominasi muara pada umumnya. Kerak bumi merupakan lempeng tektonik sehingga pergerakan relatifnya menyebabkan terbentuknya ciri-ciri khusus dasar laut. Berikut ini merupakan pembagian bentuk-bentuk dasar laut berdasarkan defenisi dari Nontji 1993. • Paparan shelf yang dangkal • Depresi dalam berbagai bentuk basin, palung • Berbagai bentuk elevasi berupa punggung rise, ridge • Gunung bawah laut sea mount • Terumbu karang dan sebagainya. Menurut Ilahude 1997, dilihat dari ari segi skala atau besarnya bentuk – bentuk dasar laut, dasar laut dibedakan ke dalam 3 golongan besar yaitu: 1. Relief Besar macro relief • Secara vertikal ukurannya bisa sampai ribuan meter. • Secara horizontal ukurannya bisa mencapai ratusan atau ribuan kilometer. 2. Relief Pertengahan intermediate relief • Secara vertikal berukuran ratusan meter. • Secara horizontal berukuran puluhan kilometer • Bisa merupakan bagian integral dari satu relief besar. Universitas Sumatera Utara 3. Relief Kecil micro relief • Hanya berukuran beberapa cm sampai beberapa meter. • Umumnya hanya bisa diungkapkan dengan teknik fotografi bawah air. Gambar 2.1. Bentuk Dasar Laut Stewart, 2006 Sedangkan menurut Hutabarat 1985 bentuk-bentuk dasar laut antara lain terdiri dari : • Ridge dan Rise Ini adalah suatu bentuk proses peninggian yang terdapat di atas laut sea floor yang hampir serupa dengan adanya gunung-gunung di daratan • Trench Bagian laut yang terdalam dengan bentuk seperti saluran seolah-olah terpisah sangat dalam yang terdapat di perbatasan antara benua. • Abyssal Plain Universitas Sumatera Utara Daerah yang relatif tebagi rata dari permukaan bumi yang terdapat dibagian sisi yang mengarah ke daratan. • Continetal Island Beberapa pulau yang menurut sifat geologisnya bagian dari massa tanah daratan benua besar yang kemudian terpisah • Island Arc kumpulan pulau-pulau Kumpulan pulau-pulau seperti indonesia yang mempunyai perbatasan dengan benua • Mid-Oceanic Volcanic Island Pulau-pulau vulkanik yang terdapat di tengah-tengah lautan. Terdiri dari pulau-pulau kecil, khususnya terdapat di Lautan pasifik • Atol-atol Daerah yang terdiri dari kumpulan pulau-pulau yang sebagian besar tenggelam di bawah permukaan laut dan berbentuk cincin. • Seamout dan guyot Gunung-gunung berapi yang mucul dari dasar lantai lautan tetapi tidak mencapai permukaan laut. Keadaan mulut sungai yang meluap hingga menuju ke lautan meliputi sepanjang pantai yang terjadi karena faktor-faktor tertentu. Antara lain yakni yang disebabkan oleh gletser dan juga karena turunnya sebgian daratan yang disebabkan oleh sebab-sebab tektonis. Untuk model ini lebih banyak dipengaruhi dengan apa yang terjadi dialam. II.4.1.1.Penentuan Bathymetri Universitas Sumatera Utara Pada umumnya ada beberapa cara dalam menentukan suatu bathymetri pada sebuah kawasan. Selain dengan melakukan survey terhadap kawasan pengamatan seperti yang telah dilakukan ada cara-cara lain seperti dibawah ini. A. Metode Akustik Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara; karakteristik suara frekuensi, pulsa, intensitas; faktor lingkungan medium; kondisi target dan lainnya. Aplikasi metode ini dibagi menjadi 2, yaitu sistem akustik pasif dan sistem akustik aktif. Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri.Sonar Sound Navigation And Ranging: Berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air seperti ikan atau kapal selam atau dari dasar laut. Bila gelombang akustik bergerak vertikal ke dasar laut dan kembali, waktu yang diperlukan digunakan untuk mengukur kedalaman air, jika c juga diketahui dari pengukuran langsung atau dari data temperatur, salinitas dan tekanan.Ini adalah prinsip echo- sounder yang sekarang umum digunakan oleh kapal-kapal sebagai bantuan navigasi. Echo-sounder komersil mempunyai lebar sinar 30-45o vertikal tetapi untuk aplikasi khusus seperti pelacakan ikan atau kapal selam atau studi lanjut dasar laut lebar sinar yang digunakan kurang 5o dan arahnya dapat divariasikan. Walaupun menunjukkan pengaruh temperatur, salinitas dan tekanan pada laju bunyi dalam air laut 1500 ms-1 relatif kecil dan sedikit perubahan pada c dapat menyebabkan kesalahan pengukuran kedalaman dan kesalahan sudut akan menambah keburukan resolusi. Universitas Sumatera Utara Teknik echo-sounding untuk menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut bertambah maju dengan berkembangnya peralatan sonar seperti SeaBeam dan Hydrosweep yang merupakan sistem echo-sounding multi-beam yang menentukan kedalaman air di sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail. Sidescan imaging system, sperti GLORIA Geological Long Range Inclined Asdic, SeaMARC, dan TOBI Towed Oceand Bottom Instrument menghasilkan fotografi aerial yang sama atau citra-citra radar, menggunakan bunyi atau microwave. Echo-sounding banyak juga digunakan oleh nelayan karena ikan menghasilkan echo, dan kawanan ikan atau hewan lain dapat dikenali sebagai lapisan-lapisan sebaran dalam kolom air Supangat, 2003. B. Satelit Altimetri Altimetri adalah Radar Radio Detection and Ranging gelombang mikro yang dapat digunakan untuk mengukur jarak vertikal antara permukaan bumi dengan wahana antariksa satelit atau pesawat terbang. Pengukuran ini dapat menghasilkan topografi permukaan laut sehingga dapat menduga geoid laut, arus permukaan dan ketinggian gelombang. Inderaja altimetri untuk topografi permukaan laut pertama kali dikembangkan sejak peluncuran SKYLAB dengan sensor atau radiometer yang disebut S-193. Satelit altimetri yaitu : GEOS-3, SEASAT, ERS-1, dan yang terakhir yang sangat terkenal adalah TOPEX POSEIDON. Satelit terakhir ini adalah satelit misi bersama antara Amerika Serikat NASA dengan Perancis Susilo, 2000. Universitas Sumatera Utara Satelit altimetri memiliki prinsip penggambaran bentuk paras laut dimana bentuk tersebut menyerupai bentuk dasar laut dengan pertimbangan gravitasi yang mempengaruhi paras laut dan hubungan antara gravitasi dan topografi dasar laut yang bervariasi sesuai dengan wilayah. Satelit altimetri juga memberikan bentuk gambaran paras muka laut. Satelit ini mengukur tinggi paras muka laut relatif terhadap pusat massa bumi. Sistem satelit ini memiliki radar yang dapat mengukur ketinggian satelit di atas permukaan laut dan sistem tracking untuk menentukan tinggi satelit pada koordinat geosentris. Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar transmiter, penerima pulsa radar yang sensitif receiver, serta jam berakurasi tinggi. Pada sistem ini, altimeter radar yang dibawa oleh satelit memancarkan pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik radar kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit. Informasi utama yang ingin ditentukan dengan satelit altimetri adalah topografi dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur ketinggian satelit di atas permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang dikirimkan kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit. Heri Andreas dalam Hasanuddin Z A.

