Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia
SIMULASI ARUS MUSIMAN DI PERAIRAN INDONESIA
ISNAINI PRIHATININGSIH
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Simulasi Arus
Musiman di Perairan Indonesia adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. 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.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Isnaini Prihatiningsih
NIM C54090043
ABSTRAK
ISNAINI PRIHATININGSIH. Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia.
Dibimbing oleh AGUS S. ATMADIPOERA dan INDRA JAYA.
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 dengan resolusi-menengah
1/3° telah dibangun untuk mengkaji sirkulasi umum di Perairan Indonesia pada
wilayah 95 °E – 140 °E dan 20 °S – 20 °N. Data penggerak angin dan fluks
atmosfer diperoleh dari data klimatologi COAD (2005), data klimatologi properti
air laut diperoleh dari World Ocean Database (2006), serta penggerak di batas
lateral diperoleh dari hasil simulasi Drakkar INDO-ORCA05 klimatologi (19702003). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji siklus tahunan dari
sirkulasi arus di Laut Indonesia. Hasil simulasi tahun ke-10 dengan rata-rata
harian digunakan untuk keperluan studi ini. Korelasi antara tinggi muka laut di
beberapa bagian laut Indonesia dari model dengan data tinggi muka laut dari
satelit altimetri klimatologi (2005-2010) memiliki korelasi yang cukup tinggi (0.50.9). Arus permukaan rataan di Perairan Indonesia lebih dipengaruhi oleh angin
monsun. Di Samudera Hindia terlihat adanya Arus Pantai Jawa (APJ) dan Arus
Katulistiwa Selatan (AKS). Di Pantai Utara Papua rataan arus permukaan menuju
ke barat yang merupakan bagian dari Arus Pantai Papua. Arus musiman hasil
pemodelan menunjukkan Musim Barat arah arus dari barat ke timur, sebaliknya
pada Musim Timur dari timur ke barat. Struktur vertikal arus di Laut Jawa dan
Selat Karimata dari permukaan sampai dasar perairan relatif homogen, hal ini
disebabkan perairan yang dangkal sehingga Arus Monsun masih berpengaruh
sampai dasar perairan. Struktur vertikal arus di Selat Makasar, Laut Banda,
Samudera Hindia terdapat perbedaan pada lapisan permukaan dan lapisan
termoklin, dikarenakan dalamnya perairan sehingga Arus Monsun hanya terjadi di
permukaan saja dan adanya Arlindo yang terjadi pada lapisan termoklin. Variasi
musiman terlihat pada perbedaan suhu permukaan dan salinitas pada Musim Barat
dan Musim Timur.
Kata kunci : Arlindo, Armodo, Perairan Indonesia, ROMS-AGRIF INDO03,
siklus arus musiman, struktur vertikal arus.
ABSTRACT
ISNAINI PRIHATININGSIH. Simulated Seasonal Current In the Indonesian Sea.
Supervised by AGUS S. ATMADIPOERA dan INDRA JAYA.
ROMS-AGRIF INDO03 model configuration with medium-resolution
1/3° has been developed to examine general circulation of Indonesian Sea from
95 °E – 14 °E and 20 °S – 20 °N. Wind driven and atmospheric flux obtained
from climatological data COAD (2005), and climatological data of seawater
properties obtained from the World Ocean Database (2006), meanwhile lateral
boundary driving force was used from the simulation results Drakkar INDOORCA05 climatology (1970-2003). This study aim to examine annual current
circulation of Indonesian sea. The 10th year simulation results with a daily average
value were used in this study. A correlation betwen sea surface level of the model
and sea surface level from altimetri climatology satelit (2000-2010) run from the
model showed a fairly high value (0.5-0.9). The mean flow surface current in the
Indonesia sea is more influenced by the monsoon winds. In the Indian Ocean flow
Java Coastal Current and South Equatorial current. In the North of Papua mean
flow of surface current flowing to westward which is part of the New Guinea
Coastal Current. Seasonal current from modeling results indicate the direction of
flow in the West Season from West to East, opposite the East season from East to
West. Vertical structure current in the Java Sea and Strait Karimata flowing from
surface to sea floor is relatively homogeneous, in relatively shallow waters that
are still affected by seasonal current until the sea floor. Vertical structure current
in the Makassar Strait, Banda Sea, and Indian Ocean there is a difference in the
surface layer and thermocline layer, because it waters so that the seasonal current
happend only on the surface and Arlindo that happend in the thermocline layer.
Seasonal variation seen in the difference in surface temperature and salinity on the
West and East season.
Keywords : Arlindo, Armondo, Indonesian Sea, ROMS-AGRIF INDO03, cycle of
seasonal current, structure vertical current.
SIMULASI ARUS MUSIMAN DI PERAIRAN INDONESIA
ISNAINI PRIHATININGSIH
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
2014
Judul Skripsi : Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia
Nama
: Isnaini Prihatiningsih
NIM
: C54090043
Disetujui oleh
Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus : 27 Desember 2013
Prof. Dr. Indra Jaya
Pembimbing II
Judul Skripsi: Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia
Nama
: Isnaini Prihatiningsih
NIM
: C54090043
Disetujui oleh
oera DESS
Pembimbing I
j
Tanggal Lulus : 27 Desember 2013
Prof. Dr. Indra J aya
Pembimbing II
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat wajib ditempuh untuk mendapatkan kelulusan dan
gelar sarjana, yang berjudul Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari peran berbagai pihak yang telah
mendukung dan membantu dalam pelaksanaan penelitian hingga proses
penyusunan skripsi ini. Karenanya penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada,
