Desain Model Pemodelan Hidrodinamika Pasang Surut Teluk Mayalibit Kabupaten Raja Ampat Provinsi Papua Barat

22 Tabel 4. Parameter yang digunakan dalam Model Hidrodinamika Komponen Hidrodinamika Nilai Jumlah selgrid x 1450 Jumlah selgrid y 890 Lebar selgrid x ∆ 50 m Lebar selgrid y ∆ 50 m Langkah Waktu 6 detik Waktu Simulasi 2.592.618 detik +- 30hari Percepatan Gravitasi g 10 ms Koefisien gesekan dasar r 0.003 phi 3. 141592654 Batas terbuka Selatan dan Timur elevasi NAOTideNAO99b -16 Konstanta harmonik pasang surut untuk kajian elevasi dan arus serta perambatan gelombang pasang surut - 4 Konstanta harmonik pasang surut M2, S2, K1, O1 untuk kajian arus residu M2, K1, dan M4 - 1 Konstanta harmonik pasang surut M2 untuk kajian arus residu M2, K1, dan M4 Batimetri Peta laut DISHIDROS 1996 dan 2001 Data Data yang digunakan untuk masukan model meliputi data batimetri dan pasang surut. Data batimetri menggunakan peta laut no. 477 tahun 1996 dan no.186 tahun 2001 Kepulauan Raja Ampat yang dikeluarkan DISHIDROS TNI AL. Pasang-surut menggunakan data elevasi dari NAOTIDENAO.99b Matsumoto et al. 2000. Suatu model peramalan pasang surut global dengan resolusi ½ o x ½ o dan merupakan data asimilasi dari TOPEXPoseidon selama 5 tahun dengan 16 konstanta harmonik M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, M1, J1, OO1, 2N2, Mu2, Nu2, L2, T2. Data pasang surut digunakan sebagai batas terluar model open boundary condition. Alat Posisi stasiun ditentukan dengan GPS GARMIN, Arus untuk validasi model diukur dengan RCM-7 di koordinat 130.9163 o BT dan 0.3109 o LS dengan penambatan mooring pada kedalaman 5 m di bawah permukaan laut selama 20 jam selama EWIN P2O LIPI tahun 2008. Penulisan program untuk set-up model dan simulasi dilakukan di PC dengan OS Windows 7 dengan bantuan bahasa pemrograman Fortran 90. Visualisasi output model menggunakan Surfer 10. Prosedur Analisis Data Model hidrodinamika pasang surut 2D yang telah dibuat diuji terlebih dahulu kestabilannya dengan menjalankan running model selama 30 hari. Model yang telah stabil kemudian divalidasi dengan pengukuran di lapangan untuk melihat kinerja dan relevansinya dengan kondisi di lapangan. Penyesuaian 23 komponen-komponen hidrodinamika langkah waktu, lebar sel, gesekan dasar dilakukan pada kedua tahap ini sampai diperoleh hasil model yang stabil dan mendekati hasil pengukuran atau kondisi di lapangan. Validasi dilakukan dengan membandingkan arus pasang surut hasil model dengan hasil pengukuran di titik validasi Gambar 9 melalui 2 cara yaitu : - Membandingkan komponen-komponen harmonik arus pasang surut hasil model dengan hasil pengukuran. Pemisahan komponen-komponen harmonik arus pasang surut dilakukan dengan ttide Pawlowicz et al. 2002. Komponen- komponen harmonik yang dibandingkan adalah komponen semidiurnal utama M2 beserta turunannya, yaitu M4, M6, M8, dan M10 mengingat waktu pengukuran arus di lapangan yang kurang dari 24 jam. - Membandingkan dominasi arah arus di titik validasi Dominasi arah arus dapat diketahui melalui penggambaran grafik pencar scatter plot arus. Sudut kemiringan inklinasi dari dominasi arah arus hasil model dan pengukuran ditentukan untuk mengetahui selisih atau deviasinya. Hasil Simulasi yang telah menunjukkan kestabilan dan mendekati kondisi di lapangan kemudian digunakan lebih lanjut untuk menentukan pola elevasi, arus, perambatan gelombang pasang surut, dan arus residu pasang surut di Teluk Mayalibit. Pola elevasi dan arus hasil model digambarkan secara spasial pada kondisi pasang surut purnama Spring Tide dan perbani Neap Tide dengan bantuan Surfer 10. Tahapan proses-proses ini digambarkan dalam diagram alir pada Lampiran 1. Perambatan