II.4.1.2. Pemetaan Lebar dan Kedalaman

Pemetaan keadaan suatu estuari biasanya lebih dibuthkan untuk tujuan atau kegiatan yang berhubungan langsung dengan pelayaran di bagian-bagian yang hidrografis dan berkenaan dengan suatu chart datumtitik tinjau cd. Cd Universitas Sumatera Utara mendekati hal yang berkenaan denga pasang paling rendah, bahwa dapat diramalkan untuk terjadi dibawah kondisi-kondisi sesuai keadaan cuaca. Chart datum cd merupakan batas perilaku pasang surut. Dimana hal ini menegaskan bahwa bukan suatu permukaan yang horizontal, tetapi berubah dengan cakupan yang pasang surut disekitaran pantai atau didalam satu muara. Duduk Tengah DT Mean Sea Level MSL adalah permukaan laut rata-rata yang merupakan suatu kedudukan yang ditentukan melalui pengamatan air laut pengamatan pasut untuk setiap jam, hari, bulan atau tahun. Dalam survey hidrografi dikenal 4 istilah DT, yaitu : 1. DT Harian pada umumnya ditentukan melalui pengamatan permukaan laut setiap jam selama satu hari dari jam 00.00 sampai dengan jam 23.00, sehingga diperoleh 24 harga hasil pengamatan. 2. DT Bulanan ditentukan melalui nilai rata-rata dari DT Harian untuk waktu satu bulan. DT Bulanan ini tidak memiliki masa perubahan yang pendek seperti DT Harian di mana hampir memperlihatkan perubahan yang merata. 3. DT Tahunan ditentukan melalui nilai rata-rata dari DT Bulanan untuk waktu satu tahun 12 bulan. 4. DT Sejati, merupakan muka laut rata-rata ideal yang tidak lagi dipengaruhi oleh keadaan pasang surut, di mana pengamatan kedudukan permukaan laut haruslah dilakukan paling sedikit selama 18,6 tahun. Djaja, 1979

II.4.1.3. Lebar dan Kedalaman Sebagai Fungsi Jarak

Universitas Sumatera Utara Bila dilihat dari proses, analisis teori suatu dinamik estuari seorang ilmuan Inggris yaitu Prandle 1986 menyatakan bahwa banyak sekali estuari yang ada pada umumnya menggunakan fungsi matematis seperti : 2.1 dan 2.2 dimana : W x = Lebar Estuari dititik x m W L = Lebar Estuari tepat dimulut muara m D x = Kedalaman Estuari dititik x m D L = Kedalaman Estuari tepat dimulut muara m x = nilai ukur atau bentang jarak antara titik tinjauan m λ = dimensi horizontal dari panjang kawasan estuari m m n = koefisien dari percobaan Prandel 1986 Formula diatas dapat kita aplikasikan pada estuari Sungai Deli dan disajikan kedalam tabel model sederhana, dan untuk menghitung pengaruh pasang surut ditinjau dari awal kawasan pengamatan sampai ke mulut muara. Namun dalam penentuan besar koefisien lebar untuk pasang surut, maka kita lebih baik menggunakan perhitungan yang titik pengamatan dihitung dari mulut muara. Seorang ilmuwan yang bernama Wright et al.1973 menyempurnakan formula dari Prandle 1986 dengan menunjukkan nilai exponensial dari lebar, kedalaman serta cross-section dengan jarak perhitungan diambil dari mulut muara. Universitas Sumatera Utara W x =W o e -axL 2.3 dan D x =D o e -bxL 2.4 dimana : W x = Lebar Estuari dititik x m Wo = Lebar Estuari tepat dimulut muara m D x = Kedalaman Estuari dititik x m Do = Kedalaman Estuari tepat dimulut muara m x = nilai ukur atau bentang jarak antara titik tinjauan m L = dimensi horizontal dari panjang kawasan estuari m a b = koefisien lebar dan kedalaman Hasil survey menunjukkan bahwa keadaan lebar estuari sangat terganggu dengan adanya kegiatan yang banyak merugikan kawasan estuari tersebut. Contohnya ialah banyaknya pemukiman penduduk yang menimbulkan banyaknya sedimen dan mengganggu stabilitas dari estuari itu sendiri. Tabel 2.1. Nilai Data Hasil Survey Lebar Estuari Sungai Deli Area Batas Bawah Lebar Batas atas Lebar m m 51.87 54.82 0.5 66.69 69.64 1 85.64 88.59 1.5 109.87 112.82 2 140.85 143.8 2.5 180.46 183.41 3 231.11 234.06 3.5 295.88 298.83 4 378.7 381.65 Universitas Sumatera Utara Gambar.2.2. Grafik hasil data survey pada kawasan estuari sungai deli.

II.4.2. Pemodelan Pasang Surut Tides

Pasang surut air laut terjadi karena pengaruh gaya tarik bulan dan matahari pada air laut. Pengaruh pasang surut oleh bulan atau matahari sangat bergantung pada massa serta jarak bulan dan matahari dari bumi. Namun, jarak bulan dan matahari dari bumi mempunyai pengaruh yang lebih besar daripada massanya. Walaupun massa bulan jauh lebih kecil daripada massa matahari, tetapi karena jarak antara bulan dan bumi lebih dekar daripada jarak bumi-matahari, maka pengaruh bulan lebih besar. Pasang surut akibat gaya tarik bulan dua kali lebih besar daripada yang diakibatkan gaya tarik matahari. Jika jarak bumi dan matahari 50 100 150 200 250 300 50 100 150 200 250 300 Le b a r E st u a ri m Lebar Estuari m LWS m HWS m Model m Universitas Sumatera Utara dan bulan ke bumi sama, maka pasang surut matahari menjadi jutaan kali lebih besar daripada pasang surut akibat bulan. Sedangkan menurut Pariwono 1989, fenomena pasang surut diartikan sebagai naik turunnya muka laut secara berkala akibat adanya gaya tarik benda- benda angkasa terutama matahari dan bulan terhadap massa air di bumi. Sedangkan menurut Dronkers 1964 pasang surut laut merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang diakibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda- benda astronomi terutama oleh matahari, bumi dan bulan. Faktor non astronomi yang mempengaruhi pasut terutama di perairan semi tertutup seperti teluk adalah bentuk garis pantai dan topografi dasar perairan. Puncak gelombang disebut pasang tinggi dan lembah gelombang disebut pasang rendah. Perbedaan vertikal antara pasang tinggi dan pasang rendah disebut rentang pasang surut tidal range. Periode pasang surut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke puncak atau lembah gelombang berikutnya. Harga periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit. Gambar 2.3. Distribusi Perubahan Gaya Lonjakan Pasang Surut Universitas Sumatera Utara Pasang surut yang terjadi di bumi ada tiga jenis yaitu: pasang surut atmosfer atmospheric tide, pasang surut laut oceanic tide dan pasang surut bumi padat tide of the solid earth. Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan bulge pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4. Perubahan pasang surut, disini nilai M 2 atau S 2 digambarkan dengan gelombang sinus dari sebuah rotasi yang menimbulkan 2 gelombang yang terpengaruh oleh gravitasi. Universitas Sumatera Utara

II.4.2.1. Teori Kesetimbangan Pasang Surut

Teori kesetimbangan pertama kali diperkenalkan oleh Sir Isaac Newton 1642-1727. Teori ini menerangkan sifat-sifat pasut secara kualitatif. Teori terjadi pada bumi ideal yang seluruh permukaannya ditutupi oleh air dan pengaruh kelembaman Inertia diabaikan. Teori ini menyatakan bahwa naik-turunnya permukaan laut sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut King, 1966. Untuk memahami gaya pembangkit passng surut dilakukan dengan memisahkan pergerakan sistem bumi-bulan-matahari menjadi 2 yaitu, sistem bumi-bulan dan sistem bumi matahari. Pada teori kesetimbangan bumi diasumsikan tertutup air dengan kedalaman dan densitas yang sama dan naik turun muka laut sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut atau GPP Tide Generating Force yaitu Resultante gaya tarik bulan dan gaya sentrifugal, teori ini berkaitan dengan hubungan antara laut, massa air yang naik, bulan, dan matahari. Gaya pembangkit pasut ini akan menimbulkan air tinggi pada dua lokasi dan air rendah pada dua lokasi Gross, 1987. Selanjutnya Newton menyebutkan bahwa besarnya gaya tarik menarik antara dua titik massa berbanding langsung dengan massanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. 2.5 di mana : F = gaya tarik menarik antara dua titik massa N M 1 = titik massa 1 M 2 = titik massa 2 Universitas Sumatera Utara R 2 = jarak antara pusat titik massa 1 dan 2 k = konstanta gravitasi 6.67 x 10-11 New m2kg2 Jarak bumi-bulan lebih dekat dibandingkan dengan jarak bumi-matahari, maka gaya tarik menarik yang diakibatkan oleh bulan akan lebih besar 2,18 kali daripada gaya yang diakibatkan oleh matahari, walaupun massa matahari jauh lebih besar. Selain itu perputaran bumi pada porosnya rotasi akan menghasilkan gaya sentrifugal yang merupakan fungsi dari kecepatan sudut rotasi dan jarak terhadap sumbu bumi. Akibat dari pengaruh gaya tarik menarik dan gaya sentrifugal karena rotasi bumi, maka titik-titik massa di bumi dalam keadaan setimbang Teori Keseimbangan Pasut tides equilibrium theory Dengan demikian maka terdapat beberapa gaya pembangkit pasang surut, yaitu gaya tarik menarik antara bumi, bulan dan matahari serta gaya sentrifugal yang mempertahankan kesetimbangan dinamik dari seluruh sistem yang ada