1. Bapak Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS dan Bapak Prof. Dr.
Indra Jaya selaku pembimbing yang telah memberikan banyak
masukan dan bimbingan untuk penyusunan skripsi ini,
2. Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc selaku dosen penguji,
3. Bapak Dr. Ir. Tri Prartono, M.Sc dan Ibu Adriani Sunuddin S.Pi,
M.Si yang telah memberikan banyak masukan untuk penyususan
skripsi ini,
4. Mama, Papa, mbak Pipit, mas Muiz, bang Rizqi serta seluruh
keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya,
5. Ayudiah Ningtyas, Effin Muttaqin, Husnul Khatimah, Muhammad
Idris, Khasanah Dwi Astuti, Nando Ade, Fadhila dan teman-teman
di Klub Marine Instrumentation and Telemetry (MIT) yang tidak
henti-hentinya memberikan dukungan,
6. Ferdy Gustian, Sayid Geubry, Nabil, teman-teman di Laboratorium
Oseanografi Fisik atas bantuan, semangat, dan masukan yang
diberikan selama penelitian,
7. Teman-teman ITK 46 dan teman-teman Himpunan Keluarga
Rembang di Bogor (HKRB) yang telah membatu dan memberikan
semangat kepada penulis,
8. Bapak/Ibu dosen dan staf penunjang Departemen ITK atas bantuannya
selama penulis menjalankan studinya di IPB.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2014
Isnaini Prihatiningsih
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
Latar Belakang .................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ................................................................................................. 1
METODE ................................................................................................................ 2
Pengolahan Data .................................................................................................. 2
Tahapan Simulasi Model ................................................................................. 4
Analisis Data ....................................................................................................... 7
Validasi Data Model dengan Data Altimetri ................................................... 7
Data Hasil Model ............................................................................................. 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 8
Validasi Tinggi Muka Laut Anomali Rerata Data Model dengan Data Altimetri
............................................................................................................................. 8
Pola Sirkulasi Arus Permukaan di Perairan Indonesia ...................................... 10
Struktur Vertikal Arus ....................................................................................... 13
Siklus Tahunan Suhu dan Salinitas di Perairan Indonesia ................................ 19
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 21
Kesimpulan ........................................................................................................ 21
Saran .................................................................................................................. 22
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 22
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... 24
DAFTAR TABEL
1 Variabel yang digunakan dalam persamaan gerak di laut ................................. 4
2 Parameter umum konfigurasi model.................................................................. 5
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian ...................................................................................... 2
2 Batimetri perairan Indonesia ............................................................................. 5
3 Tinggi muka laut dari data altimetri (merah) dan tinggi muka laut dari
data model ROMS-AGRIF (Biru); A) Selat Karimata, B) Laut Jawa, C)
Samudera Hindia, D) Selat Makasar, E) Laut Banda ........................................ 9
4 Rataan pola arus di Perairan Indonesia hasil pemodelan ................................ 10
5 Pola sirkulasi arus permukaan di Indonesia hasil pemodelan level 30
pada Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur
(Juli) dan Musim Peralihan II (Oktober) ......................................................... 12
6 Pola arus di Perairan Indonesia A) Bulan Februari B) Bulan Agustus
(Wyrtki 1961) .................................................................................................. 12
7 Arus vertikal pada transek zonal di Laut Jawa hasil pemodelan pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 13
8 Arus vertikal pada transek meridional di Selat Karimata hasil pemodelan
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ..................................... 14
9 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Samudera Hindia
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli). .................................... 14
10 Arus vertikal pada transek meridional hasil pemodelan di Selat Makasar
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ..................................... 15
11 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Laut Banda pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 16
12 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Utara Papua pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 17
13 Diagram hovmoller komponen zonal dan meridional hasil pemodelan
pada level 30 di Perairan Indonesia ................................................................. 18
14 Sebaran suhu permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia pada
Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur (Juli)
dan Musim Peralihan II (Oktober)................................................................... 19
15 Sebaran salinitas permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia pada
Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur (Juli)
dan Musim Peralihan II (Oktober)................................................................... 21
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia memiliki perairan yang kompleks karena adanya monsun dan
topografi perairannya sangat beragam. Hal ini memungkinkan adanya interaksi
antara proses fisik laut dan amosfer yang mempengaruhi sifat-sifat massa air
Perairan Indonesia dan iklim global. Di Perairan Indonesia mengalir dua sistem
arus utama, yaitu Arus Monsun Indonesia (Armondo) dan Arus Lintas Indonesia
(Arlindo). Aliran massa air dari Samudera Pasifik menuju Samudera Hindia yang
melintasi Perairan Indonesia dikenal dengan nama Arlindo. Aliran massa air ini
terjadi akibat perbedaan tinggi paras laut di Samudera Pasifik yang lebih tinggi
daripada Samudera Hindia sehingga menyebabkan adanya perbedaan gradien
tekanan horizontal (Wyrtki 1987). Armondo disebabkan karena pengaruh angin
monsun yang dalam satu tahun terjadi dua kali pembalikan arah yang disebut
angin Musim Barat dan angin Musim Timur.
Armondo berada di dekat permukaan dan utamanya muncul di perairan
dangkal Paparan Sunda dan Paparan Sahul, sedangkan Arlindo berada permanen
di lapisan bawah dan termoklin di wilayah tengah dan timur Perairan Indonesia
(Ilahude dan Nontji 1999). Arlindo merupakan komponen penting bagi sirkulasi
laut yang membawa bahang dari Samudera Pasifik ke Samudera Hindia.
Keberadaan pola angin monsun akan membawa dampak bagi sirkulasi arus di
Perairan Indonesia, khususnya pola arus permukaan. Angin dan arus yang
berganti arah sesuai dengan peralihan musim mempengaruhi pula sebaran
mendatar dari beberapa parameter oseanografi Perairan Indonesia.
Untuk mengetahui sirkulasi arus musiman di Indonesia maka dibuatlah
suatu simulasi menggunakan pendekatan atau asumsi-asumsi yang disebut
pemodelan. Penelitian oseanografi menggunakan pemodelan telah berkembang
pesat, hal ini dikarenakan laut sebagai medium yang selalu dinamis. Pemodelan
laut didesain pada suatu syarat batas yang diinginkan untuk mendekati keadaan
yang terjadi di alam. Salah satu sistem pemodelan laut yang bisa digunakan adalah
Regional Ocean Modeling System (ROMS). ROMS adalah pemodelan sirkulasi
laut yang dirancang khusus untuk simulasi dari sistem laut regional yang akurat
(Shchepetkin dan McWilliams 2005). Hasil dari pemodelan ini akan di validasi
dengan data dari satelit altimetri.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Membangun konfigurasi model arus laut di Perairan Indonesia dengan ROMS.
2. Memvalidasi tinggi muka laut hasil model dengan data altimetri.
3. Mengkaji pola siklus tahunan dari arus permukaan, suhu, dan salinitas di Laut
Indonesia.
2
METODE
Pengolahan Data
Untuk memodelkan arus tiga dimensi, digunakan diskritisasi persamaan
Navier-Stokes yang solusinya diperoleh dengan mode-splitting, model freesurface ocean. Mode-spliting dapat mengikuti proses cepat dengan langkah waktu
yang cukup dan proses lainnya dengan langkah waktu lebih besar. Hasil dari
pemodelan divalidasi dengan data altimetri. Proses penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 1.
data harian SSHA
data regional
ROMSTOOLS
penggabungan
data tiap tahun
pra-pengolahan data
penentuan lokasi
validasi
data masukan
persiapan dan
kompilasi model
ROMS
tuning dan rerunning model
SSHA model vs
SSHA altimetri
rata-rata tahunan
Tidak
menjalankan model
korelasi
data hasil 3 dimensi
(u,v,ubar,vbar,zeta)
Ya
analisis & visualisasi
selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian
3
Persamaan Gerak di Laut (Primitive Equation)
Persamaan gerak yang digunakan dalam penelitian ini adalah persamaan
gerak dinamika oseanografi dalam arah x dan y (Cambon et al. 2010) :
⃗
............. (1)
⃗
............. (2)
Dalam arah z digunakan persamaan hidrostatik :
................................................ (3)
Persamaan kontinuitas :
.............................................. (4)
Persamaan sea state :
................................................ (5)
Persamaan konservasi tracer :
⃗
........................... (6)
⃗
............................ (7)
Persamaan batas permukaan, kondisi
Kinematik :
:
...................................................... (8)
Gerak angin :
..................................................... (9)
.................................................. (10)
Fluks bahang :
................................................. (11)
Fluks salinitas (evaporasi) :
................................................ (12)
Persamaan batas dasar, kondisi
Kinematik :
Gesekan dasar :
:
⃗
.......................................... (13)
|⃗ |
........................................ (14)
4
|⃗ |
........................................ (15)
Fluks dasar :
............................................. (16)
............................................. (17)
Variabel prognostik : u, v, T, S (+η)
Variabel diagnostik : w, P, ρ
Parameter :
Keterangan simbol yang digunakan dalam persamaan-persamaan di atas dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Variabel yang digunakan dalam persamaan gerak di laut
Variabel
u, v, w
x, y
z
t
f (x, y)
h (x, y)
P
ρ
T (x, y, z, t)
S (x, y, z, t)
g
ƞ
Deskripsi
komponen kecepatan vector
koordinat horizontal
koordinat vertical
waktu
parameter coriolis
kedalaman dasar laut
tekanan
densitas
densitas insitu
viskositas eddy
suhu
salinitas
gravitasi
elevasi pemukaan
Tahapan Simulasi Model
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 dibangun dengan model
domain perairan Indonesia pada wilayah 95 °E - 140 °E dan 20 °S - 20 °N dengan
resolusi-menengah 1/3° dan data batimetri yang digunakan dari etopo 2 dengan
grid 2 menit seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Data penggerak angin dan
fluks atmosfer diperoleh dari data klimatologi COAD (2005), data klimatologi
properti air laut diperoleh dari World Ocean Database (2006), serta penggerak dan
kondisi di batas lateral (u,v,t,s,zeta) diperoleh dari hasil simulasi Drakkar INDOORCA05 klimatologi (1970-2003). Penggerak pasang surut tidak digunakan
untuk membangun model ini karena studi ini memfokuskan pada fluktuasi
musiman (low frequency variability) dari parameter arus, suhu, dan salinitas.