II.4.2.2. Teori Pasut Dinamik Dynamical Theory

Pond dan Pickard 1978 menyatakan bahwa dalam teori ini lautan yang homogen masih diasumsikan menutupi seluruh bumi pada kedalaman yang konstan, tetapi gaya-gaya tarik periodik dapat membangkitkan gelombang dengan periode sesuai dengan konstitue-konstituennya. Gelombang pasut yang terbentuk dipengaruhi oleh GPP, kedalaman dan luas perairan, pengaruh rotasi bumi, dan pengaruh gesekan dasar. Teori ini pertama kali dikembangkan oleh Laplace 1796-1825. Teori ini melengkapi teori kesetimbangan sehingga sifat-sifat pasut dapat diketahui secara kuantitatif. Menurut teori dinamis, gaya pembangkit pasut Universitas Sumatera Utara menghasilkan gelombang pasut tide wive yang periodenya sebanding dengan gaya pembangkit pasut. Karena terbentuknya gelombang, maka terdapat faktor lain yang perlu diperhitungkan selain GPP. Menurut Defant 1958, faktor-faktor tersebut adalah : • Kedalaman perairan dan luas perairan • Pengaruh rotasi bumi gaya Coriolis • Gesekan dasar Rotasi bumi menyebabkan semua benda yang bergerak di permukaan bumi akan berubah arah Coriolis Effect. Di belahan bumi utara benda membelok ke kanan, sedangkan di belahan bumi selatan benda membelok ke kiri. Pengaruh ini tidak terjadi di equator, tetapi semakin meningkat sejalan dengan garis lintang dan mencapai maksimum pada kedua kutub. Besarnya juga bervariasi tergantung pada kecepatan pergerakan benda tersebut. Menurut Mac Millan 1966 berkaitan dengan dengan fenomeana pasut, gaya Coriolis mempengaruhi arus pasut. Faktor gesekan dasar dapat mengurangi tunggang pasut dan menyebabkan keterlambatan fase Phase lag serta mengakibatkan persamaan gelombang pasut menjadi non linier semakin dangkal perairan maka semakin besar pengaruh gesekannya. Semakin ke arah khatulistiwa, gaya coriolis makin mengecil. Gaya Coriolis dipengaruhi oleh posisi lintang suatu wilayah. Semakin kecil letak lintang suatu wilayah, maka gaya Coriolis semakin kecil pengaruhnya Itulah sebabnya angin cyclon hampir tidak pernah terjadi di wilayah khatulistiwa. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5. Efek gaya Coriolis

II.4.2.3. Faktor Penyebab Pasang Surut

Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pasang surut berdasarkan teori kesetimbangan adalah rotasi bumi pada sumbunya, revolusi bulan terhadap matahari, revolusi bumi terhadap matahari. Sedangkan berdasarkan teori dinamis adalah kedalaman dan luas perairan, pengaruh rotasi bumi gaya coriolis, dan gesekan dasar. Selain itu juga terdapat beberapa faktor lokal yang dapat mempengaruhi pasut disuatu perairan seperti, topogafi dasar laut, lebar selat, bentuk teluk, dan sebagainya, sehingga berbagai lokasi memiliki ciri pasang surut yang berlainan Wyrtki, 1961. Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi Universitas Sumatera Utara bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan bulge pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari Priyana,1994 Bulan dan matahari keduanya memberikan gaya gravitasi tarikan terhadap bumi yang besarnya tergantung kepada besarnya masa benda yang saling tarik menarik tersebut. Bulan memberikan gaya tarik gravitasi yang lebih besar dibanding matahari. Hal ini disebabkan karena walaupun masa bulan lebih kecil dari matahari, tetapi posisinya lebih dekat ke bumi. Gaya-gaya ini mengakibatkan air laut, yang menyusun 71 permukaan bumi, menggelembung pada sumbu yang menghadap ke bulan. Pasang surut terbentuk karena rotasi bumi yang berada di bawah muka air yang menggelembung ini, yang mengakibatkan kenaikan dan penurunan permukaan laut di wilayah pesisir secara periodik. Gaya tarik gravitasi matahari juga memiliki efek yang sama namun dengan derajat yang lebih kecil. Daerah-daerah pesisir mengalami dua kali pasang dan dua kali surut selama periode sedikit di atas 24 jam Priyana,1994. Tabel 2.2. Komponen Utama Pasang Surut JENIS NAMA KOMPONEN PERIODA jam FENOMENA Universitas Sumatera Utara