5
Gambar 2. Batimetri perairan Indonesia
L
M
N
Hmax
Hmin
Hc
θs
θb
∆t
∆tf
v
vt
r
Tabel 2. Parameter umum konfigurasi model
149
Jumlah titik dalam arah bujur
154
Jumlah titik dalam arah lintang
32
Jumlah tingkat kedalaman
5000 m
Kedalaman maksimum domain
50 m
Kedalaman minimum domain
10 m
Lebar permukaan atau bawah lapisan topografi
6
Parameter kehalusan yang menentukan peregangan dari
grid vertikal permukaan
0
Parameter kehalusan yang menentukan peregangan dari
grid vertikal dasar
3600 s
Tahapan waktu untuk menjalankan model baroklinik
60 s
Jumlah tahapan waktu dalam satu barotropik
2 -1
0m s
Viskositas horisontal laplacian
3.0 m2 s-1
Difusivitas horisontal laplacian
-4
-1
3.0 10 m s
Linear koefisien dasar hambatan
Model klimatologi yang disimulasikan mempunyai lebar sel horizontal
149x154 dan pada arah kedalaman didiskritisasi sebanyak 32 lapis dari topografi
perairan dengan hc=10 m dan faktor peregangan permukaan θs = 5,
mempertahankan resolusi tinggi sepanjang lapisan permukaan (yaitu lapisan
batas) dari domain. θ adalah parameter kehalusan yang menentukan besarnya
6
peregangan dari grid vertikal baik permukaan (θs) atau lapisan bawah (θb). Hc
adalah lebar permukaan atau bawah lapisan topografi dimana resolusi vertikal
yang lebih tinggi diperlukan selama peregangan. Parameter umum konfigurasi
model ini dapat dilihat dalam Tabel 1. Model dibangun selama 10 tahun dengan
rataan harian. Hasil Pemodelan tahun terakhir (tahun ke-10) yang digunakan
dalam penelitian ini.
Pra-pemrosesan Data
ROMS hanya dapat dikerjakan pada OS berbasis linux. Tahap prapemrosesan merupakan tahap pengaturan parameter umum, ukuran grid, dan data
yang digunakan dalam pemodelan. Tahap ini dilakukan menggunakan
ROMSTOOLS pada matlab toolbox. Pengaturan model dapat dilakukan pada
romstools_param.m. Parameter umum meliputi judul model, konfigurasi model,
dan metode interpolasi. Pengaturan ukuran grid dilakukan dalam parameter
vertikal dan horizontal, yaitu pengaturan area (x, y, z) dan resolusi pemodelan
yang akan dibangun. Penentuan data yang akan dipakai seperti data batimetri,
klimatologi dilakukan juga dalam tahap ini. Langkah-langkah yang dikerjakan
dalam pra-pemrosesan adalah : make_grid, make_forcing, make_ini, make_bry.
Nilai vertikal grid yang dipakai adalah 6 untuk permukaan dan 0 untuk
dasar. Nilai vertikal level yang digunakan adalah 32, nilai ini akan digunakan
pada saat persiapan model. Setelah romstools_param.m sesuai dengan konfigurasi
yang akan dipakai, maka pra-pemrosesan dapat dilakukan. Setelah menjalankan
make_grid, maka akan didapatkan nilai LLm dan MMm, dan nilai tersebut harus
disimpan karena nilai tersebut akan dibutuhkan pada saat proses kompilasi model.
Dalam penelitian ini nilai LLm=149 dan nilai MMm=154.
Persiapan dan Kompilasi Model
Hasil dari pra-pemrosesan data yaitu file data netCDF (roms_grd.nc,
roms_frc.nc, roms_ini.nc, dan roms_clm.nc) yang akan digunakan sebagai data
masukan dalam ROMS. Tahap persiapan dan kompilasi model dilakukan di
~/Roms_tools/Run_work direktori. Parameter pertama yang harus diganti :
param.h. Baris yang perlu diganti yaitu:
# elif defined INDO03
parameter (LLm0=149, MMm0=154, N=32) ! 100 m arah arus menuju ke barat. Pada
Musim Barat, 100 km dari pantai ke lepas pantai arus menuju ke timur, arus yang
terbentuk tersebut merupakan perpanjangan arus dari pantai barat Sumatera. Arus
ini dikenal sebagai Arus Pantai Jawa (APJ). Arus ini mencapai puncaknya pada
bulan Maret, dimana pada saat itu merupakan akhir Muson Barat. Namun, arah
arus di lepas perairan (>100 km dari pantai) menuju ke barat. Arus ini disebut
dengan Arus Khatulistiwa Selatan (AKS), yaitu arus yang mengalir dari lepas
pantai selatan Jawa Timur hingga Madagaskar (Wyrtki 1961). Pada Musim
Timur, arus bergerak ke arah sebaliknya, di lapisan permukaan arus bergerak
menuju ke barat dan di lapisan dalam arus bergerak menuju ke timur. Namun pada
Musim Timur masih terlihat APJ di daerah dekat pantai.
Gambar 10. Arus vertikal pada transek meridional hasil pemodelan di Selat
Makasar pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli)
16
Gambar 10 menunjukkan struktur vertikal arus di Selat Makasar. Selat
Makasar merupakan salah satu cabang dari Arlindo. Transek meridional struktur
vertikal arus yang dimulai dari periaran dekat Pulau Kalimantan sampai ke Pulau
Sulawesi. Terlihat perbedaan struktur vertikal arus baik secara vertikal maupun
secara horizontal. Pada Musim Barat terlihat arus menuju ke utara di dekat Pulau
Sulawesi pada kedalaman < 50 m dan arus menuju ke selatan di dekat Pulau
Kalimantan dari permukaan sampai dasar perairan. Menurut Ilahude dan Nontji
(1999) Selat Makasar pada bagian lapisan tercampur dipengaruhi oleh Armondo.
Pada Musim Timur arus dominan bergerak ke arah utara, namun pada kedalaman
30-100 m arus bergerak ke arah Selatan, hal ini sesuai dengan Wyrtki (1961).
Perbedaan arah arus permukaan dan lapisan dalam di Selat Makasar dipengaruhi
karena adanya Armondo dan Arlindo.
Gambar 11. Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Laut Banda pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli)
Laut Banda merupakan pertemuan laut-laut di perairan Indonesia bagian
Timur serta merupakan lintasan Arlindo. Struktur vertikal arus dari Laut Banda
dapat dilihat pada Gambar 11. Transek zonal diambil dari Laut Banda bagian
Utara menuju ke Selatan. Struktur vertikal arus pada Musim Barat dan Musim
Timur dari permukaan sampai dasar perairan hampir sama. Perbedaan terjadi pada
lapisan permukaan ( 0.6) antara curah hujan di Jawa dengan perubahan suhu
permukaan laut di daerah tersebut. Hal ini menunjukkan bila suhu permukaan laut
di Laut Flores meningkat maka curah hujan di Jawa juga meningkat, sebaliknya
bila tempertur permukaan lautnya turun, curah hujan di Laut Jawa juga akan
turun. Jumlah curah hujan yang terjadi di Laut Jawa di pengaruhi oleh suhu
permukaan laut di Laut Flores yang dipengaruhi oleh El Nino. Pada Musim Timur
suhu permukaan laut di Laut Flores cukup rendah sehingga menyebabkan semakin
tinggi juga curah hujan yang terjadi di Laut Jawa dan rendahnya suhu permukaan
laut di Laut Jawa. Di Samudera Hindia suhu permukaan pada Musim Timur
terlihat lebih rendah dibandingkan dengan Laut Jawa, hal ini disebabkan
terjadinya upwelling. Menurut Susanto et al. (2001), terjadinya upwelling di
sepanjang pantai Jawa-Sumatera merupakan respons terhadap bertiupnya angin
muson tenggara. Upwelling di daerah ini berlangsung dari bulan Juni hingga
pertengahan Oktober.