II.4.2.4. Variasi Pasang Surut

Perairan laut memberikan respon yang berbeda terhadap gaya pembangkit pasang surut,sehingga terjadi tipe pasut yang berlainan di sepanjang pesisir. Menurut Dronkers 1964, ada tiga tipe pasut yang dapat diketahui, yaitu : 1. Pasang surut diurnal : yaitu bila dalam sehari terjadi satu satu kali pasang dan satu kali surut. Biasanya terjadi di laut sekitar katulistiwa. 2. Pasang surut semi diurnal : yaitu bila dalam sehari terjadi dua kali pasang dan dua kali surut yang hampir sama tingginya. Semidiurnal M 2 12.24 Gravitasi bulan dengan orbit lingkaran dan sejajr ekuator bumi S 2 12.00 Gravitasi matahari dengan orbit lingkaran dan sejajr ekuator bumi N 2 12.66 Perubahan jarak bulan ke bumi akibat lintasan yang berbentuk elips K 2 11.97 Perubahan jarak bulan ke bumi akibat lintasan yang berbentuk elips Diurnal K 1 23.93 Deklinasi sistem bulan dan matahari O 1 25.82 Deklinasi bulan P 1 24.07 Deklinasi matahari Perioda panjang M f 327.86 Variasi setengah bulanan M m 661.30 Variasi bulanan S sa 2191.43 Variasi semi tahunan Perairan dangkal 2SM 2 11.61 Interaksi bulan dan matahari MNS 2 13.13 Interaksi bulan dan matahari dgn perubahan jarak matahari akibat lintasan berbentuk elips MK 3 8.18 Interaksi bulan dan matahari dgn perubahan jarak bulani akibat lintasan berbentuk elips M 4 6.21 2 x kecepatan sudut M 2 M M S S 4 4 2 2 . . 2 2 I I n n t t e e r r a a k k s s i i M M 2 2 d d a a n n S S 2 2 Universitas Sumatera Utara 3. Pasang surut campuran : yaitu gabungan dari tipe 1 dan tipe 2, bila bulan melintasi khatulistiwa deklinasi kecil, pasutnya bertipe semi diurnal, dan jika deklinasi bulan mendekati maksimum, terbentuk pasut diurnal. Menurut Wyrtki 1961, pasang surut di Indonesia dibagi menjadi 4 bagian antara lain yaitu : 1. Pasang surut harian tunggal Diurnal Tide : Merupakan pasut yang hanya terjadi satu kali pasang dan satu kali surut dalam satu hari. 2. Pasang surut harian ganda Semi Diurnal Tide : Merupakan pasut yang terjadi dua kali pasang dan dua kali surut yang tingginya hampir sama dalam satu hari. 3. Pasang surut campuran condong harian tunggal Mixed Tide, Prevailing Diurnal : Merupakan pasut yang tiap harinya terjadi satu kali pasang dan satu kali surut tetapi terkadang dengan dua kali pasang dan dua kali surut yang sangat berbeda dalam tinggi dan waktu. 4. Pasang surut campuran condong harian ganda Mixed Tide, Prevailing Semi Diurnal : Merupakan pasut yang terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari tetapi terkadang terjadi satu kali pasang dan satu kali surut dengan memiliki tinggi dan waktu yang berbeda. Gerakan air vertikal yang berhubungan dengan naik dan turunnya pasang surut, diiringi oleh gerakan air horizontal yang disebut dengan arus pasang surut. Permukaan air laut senantiasa berubah-ubah setiap saat karena gerakan pasut, keadaan ini juga terjadi pada tempat-tempat sempit seperti teluk dan selat, sehingga menimbulkan arus pasutTidal current. Gerakan arus pasut dari laut Universitas Sumatera Utara lepas yang merambat ke perairan pantai akan mengalami perubahan, faktor yang mempengaruhinya antara lain adalah berkurangnya kedalaman Mihardja et,. al 1994. Berikut ini adalah daftar istilah yang ada pada pasang surut, yaitu : Mean Sea Level MSL atau Duduk Tengah adalah muka laut rata-rata pada suatu periode pengamatan yang panjang, sebaiknya selama 18,6 tahun. • Mean Tide Level MTL adalah rata-rata antara air tinggi dan air rendah pada suatu periode waktu. • Mean High Water MHW adalah tinggi air rata-rata pada semua pasang tinggi. • Mean Low Water MLW adalah tinggi air rata-rata pada semua surut rendah. • Mean Higher High Water MHHW adalah tinggi rata-rata pasang tertinggi dari dua air tinggi harian pada suatu periode waktu yang panjang. Jika hanya satu air tinggi terjadi pada satu hari, maka air tinggi tersebut diambil sebagai air tinggi terttinggi. • Mean Lower High Water MLHW adalah tinggi rata-rata air terendah dari dua air tinggi harian pada suatu periode waktu yang panjang. Hal ini tidak akan terjadi untuk pasut harian diurnal. • Mean Higher Low Water MHLW adalah tinggi rata-rata air tertinggi dari dua air rendah harian pada suatu periode waktu yang panjang. Hal ini tidak akan terdapat pada pasut diurnal. Universitas Sumatera Utara • Mean Lower Low Water MLLW adalah tinggi rata-rata air terendah dari dua air rendah harian pada suatu periode waktu yang panjang. Jika hanya satu air rendah terjadi pada satu hari, maka harga air rendah tersebut diambil sebagai air rendah terendah. • Mean High Water Springs MHWS adalah tinggi rata-rata dari dua air tinggi berturut-turut selama periode pasang purnama, yaitu jika tunggang range pasut itu tertinggi. • Mean Low Water Springs MLWS adalah tinggi rata-rata yang diperoleh dari dua air rendah berturut-turut selama periode pasang purnama. • Mean High Water Neaps MHWN adalah tinggi rata-rata dari dua air tinggi berturut-turut selama periode pasut perbani neap tides, yaitu jika tunggang range pasut paling kecil. • Mean Low Water Neaps MLWN adalah tinggi rata-rata yang dihitung dari dua air berturut-turut selama periode pasut perbani. • Highest Astronomical Tide HATLowest Astronomical Tide LAT adalah permukaan laut tertinggiterendah yang dapat diramalkan terjadi di bawah pengaruh keadaan meteorologis rata-rata dan kombinasi keadaan astronomi. Permukaan ini tidak akan dicapai pada setiap tahun. HAT dan LAT bukan permukaan laut yang ekstrim yang dapat terjadi, storm surges mungkin saja dapat menyebabkan muka laut yang lebih tinggi dan lebih rendah. Secara umum permukaan level di atas dapat dihitung dari peramalan satu tahun. Harga HAT dan LAT dihitung dari data beberapa tahun. Universitas Sumatera Utara • Mean Range Tunggang Rata-rata adalah perbedaan tinggi rata-rata antara MHW dan MLW. • Mean Spring Range adalah perbedaan tinggi antara MHWS dan MLWS. • Mean Neap Range adalah perbedaan tinggi antara MHWN dan MLWN. Tipe pasut ditentukan oleh frekuensi air pasang dengan surut setiap harinya. Hal ini disebabkan karena perbedaan respon setiap lokasi terhadap gaya pembangkit pasang surut. Jika suatu perairan mengalami satu kali pasang dan satu kali surut dalam satu hari, maka kawasan tersebut dikatakan bertipe pasut harian tunggal diurnal tides, namun jika terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari, maka tipe pasutnya disebut tipe harian ganda semidiurnal tides. Tipe pasut lainnya merupakan peralihan antara tipe tunggal dan ganda disebut dengan tipe campuran mixed tides dan tipe pasut ini digolongkan menjadi dua bagian yaitu tipe campuran dominasi ganda dan tipe campuran dominasi tunggal. Selain dengan melihat data pasang surut yang diplot dalam bentuk grafik, tipe pasang surut juga dapat ditentukkan berdasarkan bilangan Formzal F yang dinyatakan dalam bentuk: 2.6 Universitas Sumatera Utara Tabel 2.3. Pengelompokan tipe pasut NILAI BENTUK JENIS PASUT FENOMENA O F 0.25 Harian ganda 2x pasang sehari dengan tinggi relatif sama 0.25 F 1.5 Campuran ganda 2x pasang sehari dengan perbedaan tinggi dan interval yang berbeda 1.5 F f 3 Campuran tunggal 1 x atau 2 x pasang sehari dengan interval yang berbeda F 3 Tunggal 1 x pasang sehari, saat spring bisa terjadi 2x pasang sehari Karena sifat pasang surut yang periodik, maka ia dapat diramalkan. Untuk meramalkan pasang surut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa dari masing-masing komponen pembangkit pasang surut. Komponen-komponen utama pasang surut terdiri dari komponen tengah harian dan harian. Namun demikian, karena interaksinya dengan bentuk morfologi pantai dan superposisi antar gelombang pasang surut komponen utama, akan terbentuklah komponen- komponen pasang surut yang baru

II.4.3. Pemodelan Arus currents

Arus laut adalah gerakan massa air laut yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Arus di permukaan laut terutama disebabkan oleh tiupan angin, sedang arus di kedalaman laut disebabkan oleh perbedaan densitas massa air laut. Selain itu, arus di permukan laut dapat juga disebabkan oleh gerakan pasang surut air laut atau gelombang. Arus laut dapat terjadi di samudera luas yang bergerak Universitas Sumatera Utara melintasi samudera ocean currents, maupun terjadi di perairan pesisir coastal currents. Menurut King 1962, arus yang terjadi di laut teluk dan laguna adalah akibat massa air mengalir dari permukaan yang lebih tinggi ke permukaan yang lebih rendah yang disebabkan oleh pasut. Arus pasang surut adalah arus yang cukup dominan pada perairan teluk yang memiliki karakteristik pasang Flood dan surut atau ebb. Pada waktu gelombang pasut merambat memasuki perairan dangkal, seperti muara sungai atau teluk, maka badan air kawasan ini akan bereaksi terhadap aksi dari perairan lepas. Arus pasang surut terjadi terutama karena gerakan pasang surut air laut. Arus ini terlihat jelas di perairan estuari atau muara sungai. Bila air laut bergerak menuju pasang, maka terlihat gerakan arus laut yang masuk ke dalam estuari atau alur sungai; sebaliknya ketika air laut bergerak menuju surut, maka terlihat gerakan arus laut mengalir ke luar. Kedua macam arus ini terjadi di perairan pesisir dekat pantai, dan terjadi karena gelombang mendekat dan memukul ke pantai dengan arah yang muring atau tegak lurus garis pantai. Arus sepanjang pantai bergerak menyusuri pantai, sedang arus rip bergerak menjauhi pantai dengan arah tegak lurus atau miring terhadap garis pantai. Pada daerah-daerah di mana arus pasang surut cukup kuat, tarikan gesekan pada dasar laut menghasilkan potongan arus vertikal, dan resultan turbulensi menyebabkan bercampurnya lapisan air bawah secara vertikal. Pada daerah lain, di mana arus pasang surut lebih lemah, pencampuran sedikit terjadi, dengan Universitas Sumatera Utara demikian stratifikasi lapisan-lapisan air dengan kepadatan berbeda dapat terjadi. Perbatasan antar daerah-daerah kontras dari perairan yang bercampur dan terstratifikasi seringkali secara jelas didefinisikan, sehingga terdapat perbedaan lateral yang ditandai dalam kepadatan air pada setiap sisi batas.