Salinitas merupakan jumlah garam dalam gram yang terkandung dalam
satu kilogram air. Distribusi nilai salinitas di suatu perairan dipengaruhi oleh
penguapan, jumlah air tawar yang masuk ke perairan tersebut, run-off atau aliran
permukaan, pasang surut air laut, curah hujan dan musim. Secara umum distribusi
salinitas di lapisan tercampur permukaan atau mixed layer menunjukkan nilai
relatif lebih rendah dari pada di lapisan dalam. Pada Gambar 15 menunjukkan
perbedaan salinitas di permukaan pada Musim Barat, Musim Timur dan Musim
Peralihan. Pada Musim Barat terlihat massa air bersalinitas rendah dari Laut Cina
Selatan melewati Selat Karimata memasuki Laut Jawa dan mencapai muara Selat
Makasar, namun tidak mencapai Laut Flores dan Laut Banda. Salinitas yang
memasuki Selat Makasar memiliki nilai yang relatif lebih rendah daripada di Laut
Jawa, ini merupakan akibat dari Selat Makasar yang merupakan pintu masuk
massa air dari Laut Cina Selatan yang mempunyai peran ganda, sehingga
berakibat penurunan transport ke Selat Makasar. Pada Musim Peralihan 1 terlihat
salinitas rendah di Laut Flores dan terlihat pula salinitas yang menurun di perairan
Indonesia bagian Timur. Pada Musim Timur, nilai salinitas pada Perairan
Indonesia mulai meningkat yang disebabkan penguapan dan terus meningkat
sampai Musim Peralihan II. Salinitas mulai menurun pada Musim Barat yang
diakibatkan curah hujan yang meningkat.
21
Gambar 15. Sebaran salinitas permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia
pada Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim
Timur (Juli) dan Musim Peralihan II (Oktober)
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 berhasil dibangun untuk
mengkaji sirkulasi umum di Perairan Indonesia. Kemampuan model dicoba
dibeberapa perairan Indonesia menunjukkan hasil yang sesuai. Hasil validasi
tinggi muka laut dari data model dan data altimetri di lima titik di Perairan
Indonesia menunjukkan korelasi yang cukup tinggi (0.5-0.9). Pola sirkulasi arus
permukaan pada Musim Barat memperlihatkan pola dari Laut Cina Selatan
menuju Selat Karimata kemudian Laut Jawa dan memasuki Laut Banda menuju
ke Samudera Hindia. Di Samudera Hindia pada perairan pantai terdapat APJ dan
pada Perairan Lepas Pantai terdapat AKS. Laut Banda merupakan pertemuan arus
dari Laut Arafuru dan dari Samudera Pasifik yang melewati Laut Halmahera. Laut
Banda di lapisan permukaan (100 m) dipengaruhi Arlindo. Dari Samudera Pasifik arus memasuki Laut
Sulawesi, Laut Halmahera dan Laut Maluku. Pada Musim Timur arus dari Laut
Arafuru menuju Laut Banda melewati Laut Flores dan Laut Jawa menuju Selat
Karimata dan masuk ke Laut Cina Selatan, namun dari Laut Flores ada yang
memasuki Selat Makasar. Arus di Utara Papua lebih dominan menuju ke barat,
hal ini dikarenakan didaerah ini terjadi Arus Pantai Papua. Selat Karimata
memiliki peran ganda dalam total transport volume ITF yang terlihat pada Musim
Barat, namun efek negatif dari peran ganda ini dapat mengurangi transport Selat
Makasar. Massa air yang bersalinitas tinggi dari Selat Makassar yang masuk ke
Laut Jawa selama Musim Timur mencapai dekat Selat Karimata. Struktur vertikal
arus di Laut Jawa dan Selat Karimata dari permukaan sampai dasar perairan relatif
homogen, hal ini disebabkan perairan yang dangkal sehingga Arus Monsun masih
berpengaruh sampai dasar perairan. Struktur vertikal arus pada Selat Makasar,
Laut Banda, Samudera Hindia terlihat perbedaan pada lapisan permukaan dan
lapisan dalam, dikarenakan dalamnya perairan sehingga Arus Monsun hanya
terjadi di permukaan saja.
Saran
Data yang dipakai dalam penelitian ini merupakan data dari satelit oleh
karena itu diperlukan adanya pengukuran data lapangan untuk validasi hasil
simulasi model yang telah dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
Fang et al. 2010. Volume, heat, and freshwater transports from the South China
Sea to Indonesian seas in the boreal winter of 2007–2008. Journal of
Geophysical Research. 115, C12020.
Gordon AL, Ffield A dan Ilahude AG. 1994. Thermocline of the Flores and Banda
Seas. Journal of Geophysical Research . 99 (C9):18.235-18.242.
Gordon AL and McClean JL. 1999. Thermohaline stratification of the Indonesian
Seas: model and observations. Journal of Physical Oceanography. 29:198219.
Hasanudin. 1998. Arus Lintas Indonesia (Arlindo). Oseana. 23(2):1–9.
Heliani LS. 2010. Dinamika fisis perairan Indonesia dari data altimeter.
Yogyakarta : UGM.
Ilahude AG dan Nontji A. 1999. Oseanografi Indonesia dan perubahan iklim
global (El Nino dan La Nina). Lokakarya AIPI, Serpong.
Matthias T and JS Godfrey 1994. Regional oceanography: an introduction.
Pergamon Press, New York:422.
Maulana E. 2000. Hubungan antara anomali suhu permukaan laut dengan curah
hujan di Jawa. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca. 1(2):125-132
Rizal et al. 2009. Simulasi pola arus baroklinik di perairan Indonesia Timur
dengan model numerik tiga-dimensi. Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.
23
Shchepetkin AF and McWilliams JC. 2005. The regional ocean modeling system:
A split-explicit, free surface, topography following coordinates ocean
model. Ocean Model. 9: 347-404.
Susanto RD, Gordon AL dan Zheng Q. 2001. Upwelling along the coast of Java
and Sumatra and its relation to ENSO. Journal of Geophysical Research. 28
(8):1599-1602.
Wyrtki K. 1961. Physical oceanography of the Southeast Asian waters. Naga
Report (2). Scripps Inst. Of Oceanography. The University of California. La
Jolla, California.
Wyrtki K. 1987. Indonesian Through Flow and the Associated Pressure Gradient,
Journal of Geophysical Research. 92:12.941-12.946.
24
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rembang, 14 September 1990 dari
ayah bernama Dawud dan ibu bernama Supriyati. Penulis
merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Pada tahun 2009
penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas
Negeri 1 Rembang. Pada tahun itu juga penulis diterima
sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor, dan tahun 2010
masuk di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen
Ilmu dan Teknologi Kelautan.
Semasa kuliah penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan, yaitu:
Sekretaris Himpunan Keluarga Rembang di Bogor (HKRB) 2010/2011, Anggota
Divisi Keilmuan Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (Himiteka)
2011/2012, dan Anggota Klub Marine Instrumentation and Telemetry periode
2011/2012. Penulis juga aktif sebagai Asisten mata kuliah Oseanografi Umum
pada tahun 2011-2012 dan Dasar-dasar Instrumentasi Kelautan dan Instrumentasi
Kelautan pada tahun 2011-2013. Penulis pernah mengikuti Kompetisi Muatan
Roket Indonesia (Komurindo) pada tahun 2012.
ISNAINI PRIHATININGSIH
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Simulasi Arus
Musiman di Perairan Indonesia adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. 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.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Isnaini Prihatiningsih
NIM C54090043
ABSTRAK
ISNAINI PRIHATININGSIH. Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia.
Dibimbing oleh AGUS S. ATMADIPOERA dan INDRA JAYA.
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 dengan resolusi-menengah
1/3° telah dibangun untuk mengkaji sirkulasi umum di Perairan Indonesia pada
wilayah 95 °E – 140 °E dan 20 °S – 20 °N. Data penggerak angin dan fluks
atmosfer diperoleh dari data klimatologi COAD (2005), data klimatologi properti
air laut diperoleh dari World Ocean Database (2006), serta penggerak di batas
lateral diperoleh dari hasil simulasi Drakkar INDO-ORCA05 klimatologi (19702003). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji siklus tahunan dari
sirkulasi arus di Laut Indonesia. Hasil simulasi tahun ke-10 dengan rata-rata
harian digunakan untuk keperluan studi ini. Korelasi antara tinggi muka laut di
beberapa bagian laut Indonesia dari model dengan data tinggi muka laut dari
satelit altimetri klimatologi (2005-2010) memiliki korelasi yang cukup tinggi (0.50.9). Arus permukaan rataan di Perairan Indonesia lebih dipengaruhi oleh angin
monsun. Di Samudera Hindia terlihat adanya Arus Pantai Jawa (APJ) dan Arus
Katulistiwa Selatan (AKS). Di Pantai Utara Papua rataan arus permukaan menuju
ke barat yang merupakan bagian dari Arus Pantai Papua. Arus musiman hasil
pemodelan menunjukkan Musim Barat arah arus dari barat ke timur, sebaliknya
pada Musim Timur dari timur ke barat. Struktur vertikal arus di Laut Jawa dan
Selat Karimata dari permukaan sampai dasar perairan relatif homogen, hal ini
disebabkan perairan yang dangkal sehingga Arus Monsun masih berpengaruh
sampai dasar perairan. Struktur vertikal arus di Selat Makasar, Laut Banda,
Samudera Hindia terdapat perbedaan pada lapisan permukaan dan lapisan
termoklin, dikarenakan dalamnya perairan sehingga Arus Monsun hanya terjadi di
permukaan saja dan adanya Arlindo yang terjadi pada lapisan termoklin. Variasi
musiman terlihat pada perbedaan suhu permukaan dan salinitas pada Musim Barat
dan Musim Timur.
Kata kunci : Arlindo, Armodo, Perairan Indonesia, ROMS-AGRIF INDO03,
siklus arus musiman, struktur vertikal arus.
ABSTRACT
ISNAINI PRIHATININGSIH. Simulated Seasonal Current In the Indonesian Sea.
Supervised by AGUS S. ATMADIPOERA dan INDRA JAYA.
ROMS-AGRIF INDO03 model configuration with medium-resolution
1/3° has been developed to examine general circulation of Indonesian Sea from
95 °E – 14 °E and 20 °S – 20 °N. Wind driven and atmospheric flux obtained
from climatological data COAD (2005), and climatological data of seawater
properties obtained from the World Ocean Database (2006), meanwhile lateral
boundary driving force was used from the simulation results Drakkar INDOORCA05 climatology (1970-2003). This study aim to examine annual current
circulation of Indonesian sea. The 10th year simulation results with a daily average
value were used in this study. A correlation betwen sea surface level of the model
and sea surface level from altimetri climatology satelit (2000-2010) run from the
model showed a fairly high value (0.5-0.9). The mean flow surface current in the
Indonesia sea is more influenced by the monsoon winds. In the Indian Ocean flow
Java Coastal Current and South Equatorial current. In the North of Papua mean
flow of surface current flowing to westward which is part of the New Guinea
Coastal Current. Seasonal current from modeling results indicate the direction of
flow in the West Season from West to East, opposite the East season from East to
West. Vertical structure current in the Java Sea and Strait Karimata flowing from
surface to sea floor is relatively homogeneous, in relatively shallow waters that
are still affected by seasonal current until the sea floor. Vertical structure current
in the Makassar Strait, Banda Sea, and Indian Ocean there is a difference in the
surface layer and thermocline layer, because it waters so that the seasonal current
happend only on the surface and Arlindo that happend in the thermocline layer.
Seasonal variation seen in the difference in surface temperature and salinity on the
West and East season.
Keywords : Arlindo, Armondo, Indonesian Sea, ROMS-AGRIF INDO03, cycle of
seasonal current, structure vertical current.
SIMULASI ARUS MUSIMAN DI PERAIRAN INDONESIA
ISNAINI PRIHATININGSIH
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
2014
Judul Skripsi : Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia
Nama
: Isnaini Prihatiningsih
NIM
: C54090043
Disetujui oleh
Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus : 27 Desember 2013
Prof. Dr. Indra Jaya
Pembimbing II
Judul Skripsi: Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia
Nama
: Isnaini Prihatiningsih
NIM
: C54090043
Disetujui oleh
oera DESS
Pembimbing I
j
Tanggal Lulus : 27 Desember 2013
Prof. Dr. Indra J aya
Pembimbing II
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat wajib ditempuh untuk mendapatkan kelulusan dan
gelar sarjana, yang berjudul Simulasi Arus Musiman di Perairan Indonesia.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari peran berbagai pihak yang telah
mendukung dan membantu dalam pelaksanaan penelitian hingga proses
penyusunan skripsi ini. Karenanya penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada,
1. Bapak Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS dan Bapak Prof. Dr.
Indra Jaya selaku pembimbing yang telah memberikan banyak
masukan dan bimbingan untuk penyusunan skripsi ini,
2. Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc selaku dosen penguji,
3. Bapak Dr. Ir. Tri Prartono, M.Sc dan Ibu Adriani Sunuddin S.Pi,
M.Si yang telah memberikan banyak masukan untuk penyususan
skripsi ini,
4. Mama, Papa, mbak Pipit, mas Muiz, bang Rizqi serta seluruh
keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya,
5. Ayudiah Ningtyas, Effin Muttaqin, Husnul Khatimah, Muhammad
Idris, Khasanah Dwi Astuti, Nando Ade, Fadhila dan teman-teman
di Klub Marine Instrumentation and Telemetry (MIT) yang tidak
henti-hentinya memberikan dukungan,
6. Ferdy Gustian, Sayid Geubry, Nabil, teman-teman di Laboratorium
Oseanografi Fisik atas bantuan, semangat, dan masukan yang
diberikan selama penelitian,
7. Teman-teman ITK 46 dan teman-teman Himpunan Keluarga
Rembang di Bogor (HKRB) yang telah membatu dan memberikan
semangat kepada penulis,
8. Bapak/Ibu dosen dan staf penunjang Departemen ITK atas bantuannya
selama penulis menjalankan studinya di IPB.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2014
Isnaini Prihatiningsih
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
Latar Belakang .................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ................................................................................................. 1
METODE ................................................................................................................ 2
Pengolahan Data .................................................................................................. 2
Tahapan Simulasi Model ................................................................................. 4
Analisis Data ....................................................................................................... 7
Validasi Data Model dengan Data Altimetri ................................................... 7
Data Hasil Model ............................................................................................. 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 8
Validasi Tinggi Muka Laut Anomali Rerata Data Model dengan Data Altimetri
............................................................................................................................. 8
Pola Sirkulasi Arus Permukaan di Perairan Indonesia ...................................... 10
Struktur Vertikal Arus ....................................................................................... 13
Siklus Tahunan Suhu dan Salinitas di Perairan Indonesia ................................ 19
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 21
Kesimpulan ........................................................................................................ 21
Saran .................................................................................................................. 22
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 22
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... 24
DAFTAR TABEL
1 Variabel yang digunakan dalam persamaan gerak di laut ................................. 4
2 Parameter umum konfigurasi model.................................................................. 5
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian ...................................................................................... 2