II.4.3.1. Faktor Penyebab Terjadinya Arus

Terjadinya arus di lautan disebabkan oleh dua faktor utama, yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal seperti perbedaan densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekan lapisan air. Sedangkan faktor eksternal seperti gaya tarik matahari dan bulan yang dipengaruhi oleh tahanan dasar laut dan gaya coriolis, perbedaan tekanan udara, gaya gravitasi, gaya tektonik dan angin Gross, 1990. Menurut Bishop 1984, gaya-gaya utama yang berperan dalam sirkulasi massa air adalah gaya gradien tekanan, gaya coriolis, gaya gravitasi, gaya gesekan, dan gaya sentrifugal. Faktor penyebab terjadinya arus yaitu dapat dibedakan menjadi tiga komponen yaitu gaya eksternal, gaya internal angin, gaya-gaya kedua yang hanya datang karena fluida dalam gerakan yang relatif terhadap permukaan bumi. Dari gaya-gaya yang bekerja dalam pembentukan arus antara lain tegangan angin, gaya Viskositas, gaya Coriolis, gaya gradien tekanan horizontal, gaya yang menghasilkan pasut. Ketika angin berhembus di laut, energi yang ditransfer dari angin ke batas permukaan, sebagian energi ini digunakan dalam pembentukan gelombang gravitasi permukaan, yang memberikan pergerakan air dari yang kecil kearah perambatan gelombang sehingga terbentuklah arus dilaut. Semakin cepat kecepatan angin, semakin besar gaya gesekan yang bekerja pada permukaan laut, Universitas Sumatera Utara dan semakin besar arus permukaan. Dalam proses gesekan antara angin dengan permukaan laut dapat menghasilkan gerakan air yaitu pergerakan air laminar dan pergerakan air turbulen Supangat,2003. Gaya Viskositas pada permukaan laut ditimbulkan karena adanya pergerakan angin pada permukaan laut sehingga menyebabkan pertukaran massa air yang berdekatan secara periodik, hal ini disebabkan karena perbedaan tekanan pada fluida. Gaya viskositas dapat dibedakan menjadi dua gaya yaitu viskositas molecular dan viskositas eddy. Gesekan dalam pergerakan fluida hasil dari transfer momentum diantara bagian-bagian yang berbeda dari fluida. Dalam pergerakan fluida dalam aliran laminer, transfer momentum terjadi hasil transfer antara batas yang berdekatan yang disebut viskositas molekular. Di permukaan laut, gerakan air tidak pernah laminer, tetapi turbulen sehingga kelompok- kelompok air, bukan molekul individu, ditukar antara satu bagian fluida ke yang lain. Gesekan internal yang dihasilkan lebih besar dari pada yang disebabkan oleh pertukaran molekul individu dan disebut viskositas eddy. Gaya Coriolis mempengaruhi aliran massa air, dimana gaya ini akan membelokan arah angin dari arah yang lurus. Gaya ini timbul sebagai akibat dari perputaran bumi pada porosnya. Gaya Coriolis ini yang membelokan arus dibagian bumi utara kekanan dan dibagian bumi selatan kearah kiri. Pada saat kecepatan arus berkurang, maka tingkat perubahan arus yang disebabkan gaya Coriolis akan meningkat. Hasilnya akan dihasilkan sedikit pembelokan dari arah arus yang relaif cepat dilapisan permukaan dan arah pembelokanya menjadi lebih besar pada aliran arus yang kecepatanya makin lambat dan mempunyai kedalaman Universitas Sumatera Utara makin bertambah besar. Akibatnya akan timbul suatu aliran arus dimana makin dalam suatu perairan maka arus yang terjadi pada lapisan-lapisan perairan akan dibelokan arahnya. Hubungan ini dikenal sebagai Spiral Ekman, Arah arus menyimpang 450 dari arah angin dan sudut penyimpangan. bertambah dengan bertambahnya kedalaman Supangat, 2003. Gambar 2.6 .Pola arus spiral Ekman Gelombang-gelombang yang panjang pada lautan menghasilkan peristiwa pasang surut air laut. Pasang surut ini menimbulkan pergerakan massa air yang mana prosesnya dipengaruhi oleh gaya tarik bulan, matahari dan benda angkasa lainya selain itu juga dipengaruhi oleh gaya sentrifugal dari bumi itu sendiri. Dalam hal ini perlu diketahui bahwa prinsip dasar dari pola aliran estuari tergolong aliran kritis yang menunjukkan bilangan reynold, Froude, dan Richardson. Universitas Sumatera Utara 2.7 dimana : W o = Lebar estuari tepat dimulut muara D o = Kedalaman estuari tepat dimulut muara L = Panjang kawasan estuari = Perubahan kedalaman aliran per detik Q = Debit air a b = Koefisien Lebar dan kedalaman estuari

II.4.4. Pemodelan Salinitas dan Temperatur

Air mempunyai formula kimia H 2 O, bermakna bahawa satu molekul air terbina daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Ia boleh digambarkan secara ionik sebagai HOH, dengan satu ion Hidrogen H + yang terikat kepada ion Hidroksida OH - . Ia berada didalam keseimbangan dinamik di antara cecair dan wap yang berada pada suhu dan tekanan piawai. Pada suhu bilik, ia adalah cecair yang sangat jernih, tawar, dan tak berbau. Air juga dirujuk di dalam sains sebagai pelarut universal dan hanyalah satu bahan yang dijumpai tulen secara semulajadi dalam ketiga-tiga keadaan jirim. Air boleh menjadi banyak bentuk. Keadaan pepejal bagi air biasanya dikenali sebagai ais walaupun banyak bentuk yang wujud, sila lihat pepejal air amorfous; keadaan gas dikenali sebagai wap air or stim, dan fasa cecair biasanya disebut hanya sebagai air. Air adalah asas molekul bagi pelarut berakues. Berada di atas suhu kritikal tertentu dan tekanan 647 K dan 22.064 MPa, molekul air menjadi keadaan superkritikal, dalam mana cecair berkelompok timbul di dalam fasa wap. Universitas Sumatera Utara Air berat adalah air di mana atom hidrogen digantikan dengan isotopnya yang lebih berat, deuterium. Secara kimia, ia adalah serupa dengan air biasa. Air berat ini digunakan di dalam industri nuklear untuk memperlahankan neutron- nuetron. Gambar 2.7 . Struktur molekul dari Air