2 Batimetri perairan Indonesia ............................................................................. 5
3 Tinggi muka laut dari data altimetri (merah) dan tinggi muka laut dari
data model ROMS-AGRIF (Biru); A) Selat Karimata, B) Laut Jawa, C)
Samudera Hindia, D) Selat Makasar, E) Laut Banda ........................................ 9
4 Rataan pola arus di Perairan Indonesia hasil pemodelan ................................ 10
5 Pola sirkulasi arus permukaan di Indonesia hasil pemodelan level 30
pada Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur
(Juli) dan Musim Peralihan II (Oktober) ......................................................... 12
6 Pola arus di Perairan Indonesia A) Bulan Februari B) Bulan Agustus
(Wyrtki 1961) .................................................................................................. 12
7 Arus vertikal pada transek zonal di Laut Jawa hasil pemodelan pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 13
8 Arus vertikal pada transek meridional di Selat Karimata hasil pemodelan
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ..................................... 14
9 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Samudera Hindia
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli). .................................... 14
10 Arus vertikal pada transek meridional hasil pemodelan di Selat Makasar
pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ..................................... 15
11 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Laut Banda pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 16
12 Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Utara Papua pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli) ............................................. 17
13 Diagram hovmoller komponen zonal dan meridional hasil pemodelan
pada level 30 di Perairan Indonesia ................................................................. 18
14 Sebaran suhu permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia pada
Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur (Juli)
dan Musim Peralihan II (Oktober)................................................................... 19
15 Sebaran salinitas permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia pada
Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim Timur (Juli)
dan Musim Peralihan II (Oktober)................................................................... 21
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia memiliki perairan yang kompleks karena adanya monsun dan
topografi perairannya sangat beragam. Hal ini memungkinkan adanya interaksi
antara proses fisik laut dan amosfer yang mempengaruhi sifat-sifat massa air
Perairan Indonesia dan iklim global. Di Perairan Indonesia mengalir dua sistem
arus utama, yaitu Arus Monsun Indonesia (Armondo) dan Arus Lintas Indonesia
(Arlindo). Aliran massa air dari Samudera Pasifik menuju Samudera Hindia yang
melintasi Perairan Indonesia dikenal dengan nama Arlindo. Aliran massa air ini
terjadi akibat perbedaan tinggi paras laut di Samudera Pasifik yang lebih tinggi
daripada Samudera Hindia sehingga menyebabkan adanya perbedaan gradien
tekanan horizontal (Wyrtki 1987). Armondo disebabkan karena pengaruh angin
monsun yang dalam satu tahun terjadi dua kali pembalikan arah yang disebut
angin Musim Barat dan angin Musim Timur.
Armondo berada di dekat permukaan dan utamanya muncul di perairan
dangkal Paparan Sunda dan Paparan Sahul, sedangkan Arlindo berada permanen
di lapisan bawah dan termoklin di wilayah tengah dan timur Perairan Indonesia
(Ilahude dan Nontji 1999). Arlindo merupakan komponen penting bagi sirkulasi
laut yang membawa bahang dari Samudera Pasifik ke Samudera Hindia.
Keberadaan pola angin monsun akan membawa dampak bagi sirkulasi arus di
Perairan Indonesia, khususnya pola arus permukaan. Angin dan arus yang
berganti arah sesuai dengan peralihan musim mempengaruhi pula sebaran
mendatar dari beberapa parameter oseanografi Perairan Indonesia.
Untuk mengetahui sirkulasi arus musiman di Indonesia maka dibuatlah
suatu simulasi menggunakan pendekatan atau asumsi-asumsi yang disebut
pemodelan. Penelitian oseanografi menggunakan pemodelan telah berkembang
pesat, hal ini dikarenakan laut sebagai medium yang selalu dinamis. Pemodelan
laut didesain pada suatu syarat batas yang diinginkan untuk mendekati keadaan
yang terjadi di alam. Salah satu sistem pemodelan laut yang bisa digunakan adalah
Regional Ocean Modeling System (ROMS). ROMS adalah pemodelan sirkulasi
laut yang dirancang khusus untuk simulasi dari sistem laut regional yang akurat
(Shchepetkin dan McWilliams 2005). Hasil dari pemodelan ini akan di validasi
dengan data dari satelit altimetri.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Membangun konfigurasi model arus laut di Perairan Indonesia dengan ROMS.
2. Memvalidasi tinggi muka laut hasil model dengan data altimetri.
3. Mengkaji pola siklus tahunan dari arus permukaan, suhu, dan salinitas di Laut
Indonesia.
2
METODE
Pengolahan Data
Untuk memodelkan arus tiga dimensi, digunakan diskritisasi persamaan
Navier-Stokes yang solusinya diperoleh dengan mode-splitting, model freesurface ocean. Mode-spliting dapat mengikuti proses cepat dengan langkah waktu
yang cukup dan proses lainnya dengan langkah waktu lebih besar. Hasil dari
pemodelan divalidasi dengan data altimetri. Proses penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 1.
data harian SSHA
data regional
ROMSTOOLS
penggabungan
data tiap tahun
pra-pengolahan data
penentuan lokasi
validasi
data masukan
persiapan dan
kompilasi model
ROMS
tuning dan rerunning model
SSHA model vs
SSHA altimetri
rata-rata tahunan
Tidak
menjalankan model
korelasi
data hasil 3 dimensi
(u,v,ubar,vbar,zeta)
Ya
analisis & visualisasi
selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian
3
Persamaan Gerak di Laut (Primitive Equation)
Persamaan gerak yang digunakan dalam penelitian ini adalah persamaan
gerak dinamika oseanografi dalam arah x dan y (Cambon et al. 2010) :
⃗
............. (1)
⃗
............. (2)
Dalam arah z digunakan persamaan hidrostatik :
................................................ (3)
Persamaan kontinuitas :
.............................................. (4)
Persamaan sea state :
................................................ (5)
Persamaan konservasi tracer :
⃗
........................... (6)
⃗
............................ (7)
Persamaan batas permukaan, kondisi
Kinematik :
:
...................................................... (8)
Gerak angin :
..................................................... (9)
.................................................. (10)
Fluks bahang :
................................................. (11)
Fluks salinitas (evaporasi) :
................................................ (12)
Persamaan batas dasar, kondisi
Kinematik :
Gesekan dasar :
:
⃗
.......................................... (13)
|⃗ |
........................................ (14)
4
|⃗ |
........................................ (15)
Fluks dasar :
............................................. (16)
............................................. (17)
Variabel prognostik : u, v, T, S (+η)
Variabel diagnostik : w, P, ρ
Parameter :
Keterangan simbol yang digunakan dalam persamaan-persamaan di atas dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Variabel yang digunakan dalam persamaan gerak di laut
Variabel
u, v, w
x, y
z
t
f (x, y)
h (x, y)
P
ρ
T (x, y, z, t)
S (x, y, z, t)
g
ƞ
Deskripsi
komponen kecepatan vector
koordinat horizontal
koordinat vertical
waktu
parameter coriolis
kedalaman dasar laut
tekanan
densitas
densitas insitu
viskositas eddy
suhu
salinitas
gravitasi
elevasi pemukaan
Tahapan Simulasi Model
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 dibangun dengan model
domain perairan Indonesia pada wilayah 95 °E - 140 °E dan 20 °S - 20 °N dengan
resolusi-menengah 1/3° dan data batimetri yang digunakan dari etopo 2 dengan
grid 2 menit seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Data penggerak angin dan
fluks atmosfer diperoleh dari data klimatologi COAD (2005), data klimatologi
properti air laut diperoleh dari World Ocean Database (2006), serta penggerak dan
kondisi di batas lateral (u,v,t,s,zeta) diperoleh dari hasil simulasi Drakkar INDOORCA05 klimatologi (1970-2003). Penggerak pasang surut tidak digunakan
untuk membangun model ini karena studi ini memfokuskan pada fluktuasi
musiman (low frequency variability) dari parameter arus, suhu, dan salinitas.
5
Gambar 2. Batimetri perairan Indonesia
L
M
N
Hmax
Hmin
Hc
θs
θb
∆t
∆tf
v
vt
r
Tabel 2. Parameter umum konfigurasi model
149
Jumlah titik dalam arah bujur
154
Jumlah titik dalam arah lintang
32
Jumlah tingkat kedalaman
5000 m
Kedalaman maksimum domain
50 m
Kedalaman minimum domain
10 m
Lebar permukaan atau bawah lapisan topografi
6
Parameter kehalusan yang menentukan peregangan dari
grid vertikal permukaan
0
Parameter kehalusan yang menentukan peregangan dari
grid vertikal dasar
3600 s
Tahapan waktu untuk menjalankan model baroklinik
60 s
Jumlah tahapan waktu dalam satu barotropik
2 -1
0m s
Viskositas horisontal laplacian
3.0 m2 s-1
Difusivitas horisontal laplacian
-4
-1
3.0 10 m s
Linear koefisien dasar hambatan
Model klimatologi yang disimulasikan mempunyai lebar sel horizontal
149x154 dan pada arah kedalaman didiskritisasi sebanyak 32 lapis dari topografi
perairan dengan hc=10 m dan faktor peregangan permukaan θs = 5,
mempertahankan resolusi tinggi sepanjang lapisan permukaan (yaitu lapisan
batas) dari domain. θ adalah parameter kehalusan yang menentukan besarnya
6
peregangan dari grid vertikal baik permukaan (θs) atau lapisan bawah (θb). Hc
adalah lebar permukaan atau bawah lapisan topografi dimana resolusi vertikal
yang lebih tinggi diperlukan selama peregangan. Parameter umum konfigurasi
model ini dapat dilihat dalam Tabel 1. Model dibangun selama 10 tahun dengan
rataan harian. Hasil Pemodelan tahun terakhir (tahun ke-10) yang digunakan
dalam penelitian ini.
Pra-pemrosesan Data
ROMS hanya dapat dikerjakan pada OS berbasis linux. Tahap prapemrosesan merupakan tahap pengaturan parameter umum, ukuran grid, dan data
yang digunakan dalam pemodelan. Tahap ini dilakukan menggunakan
ROMSTOOLS pada matlab toolbox. Pengaturan model dapat dilakukan pada
romstools_param.m. Parameter umum meliputi judul model, konfigurasi model,
dan metode interpolasi. Pengaturan ukuran grid dilakukan dalam parameter
vertikal dan horizontal, yaitu pengaturan area (x, y, z) dan resolusi pemodelan
yang akan dibangun. Penentuan data yang akan dipakai seperti data batimetri,
klimatologi dilakukan juga dalam tahap ini. Langkah-langkah yang dikerjakan
dalam pra-pemrosesan adalah : make_grid, make_forcing, make_ini, make_bry.
Nilai vertikal grid yang dipakai adalah 6 untuk permukaan dan 0 untuk
dasar. Nilai vertikal level yang digunakan adalah 32, nilai ini akan digunakan
pada saat persiapan model. Setelah romstools_param.m sesuai dengan konfigurasi
yang akan dipakai, maka pra-pemrosesan dapat dilakukan. Setelah menjalankan
make_grid, maka akan didapatkan nilai LLm dan MMm, dan nilai tersebut harus
disimpan karena nilai tersebut akan dibutuhkan pada saat proses kompilasi model.
Dalam penelitian ini nilai LLm=149 dan nilai MMm=154.
Persiapan dan Kompilasi Model
Hasil dari pra-pemrosesan data yaitu file data netCDF (roms_grd.nc,
roms_frc.nc, roms_ini.nc, dan roms_clm.nc) yang akan digunakan sebagai data
masukan dalam ROMS. Tahap persiapan dan kompilasi model dilakukan di
~/Roms_tools/Run_work direktori. Parameter pertama yang harus diganti :
param.h. Baris yang perlu diganti yaitu:
# elif defined INDO03
parameter (LLm0=149, MMm0=154, N=32) ! 100 m arah arus menuju ke barat. Pada
Musim Barat, 100 km dari pantai ke lepas pantai arus menuju ke timur, arus yang
terbentuk tersebut merupakan perpanjangan arus dari pantai barat Sumatera. Arus
ini dikenal sebagai Arus Pantai Jawa (APJ). Arus ini mencapai puncaknya pada
bulan Maret, dimana pada saat itu merupakan akhir Muson Barat. Namun, arah
arus di lepas perairan (>100 km dari pantai) menuju ke barat. Arus ini disebut
dengan Arus Khatulistiwa Selatan (AKS), yaitu arus yang mengalir dari lepas
pantai selatan Jawa Timur hingga Madagaskar (Wyrtki 1961). Pada Musim
Timur, arus bergerak ke arah sebaliknya, di lapisan permukaan arus bergerak
menuju ke barat dan di lapisan dalam arus bergerak menuju ke timur. Namun pada
Musim Timur masih terlihat APJ di daerah dekat pantai.
Gambar 10. Arus vertikal pada transek meridional hasil pemodelan di Selat
Makasar pada Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli)
16
Gambar 10 menunjukkan struktur vertikal arus di Selat Makasar. Selat
Makasar merupakan salah satu cabang dari Arlindo. Transek meridional struktur
vertikal arus yang dimulai dari periaran dekat Pulau Kalimantan sampai ke Pulau
Sulawesi. Terlihat perbedaan struktur vertikal arus baik secara vertikal maupun
secara horizontal. Pada Musim Barat terlihat arus menuju ke utara di dekat Pulau
Sulawesi pada kedalaman < 50 m dan arus menuju ke selatan di dekat Pulau
Kalimantan dari permukaan sampai dasar perairan. Menurut Ilahude dan Nontji
(1999) Selat Makasar pada bagian lapisan tercampur dipengaruhi oleh Armondo.
Pada Musim Timur arus dominan bergerak ke arah utara, namun pada kedalaman
30-100 m arus bergerak ke arah Selatan, hal ini sesuai dengan Wyrtki (1961).
Perbedaan arah arus permukaan dan lapisan dalam di Selat Makasar dipengaruhi
karena adanya Armondo dan Arlindo.
Gambar 11. Arus vertikal pada transek zonal hasil pemodelan di Laut Banda pada
Musim Barat (Januari) dan Musim Timur (Juli)
Laut Banda merupakan pertemuan laut-laut di perairan Indonesia bagian
Timur serta merupakan lintasan Arlindo. Struktur vertikal arus dari Laut Banda
dapat dilihat pada Gambar 11. Transek zonal diambil dari Laut Banda bagian
Utara menuju ke Selatan. Struktur vertikal arus pada Musim Barat dan Musim
Timur dari permukaan sampai dasar perairan hampir sama. Perbedaan terjadi pada
lapisan permukaan ( 0.6) antara curah hujan di Jawa dengan perubahan suhu
permukaan laut di daerah tersebut. Hal ini menunjukkan bila suhu permukaan laut
di Laut Flores meningkat maka curah hujan di Jawa juga meningkat, sebaliknya
bila tempertur permukaan lautnya turun, curah hujan di Laut Jawa juga akan
turun. Jumlah curah hujan yang terjadi di Laut Jawa di pengaruhi oleh suhu
permukaan laut di Laut Flores yang dipengaruhi oleh El Nino. Pada Musim Timur
suhu permukaan laut di Laut Flores cukup rendah sehingga menyebabkan semakin
tinggi juga curah hujan yang terjadi di Laut Jawa dan rendahnya suhu permukaan
laut di Laut Jawa. Di Samudera Hindia suhu permukaan pada Musim Timur
terlihat lebih rendah dibandingkan dengan Laut Jawa, hal ini disebabkan
terjadinya upwelling. Menurut Susanto et al. (2001), terjadinya upwelling di
sepanjang pantai Jawa-Sumatera merupakan respons terhadap bertiupnya angin
muson tenggara. Upwelling di daerah ini berlangsung dari bulan Juni hingga
pertengahan Oktober.