II.4.4.1. Salinitas

Salinitas adalah tingkat keasinan atau kadar garam terlarut dalam air. Salinitas juga dapat mengacu pada kandungan garam dalam tanah. Kandungan garam pada sebagian besar danau, sungai, dan saluran air alami sangat kecil sehingga air di tempat ini dikategorikan sebagai air tawar. Kandungan garam sebenarnya pada air ini, secara definisi, kurang dari 0,05. Jika lebih dari itu, air dikategorikan sebagai air payau atau menjadi saline bila konsentrasinya 3 sampai 5. Lebih dari 5, ia disebut brine. Air laut secara alami merupakan air saline dengan kandungan garam sekitar 3,5. Beberapa danau garam di daratan dan beberapa lautan memiliki kadar garam lebih tinggi dari air laut umumnya. Sebagai contoh, Laut Mati memiliki kadar garam sekitar 30. Universitas Sumatera Utara Istilah teknik untuk keasinan lautan adalah halinitas, dengan didasarkan bahwa halida-halida—terutama klorida—adalah anion yang paling banyak dari elemen-elemen terlarut. Dalam oseanografi, halinitas biasa dinyatakan bukan dalam persen tetapi dalam “bagian perseribu” parts per thousand , ppt atau permil ‰, kira-kira sama dengan jumlah gram garam untuk setiap liter larutan. Sebelum tahun 1978, salinitas atau halinitas dinyatakan sebagai ‰ dengan didasarkan pada rasio konduktivitas elektrik sampel terhadap Copenhagen water, air laut buatan yang digunakan sebagai standar air laut dunia. Pada 1978, oseanografer meredifinisikan salinitas dalam Practical Salinity Units psu, Unit Salinitas Praktis: rasio konduktivitas sampel air laut terhadap larutan KCL standar. Rasio tidak memiliki unit, sehingga tidak bisa dinyatakan bahwa 35 psu sama dengan 35 gram garam perliter larutan. Tabel 2.4.Salinitas air berdasarkan persentase garam terlarut Air tawar Air payau Air saline 0.05 0.05 - 3 3 - 5 Air laut mengandung 3,5 garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut seperti: densitas, kompresibilitas, titik beku, dan temperatur dimana densitas menjadi maksimum beberapa tingkat, tetapi tidak menentukannya. Beberapa sifat viskositas, daya serap cahaya tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah Universitas Sumatera Utara garam di laut salinitas adalah daya hantar listrik konduktivitas dan tekanan osmosis. Gambar 2.8. Penyebaran Salinitas dilaut dunia Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida 55, natrium 31, sulfat 8, magnesium 4, kalsium 1, potasium 1 dan sisanya kurang dari 1 teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal hydrothermal vents di laut dalam. Secara ideal, salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, adalah susah untuk mengukur salinitas di laut, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida Cl. Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada Universitas Sumatera Utara satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida. Salinitas ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah total dalam gram bahan-bahan terlarut dalam satu kilogram air laut jika semua karbonat dirubah menjadi oksida, semua bromida dan yodium dirubah menjadi klorida dan semua bahan-bahan organik dioksidasi. Selanjutnya hubungan antara salinitas dan klorida ditentukan melalui suatu rangkaian pengukuran dasar laboratorium berdasarkan pada sampel air laut di seluruh dunia dan dinyatakan sebagai: S o oo = 0.03 +1.805 Cl o oo 1902 2.8 Lambang o oo dibaca per mil adalah bagian per seribu. Kandungan garam 3,5 sebanding dengan 35 o oo atau 35 gram garam di dalam satu kilogram air laut. Persamaan tahun 1902 di atas akan memberikan harga salinitas sebesar 0,03 o oo jika klorinitas sama dengan nol dan hal ini sangat menarik perhatian dan menunjukkan adanya masalah dalam sampel air yang digunakan untuk pengukuran laboratorium. Oleh karena itu, pada tahun 1969 UNESCO memutuskan untuk mengulang kembali penentuan dasar hubungan antara klorinitas dan salinitas dan memperkenalkan definisi baru yang dikenal sebagai salinitas absolut dengan rumus: S o oo = 1.80655 Cl o oo 1969 2.9 Namun demikian, dari hasil pengulangan definisi ini ternyata didapatkan hasil yang sama dengan definisi sebelumnya. Definisi salinitas ditinjau kembali ketika tekhnik untuk menentukan salinitas dari pengukuran konduktivitas, temperatur dan tekanan dikembangkan. Sejak tahun Universitas Sumatera Utara 1978, didefinisikan suatu satuan baru yaitu Practical Salinity Scale Skala Salinitas Praktis dengan simbol S, sebagai rasio dari konduktivitas. Salinitas praktis dari suatu sampel air laut ditetapkan sebagai rasio dari konduktivitas listrik K sampel air laut pada temperatur 15 o C dan tekanan satu standar atmosfer terhadap larutan kalium klorida KCl, dimana bagian massa KCl adalah 0,0324356 pada temperatur dan tekanan yang sama. Rumus dari definisi ini adalah: S = 0.0080 - 0.1692 K 12 + 25.3853 K + 14.0941 K 32 - 7.0261 K 2 + 2.7081 K 5 2.10 Dari penggunaan definisi baru ini, dimana salinitas dinyatakan sebagai rasio, maka satuan o oo tidak lagi berlaku, nilai 35 o oo berkaitan dengan nilai 35 dalam satuan praktis. Beberapa oseanografer menggunakan satuan psu dalam menuliskan harga salinitas, yang merupakan singkatan dari practical salinity unit. Karena salinitas praktis adalah rasio, maka sebenarnya ia tidak memiliki satuan, jadi penggunaan satuan psu sebenarnya tidak mengandung makna apapun dan tidak diperlukan. Pada kebanyakan peralatan yang ada saat ini, pengukuran harga salinitas dilakukan berdasarkan pada hasil pengukuran konduktivitas. Salinitas di daerah subpolar yaitu daerah di atas daerah subtropis hingga mendekati kutub rendah di permukaan dan bertambah secara tetap monotonik terhadap kedalaman. Di daerah subtropis atau semi tropis, yaitu daerah antara 23,5 o - 40 o LU atau 23,5 o - 40 o LS, salinitas di permukaan lebih besar daripada di kedalaman akibat besarnya evaporasi penguapan. Di kedalaman sekitar 500 sampai 1000 meter harga salinitasnya rendah dan kembali bertambah secara monotonik terhadap kedalaman. Sementara itu, di daerah tropis salinitas di Universitas Sumatera Utara permukaan lebih rendah daripada di kedalaman akibatnya tingginya presipitasi curah hujan.

II.4.4.2. Temperatur

Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur insitu selanjutnya disebut sebagai temperatur saja dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas energi, semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 1 o . Jika kandungan energi panas nol tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida maka temperaturnya secara absolut juga nol dalam skala Kelvin. Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan heating di daerah tropis dan pendinginan cooling di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -2 o s.d. 35 o C. Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan kompresi atau pengembangan ekspansi. Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis tanpa terjadi pertukaran energi panas, maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air Universitas Sumatera Utara mengalami pengembangan juga secara adiabatis, maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. adi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam, maka temperatur potensial yang dihitung pada tekanan permukaan akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya. Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0 o C = 273,16K. Perubahan 1 o C sama dengan perubahan 1K. Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus Q = densitasenergi panas specifiktemperatur temperatur dalam satuan Kelvin. Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi Universitas Sumatera Utara panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas dalam mks adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt Jouledetik. Aliran fluks energi panas dinyatakan dalam Wattmeter 2 energi per detik per satuan luas.

BAB III GAMBARAN LOKASI ESTUARI SUNGAI DELI

III.1. Gambaran Umum Kawasan Estuari Sungai Deli III.1.1. Lokasi Muara Sungai Deli Kecamatan Medan Belawan adalah merupakan salah satu dari 21 kecamatan di kota Medan. Kota Belawan terletak pada koordinat 03°46 ’ 40 ” LU dan 98°40 ’ 47 ” BT. Kota Belawan memiliki luas wilayah sebesar 26,25 km 2 . Kota Belawan memiliki batas-batas administratif sebagai berikut : • Utara berbatasan dengan Selat Malaka • Selatan berbatasan dengan Kabupaten Deli Serdang • Timur berbatasan dengan Kabupaten Deli Serdang • Barat berbatasan dengan Deli Serdang Universitas Sumatera Utara Pada umumnya estuari adalah wilayah pesisir semi tertutup yang mempunyai hubungan bebas dengan menerima masukan air tawar dari daratan. Sebagian besar estuari didominasi oleh substrat berlumpur yang merupakan endapan yang dibawa oleh air tawar dan air laut. Contoh dari estuari adalah muara sungai, teluk dan rawa pasang-surut. Muara Sungai Deli sendiri terdapat pada sebelah selatan kota Belawan. Yaitu di sekitaran kampung Nelayan. Muara Sungai Deli terletak pada kawasan pantai Timur Sumatera yang langsung berbatasan dengan selat malaka. Kawasan estuari Sungai Deli sendiri memiliki panjang 4 km dengan lebar bervariasi antara 20 m sampai dengan 150 m. Setiap sisinya baik kanan maupun kiri dipenuhi dengan rawa-rawa, tambak ikan, dan gudang-gudang tempat penyimpanan ikan- ikan hasil tangkapan nelayan. Namun dibahagian ujung kawasan estuari menju sungai banyak terdapat rumah-rumah penduduk. Seperti estuari pada umumnya, estuari Sungai Deli juga terpengaruh dengan keadaan lingkungan sekitar maupun lingkungan aliran Sungai Deli dari hulu. Kita tahu kawasan estuari Sungai Deli sangat terkontaminasi dari kegiatan- kegiatan yang ada dan terjadi di kawasan tersebut. Sepertinya halnya perumahan penduduk yang memberikan limbah yang mengganggu ekosistem dan fungsi dari estuari itu sendiri. Banyaknya kegiatan-kegiatan pabrik yang ada disekitar kawasan Sungai Deli juga merupakan ancaman terbesar yang dapat merusak kawasan estuari tersebut. Universitas Sumatera Utara Gambar..3.1. Peta Sungai Deli yang terakhir diambil pada tahun 2009 melalui satelit. Pada gambar diatas dapat kita lihat perubahan yang terjadi pada estuari Sungai Deli. Hal yang paling mencolok adalah berupa sungai buatan yang dibuat menuju daerah Percut. Sungai ini dibuat karena kebutuhan pabrik-pabrik untuk membuang limbahnya. Namun, sungai buatan tersebut berpengaruh besar terhadap kawasan estuari itu sendiri. Limpahan air dari laut yang seharusnya masuk ke Sungai Deli, kini beralih ke sungai buatan tersebut. Hal itu merupakan suatu fenomena yang membuat estuari berubah fungsi. Seperti halnya dari nilai kadar garam, suhu, aliran, dan pengaruh pasang surut muka air laut. III.1.2. Lokasi Pengamatan Kawasan Estuari Sungai Deli Simpang titi merupakan awal titik tinjauan yang merupakan lokasi yang menunjukkan tempat akhir dari pengaruh pasang surut dan kadar garam dari sebuah kawasan estuari. Oleh karena itu simpang titi dijadikan lokasi awal survei yang dilakukan. Ditempat ini merupakan lokasi dimana berkumpulnya para nelayan setelah melaut untuk menangkap ikan, yang kemudian menjual melelangkan hasil tangkapannya. Universitas Sumatera Utara Selain gudang-gudang tempat lokasi perdagangan ikan, disini juga banyak terdapat rumah-rumah penduduk. Penduduk yang tinggal disini pun mayoritas berprofesi sebagai nelayan. Daerah pantai disekitar muara Sngai Deli terdiri dari hutan mangrove dengan jenis tanah lumpur. Gambar..3.2. Simpang Titi merupakan lokasi awal survey yang memiliki lebar 52.17m. Titik tinjauan B adalah tepat berlokasi antara simpang titi dan jalan tol belmera. Tepat 500 m dari titik A terdapat jembatan sebagai media penghubung untuk kampung nelayan. Kawasan ini juga masih banyak terdapat rumah penduduk dan gudang-gudang kecil yang dijadikan sebagai tempat penyimpanan ikan. Lokasi B juga berpengaruh besar terhadap nilai atau loncatankenaikan muka air pada saat pasang ataupun surut. Namun lain halnya dengan tingkat kadar garam yang ada, lokasi ini memiliki kadar garam yang hampir tak terdeteksi Universitas Sumatera Utara dengan mulut saja atau sama dengan memiliki tingkat kadar garam yang rendah. Lokasi ini juga sangat dipenuhi oleh sedimen-sedimen yang dihasilkan dari perumahan-perumahan penduduk. Inilah dampak buruk yang terjadi, yang lama kelamaan akan merusak fungsi awal dari suatu kawasan estuari itu sendiri. Gambar..3.3. Lokasi titik pengamatan B.memiliki lebar kawasan sebesar 55.54 m. Lain halnya dengan lokasi C, disini terdapat beberapa kolam ataupun tambak ikan berskala kecil milik penduduk. Namun masih tetap terdapat banyak rumah-rumah nelayan. Sisi sebelah kanan beberapa bagian dipenuhi rawa dan sedikit pantai dengan tanah lempung. Sedimen juga memenuhi pinggiran dari lokasi ini, baik sedimen berupa limbah cair dari pemukiman penduduk maupun sampah-sampah yang tidak larut dalam air seperti halnya bungkusan plastik. Universitas Sumatera Utara Keadaan, ekosistem dan fungsi yang terdapat pada suatu kawasan estuari tersebut sangat berpengaruh terhadap perkembangan lokasi tersebut kedepannya. Gambar..3.4. Lokasi titik tinjau C. Sedangkan lokasi titik tinjau D memiliki kesamaan dengan kawasan titik E, F, dan G. Namun lebar tiap-tiap kawasan semakin mengcil dari kawasan sebelumnya, yakni kawasan C dan B. Hal ini menunjukkan bahwa kawasan titik pengamatan D,E,F dan G dipengaruhi oleh dampak-dampak yang tidak baik akibat pengaruh dari lingkungan sekitar DAS tersebut. Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara Gambar..3.5. Lokasi titik tinjau D, E, F dan G. Titik H merupakan tempat dimana aliran dari Sungai Deli menyatu dengan aliran yang berasal dari sungai seruai. Dapat kita katakana kawasan ini merupakan kawasan transisi ataupun muara dari Sungai Deli tersebutmulut muara. Namun banyak factor telah mengubah fungsi dari kawasan estuari tersebut. Antara lain dengan dibuatnya sungai seruai yang berada tepat disamping muara sungai deli, Universitas Sumatera Utara sehingga memiliki mulut muara yang sama dengan sungai deli. Teluk ini telah banyak mengubah struktur alami dari estuari sungai deli. Gambar..3.6. Lokasi titik tinjau H. Penggerukan yang terus dilakukan pada sungai seruai membuat sungai tersebut jauh lebih baik dari sungai deli. Ini dikarenakan sungai seruai terus dipakai untuk jalur industri dimana sebagai tempat berlayarnya kapal pengangkut bahan-bahan industri untuk perindustrian dikawasan tersebut. Lokasi selanjutnya adalah lokasi I. lokasi pengamatan terakhir ini merupakan lokasi dimana ketiga arus air tersebut bertemu. Yakni antara arus Sungai Deli, aliran sungai buatan dan aliran laut lepas. Survei sebelumnya telah membuktikan bahwa terdapat putaran air yang terjadi akibat menyatunya ketiga aliran tersebut. Universitas Sumatera Utara Gambar..3.7. Lokasi titik pengamatan I, memiliki lebar 277 m. serta berdampingan dengan pemukiman penduduk. Dari keterangan untuk setiap lokasi titik pengamatan diatas dan dari hasil survei lapangan yang telah dilakukan dapat kita simpulkan, bahwa kawasan estuari Sungai Deli tersebut dapat dilihat di dalam tabel 3.1 Tabel 3.1. Data Hasil Survei Estuari Sungai Deli Jarak Titik Koordinat salinitas lebar suhu kedalaman Kondisi Sungai XUTM YUTM ZUTM Waktu ppt m ฀C m Erosi Sedimentasi Struktur Sepadan A 464043 415007 ± 9 10.15 wib 52.17 26 3.4 ada ada ada Rmh Penduduk 500 B 464493 415199 ± 10 10.22 wib 55.54 25.3 3.2 ada ada ada Rmh Penduduk 1000 C 464875 415454 ± 11 10.39 wib 0.001 49.87 23 3.7 ada ada ada Rmh Penduduk 1500 D 465263 415666 ± 12 10.53 wib 0.02 55.78 21 4.5 ada ada Tiada Hutan 2000 E 465700 415852 ± 13 11.01 wib 0.043 56.93 22 3.9 ada ada Tiada Gudang Ikan 2500 F 466122 415883 ± 14 11.12 wib 0.055 63.06 21 4.1 ada ada Tiada Hutan 3000 G 466513 416085 ± 15 11.21 wib 