Salinitas merupakan jumlah garam dalam gram yang terkandung dalam
satu kilogram air. Distribusi nilai salinitas di suatu perairan dipengaruhi oleh
penguapan, jumlah air tawar yang masuk ke perairan tersebut, run-off atau aliran
permukaan, pasang surut air laut, curah hujan dan musim. Secara umum distribusi
salinitas di lapisan tercampur permukaan atau mixed layer menunjukkan nilai
relatif lebih rendah dari pada di lapisan dalam. Pada Gambar 15 menunjukkan
perbedaan salinitas di permukaan pada Musim Barat, Musim Timur dan Musim
Peralihan. Pada Musim Barat terlihat massa air bersalinitas rendah dari Laut Cina
Selatan melewati Selat Karimata memasuki Laut Jawa dan mencapai muara Selat
Makasar, namun tidak mencapai Laut Flores dan Laut Banda. Salinitas yang
memasuki Selat Makasar memiliki nilai yang relatif lebih rendah daripada di Laut
Jawa, ini merupakan akibat dari Selat Makasar yang merupakan pintu masuk
massa air dari Laut Cina Selatan yang mempunyai peran ganda, sehingga
berakibat penurunan transport ke Selat Makasar. Pada Musim Peralihan 1 terlihat
salinitas rendah di Laut Flores dan terlihat pula salinitas yang menurun di perairan
Indonesia bagian Timur. Pada Musim Timur, nilai salinitas pada Perairan
Indonesia mulai meningkat yang disebabkan penguapan dan terus meningkat
sampai Musim Peralihan II. Salinitas mulai menurun pada Musim Barat yang
diakibatkan curah hujan yang meningkat.
21
Gambar 15. Sebaran salinitas permukaan hasil pemodelan level 30 di Indonesia
pada Musim Barat (Januari), Musim Peralihan I (April), Musim
Timur (Juli) dan Musim Peralihan II (Oktober)
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Konfigurasi model ROMS-AGRIF INDO03 berhasil dibangun untuk
mengkaji sirkulasi umum di Perairan Indonesia. Kemampuan model dicoba
dibeberapa perairan Indonesia menunjukkan hasil yang sesuai. Hasil validasi
tinggi muka laut dari data model dan data altimetri di lima titik di Perairan
Indonesia menunjukkan korelasi yang cukup tinggi (0.5-0.9). Pola sirkulasi arus
permukaan pada Musim Barat memperlihatkan pola dari Laut Cina Selatan
menuju Selat Karimata kemudian Laut Jawa dan memasuki Laut Banda menuju
ke Samudera Hindia. Di Samudera Hindia pada perairan pantai terdapat APJ dan
pada Perairan Lepas Pantai terdapat AKS. Laut Banda merupakan pertemuan arus
dari Laut Arafuru dan dari Samudera Pasifik yang melewati Laut Halmahera. Laut
Banda di lapisan permukaan (100 m) dipengaruhi Arlindo. Dari Samudera Pasifik arus memasuki Laut
Sulawesi, Laut Halmahera dan Laut Maluku. Pada Musim Timur arus dari Laut
Arafuru menuju Laut Banda melewati Laut Flores dan Laut Jawa menuju Selat
Karimata dan masuk ke Laut Cina Selatan, namun dari Laut Flores ada yang
memasuki Selat Makasar. Arus di Utara Papua lebih dominan menuju ke barat,
hal ini dikarenakan didaerah ini terjadi Arus Pantai Papua. Selat Karimata
memiliki peran ganda dalam total transport volume ITF yang terlihat pada Musim
Barat, namun efek negatif dari peran ganda ini dapat mengurangi transport Selat
Makasar. Massa air yang bersalinitas tinggi dari Selat Makassar yang masuk ke
Laut Jawa selama Musim Timur mencapai dekat Selat Karimata. Struktur vertikal
arus di Laut Jawa dan Selat Karimata dari permukaan sampai dasar perairan relatif
homogen, hal ini disebabkan perairan yang dangkal sehingga Arus Monsun masih
berpengaruh sampai dasar perairan. Struktur vertikal arus pada Selat Makasar,
Laut Banda, Samudera Hindia terlihat perbedaan pada lapisan permukaan dan
lapisan dalam, dikarenakan dalamnya perairan sehingga Arus Monsun hanya
terjadi di permukaan saja.
Saran
Data yang dipakai dalam penelitian ini merupakan data dari satelit oleh
karena itu diperlukan adanya pengukuran data lapangan untuk validasi hasil
simulasi model yang telah dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
Fang et al. 2010. Volume, heat, and freshwater transports from the South China
Sea to Indonesian seas in the boreal winter of 2007–2008. Journal of
Geophysical Research. 115, C12020.
Gordon AL, Ffield A dan Ilahude AG. 1994. Thermocline of the Flores and Banda
Seas. Journal of Geophysical Research . 99 (C9):18.235-18.242.
Gordon AL and McClean JL. 1999. Thermohaline stratification of the Indonesian
Seas: model and observations. Journal of Physical Oceanography. 29:198219.
Hasanudin. 1998. Arus Lintas Indonesia (Arlindo). Oseana. 23(2):1–9.
Heliani LS. 2010. Dinamika fisis perairan Indonesia dari data altimeter.
Yogyakarta : UGM.
Ilahude AG dan Nontji A. 1999. Oseanografi Indonesia dan perubahan iklim
global (El Nino dan La Nina). Lokakarya AIPI, Serpong.
Matthias T and JS Godfrey 1994. Regional oceanography: an introduction.
Pergamon Press, New York:422.
Maulana E. 2000. Hubungan antara anomali suhu permukaan laut dengan curah
hujan di Jawa. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca. 1(2):125-132
Rizal et al. 2009. Simulasi pola arus baroklinik di perairan Indonesia Timur
dengan model numerik tiga-dimensi. Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.
23
Shchepetkin AF and McWilliams JC. 2005. The regional ocean modeling system:
A split-explicit, free surface, topography following coordinates ocean
model. Ocean Model. 9: 347-404.
Susanto RD, Gordon AL dan Zheng Q. 2001. Upwelling along the coast of Java
and Sumatra and its relation to ENSO. Journal of Geophysical Research. 28
(8):1599-1602.
Wyrtki K. 1961. Physical oceanography of the Southeast Asian waters. Naga
Report (2). Scripps Inst. Of Oceanography. The University of California. La
Jolla, California.
Wyrtki K. 1987. Indonesian Through Flow and the Associated Pressure Gradient,
Journal of Geophysical Research. 92:12.941-12.946.
24
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rembang, 14 September 1990 dari
ayah bernama Dawud dan ibu bernama Supriyati. Penulis
merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Pada tahun 2009
penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas
Negeri 1 Rembang. Pada tahun itu juga penulis diterima
sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor, dan tahun 2010
masuk di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen
Ilmu dan Teknologi Kelautan.
Semasa kuliah penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan, yaitu:
Sekretaris Himpunan Keluarga Rembang di Bogor (HKRB) 2010/2011, Anggota
Divisi Keilmuan Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (Himiteka)
2011/2012, dan Anggota Klub Marine Instrumentation and Telemetry periode
2011/2012. Penulis juga aktif sebagai Asisten mata kuliah Oseanografi Umum
pada tahun 2011-2012 dan Dasar-dasar Instrumentasi Kelautan dan Instrumentasi
Kelautan pada tahun 2011-2013. Penulis pernah mengikuti Kompetisi Muatan
Roket Indonesia (Komurindo) pada tahun 2012.