0.233 84.14 20 4.3 ada ada Tiada Gudang Ikan 3500 H 466996 416317 ± 16 11.38 wib 0.963 284 20 6.2 ada ada Tiada Hutan 4000 I 467249 416570 ± 17 11.51 wib 12 277 20 9.1 ada ada Tiada Rmh Penduduk III.2. Hidro-Oseanografi Universitas Sumatera Utara Untuk melengkapi pemodelan estuari ini dibutuhkan data pasang surut. Data pasang surut diambil dari data survei yang dilakukan selama 14 hari. Kemudian dihitung dengan metode admiralty. Setelah diperoleh data pasang surut, kita dapat melihat bagaimana keadaan sungai terhadap pengaruh air laut. Kita juga dapat memperoleh nilai komponen utama pasut yang telah dijabarkan pada bab II. Berikut adalah data hasil survei pasang surut pada muara sungai deli. Tabel 3.2. Data Hasil Survei Pasang Surut Estuari Sungai Deli Tanggal Waktu jam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 11-Feb-10 73 93 123 143 163 163 163 153 143 123 113 113 123 133 153 163 183 183 173 163 143 113 93 83 12-Feb-10 73 73 93 113 133 153 163 163 163 153 143 133 123 123 123 133 143 143 163 173 163 143 123 103 13-Feb-10 93 73 73 83 93 123 143 163 173 183 173 163 143 123 113 113 113 113 143 163 173 173 163 143 14-Feb-10 113 93 73 63 73 93 113 153 173 193 203 193 173 143 113 93 83 83 113 133 163 183 183 173 15-Feb-10 153 123 83 63 53 63 83 123 163 193 213 223 203 173 133 93 73 73 73 103 143 173 193 203 16-Feb-10 183 153 113 73 53 43 53 93 133 183 223 233 233 203 153 113 73 73 53 73 113 153 183 203 17-Feb-10 203 183 143 103 63 43 43 63 113 163 203 233 243 223 183 133 83 83 33 43 73 123 163 203 18-Feb-10 213 203 173 133 83 53 33 53 83 133 183 223 253 243 213 163 113 113 33 23 43 93 133 183 19-Feb-10 213 213 193 163 113 73 43 43 63 103 163 203 243 253 233 193 133 133 43 23 33 63 103 153 20-Feb-10 193 213 203 183 143 103 63 53 63 93 133 183 223 243 243 213 163 133 103 83 83 113 153 183 21-Feb-10 223 243 213 173 113 63 23 13 23 63 123 173 223 243 233 203 153 103 63 43 43 73 123 173 22-Feb-10 203 243 233 203 153 93 43 13 13 43 93 143 203 243 243 223 183 133 83 43 33 53 93 143 23-Feb-10 193 233 243 223 183 123 73 33 13 33 63 123 173 193 243 233 203 163 103 63 43 43 73 113 24-Feb-10 163 203 223 223 193 153 103 63 33 33 53 93 143 193 223 233 213 183 133 93 63 43 63 93 25-Feb-10 133 173 203 213 203 173 133 93 63 43 53 83 123 173 203 223 203 193 163 123 83 63 63 83 Universitas Sumatera Utara Pengolahan data pasang surut dilakukan dengan alur sebagaimana yang kita ketahui. Analisa pasang surut dilakukan untuk memperoleh elevasi muka air penting, dengan urutan analisa sebagai berikut: a. Menguraikan konstanta pasang surut b. Meramalkan fluktuasi muka air akibat pasang surut selama 1 satu periode pasang surut c. Menghitung elevasi muka air penting Perhitungan konstanta pasang surut dapat dilakukan dengan menggunakan Metoda Least Square. Komponen pasang surut hasil penguraian dengan Metoda Least Square, dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3. Komponen Pasang Surut Estuari Sungai Deli Dengan Menggunakan Metode Admiralty Karakteristik Pasang Surut Lokasi Sungai Deli Amplitudo m Fasa o M 2 82.03 230.49 S 2 36.52 21.24 N 2 22.53 148.12 K 1 19.58 250.67 O 1 10.01 70.44 P 1 15.00 44.00 K 2 13.00 321.00 Bilangan Formzall 0.251 Tipe Pasang Surut Campuran, Semi diurnal Selanjutnya dilakukan peramalan pasang surut selama 15 hari, yang dipilih bersamaan dengan masa pengukuran yang dilakukan di lokasi kajian. Hasil peramalan tersebut dibandingkan dengan pembacaan elevasi di lapangan untuk melihat kesesuaiannya. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.8. Grafik Data Survei Pasang Surut Muara Sungai Deli Dengan menggunakan metode admiralty dapat kita ketahui komponen utama dari pasang surutnya. Sehingga menghasilkan data-data berikut ini ; Tabel 3.4. Elevasi Muka air penting Elevasi Muka Air Elevasi LWS= Ho - H -34.572 HWS= Ho + H 296.476 Dengan analisa pasang surut metoda Admiralty ini dapat ditentukan besarnya tinggi muka air rata-rata dengan cara sederhana, yaitu dengan menggunakan rumus : Ho = 1n E hi Pers. 3.2 dimana : Ho = kedudukan muka air rata-rata terhadap skala nol palem n = jumlah data pengamatan hi = kedudukan permukaan air laut tiap jam 50 100 150 200 250 300 10 -F eb -10 11 -F eb -10 12 -F eb -10 13 -F eb -10 14 -F eb -10 15 -F eb -10 16 -F eb -10 17 -F eb -10 18 -F eb -10 19 -F eb -10 20 -F eb -10 21 -F eb -10 22 -F eb -10 23 -F eb -10 24 -F eb -10 25 -F eb -10 26 -F eb -10 27 -F eb -10 P e m b a c a a n p a le m C m Waktu Grafik Pasang Surut Lokasi Muara Sungai Deli Pasut Lapanagan Universitas Sumatera Utara Gerakan pasang surut laut dipengaruhi 5 komponen harmonik pasang surut yang paling dominan, yaitu : M 2 : komponen pasut harian ganda yang dipengaruhi bulan dengan periode 12.4 jam N 2 : komponen pasut harian ganda pengaruh eliptis bulan dengan periode 12.6 jam S 2 : komponen pasut harian ganda yang dipengaruhi matahari periode 12 jam O 1 : komponen pasut harian tunggal yang dipengaruhi deklinasi bulan dengan periode 25.82 jam K 1 : komponen pasut harian tunggal yang dipengaruhi deklinasi matahari dengan periode 23.93 jam Pengaruh dari kelima kompnen di atas akan mengakibatkan terjadinya air rendah menengah dan air tinggi menengah. Didefinisikan bahwa : H = AM2 + AN2 + AS2 + A01 + AK1 Pers. 3.3 Menghasilkan nilai sebesar 165.52. Kedudukan air tinggi menengah ATM: ATM = Ho + H Pers. 3.4 Dan Kedudukan air rendah menengah ARM: ARM = Ho – H Pers. 3.5 Masing-masing menghasilkan nilai sebesar 296.48 dan -34.57. Tujuan pengukuran arus adalah untuk mendapatkan besaran kecepatan dan arah arus. Hal ini sangat berguna dalam penentuan sifat dinamika perairan lokal. Universitas Sumatera Utara Titik lokasi dari survei pengukuran arus ini disesuaikan dengan kondisi oceanography lokal, dimana arus mempunyai pengaruh yang sangat penting. Dalam pengukuran arus, yang dilakukan adalah pengukuran distribusi kecepatan. Dalam hal ini pengukuran dilakukan pada beberapa kedalaman dalam satu penampang, yaitu pada kedalaman 0.2d, 0.6d, dan 0.8d. Kecepatan arus rata- rata pada suatu penampang yang besar dihitung dengan persamaan: V = 0.25 v0.2d + 2.v0.6d + v 0.8d Pers.3.1. dimana : v0.2d = arus pada kedalaman 0.2d d = kedalaman lokasi pengamatan arus. Data arus yang digunakan pada kajian ini merupakan hasil pengukuran arus secara simultan pada lokasi pengamatan. III.3. Kondisi Klimatologi Terletak pada kawasan yang tropis menyebabkan tekanan dara yang cukup rendah disekitar kota Belawan termasuk muara Sungai Deli. Suhu udara harian di Belawan berkisar antara 27 °C – 35 °C sekarang ini, dengan kelembaban yang mencapai rata-rata 85 . Curah hujan pada kawasan Medan Belawan bervariasi, berkisar antara 140-170 mmbulantabel.3.2. Universitas Sumatera Utara Tabel 3.5. Banyak Hari Hujan dan Curah Hujan Kawasan pantai timur Belawan didominasi oleh angin muson. Angin ini bertiup disekitaran bulan November hingga bulan Maret. Sedangkan angin muson Barat Daya bertiup dari bulan Juni hingga bulan September dengan kekuatan rata – rata di Selat Malaka 10 knots. No Bulan 2005 2006 2007 2008 Hari hujan mm Hari hujan mm Hari hujan mm Hari hujan mm 1 Januari 5 179 5 156 5 122 5 88 2 Februari 7 87 7 45 7 165 6 173 3 Maret 4 183 7 113 4 108 8 118 4 April 6 182 9 98 6 113 9 119 5 May 8 43 4 73 10 151 12 188 6 Juni 9 56 12 152 9 31 7 46 7 Juli 5 69 6 166 5 162 14 125 8 Agustus 10 109 5 63 12 92 2 100 9 September 8 344 2 178 8 124 8 134 10 Oktober 15 193 14 334 8 426 10 417 11 November 7 172 6 215 7 148 9 128 12 Desember 9 193 9 314 9 114 11 147 Rata-rata 8 151 7 159 8 146 9 149 Universitas Sumatera Utara Alur Pelabuhan Belawan terdapat di lokasi bermuaranya dua buah sungai, yaitu sungai Belawan dan Deli. Oleh karena itu, data debit aliran dan konsentrasi sedimen dari kedua sungai tersebut dapat dijadikan syarat batas dalam pemodelan matematika.

BAB IV PEMODELAN DAN ANALISA

IV.1. Analisa Estuari Sungai Deli