Gelombang Pasang Surut Perambatan gelombang pasang surut digambarkan secara spasial dengan menginterpolasi amplitudo dan fasa dari komponen harmonik M2, K1, dan M4- M8 di 25 titik grid pada domain model Gambar 13 melalui bantuan Surfer 10. Komponen harmonik pasang surut M2, K1, dan M4-M8 tersebut diperoleh dari hasil analisa ttide terhadap data elevasi hasil model selama 1 bulan yang dicuplik setiap jam di titik-titik pengamatan tersebut. Gambar 13. Titik Pengamatan pola perambatan pasang surut di Teluk Mayalibit BT LS 24 Arus Residu Pola pergerakan arus residu M2, K1, dan M4 diperoleh dengan mensimulasikan model selama 30 hari dengan forcing 4 komponen pasang surut M2, S2, K1, dan O1 dan satu komponen pasang surut M2 saja di batas terbuka agar dapat dibandingkan hasilnya. Arus residu ditentukan dengan merata-ratakan hasil keluaran model yang berupa arus pada selang 10 periode terakhir untuk masing-masing komponen M2, K1, dan M4. Arus residu M2, K1, dan M4 yang telah diperoleh kemudian digambarkan secara spasial dengan bantuan Surfer 10 agar dapat diketahui pola-pola pergerakannya. Pola arus residu yang terjadi akan menentukan fate materi-materi di dalam teluk dalam jangka waktu yang lama. 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Validasi

Perairan teluk Mayalibit memiliki tipe pasang surut semidiurnal condong ke harian ganda F = 0.46 dengan rentang pasut 1.7 m Lampiran 3. Hasil validasi model pada umumnya sudah cukup baik dan relevan dibandingkan dengan hasil pengukuran di lapangan. Hal ini dapat dilihat terutama dari beda fasa komponen-komponen kecepatan pasang surut perairan dangkal M4, M6, M8, M10, dan MS4 antara keduanya yang berkisar antara 1.53 – 88.51 atau memiliki beda waktu sebesar 0.6 menit – 3 jam Tabel 5. Hasil ini menunjukkan bahwa model sudah cukup baik dan mendekati kondisi di lapangan. Perbedaan kecepatan dapat diakibatkan karena posisi titik validasi yang berada di kanal atau jalur sempit dengan topografi yang rumit dimana faktor-faktor non-linier seperti turbulen atau gesekan sangat intens sehingga mengakibatkan perubahan kecepatan arus yang cepat dalam ruang dan waktu Pond dan Pickard, 1983. Tabel 5. Konstanta Harmonik arus pasang surut hasil model dan pengukuran Konstanta Kecepatan Arus cms Fasa derajat Beda Kecepatan Arus cms Beda Fasa Beda Waktu Pengukuran M2 81.29 270.21 54.45 88.51 3 jam 3 menit Model 26.84 181.7 Pengukuran M4 16.6 178.84 15.99 49.02 51 menit Model 0.61 129.82 Pengukuran M6 19.15 332.1 18.99 12.87 9 menit Model 0.16 319.23 Pengukuran M8 8.16 241.37 8.04 1.53 0.6 menit Model 0.12 242.9 Pengukuran M10 6.19 63.81 5.95 21.1 9 menit Model 0.24 42.71 Pengukuran MS4 16.76 341.97 16.31 9.44 9 menit 36 detik Model 0.45 332.53 25 Perbedaan kecepatan arus pasang surut ini dapat juga diakibatkan oleh perbedaan interval waktu dari data arus pasang surut hasil model dan hasil pengukuran. Konstanta harmonik MS4 yang merupakan konstanta harmonik perairan dangkal muncul pada hasil analisa ttide, baik model maupun pengukuran dengan selisih sebesar 16 cms dan beda fasa sebesar 9.44 atau 9 menit 36 detik. Grafik hasil analisa ttide selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4. Hasil analisa ttide menunjukkan bahwa komponen-komponen non-linier sangat intens di titik validasi. Hal ini dapat dilihat dari kontribusi kecepatan arus oleh konstanta perairan dangkal M4, M6, M8, M10, dan MS4 yang cukup besar terhadap total kecepatan arus. Kontribusi komponen non-linier perairan dangkal terhadap arus total pengukuran adalah sebesar 82.25, namun kontribusinya lebih kecil pada hasil model, yaitu sebesar 5.89. Perbedaan ini dapat diakibatkan karena perbedaan interval data yang digunakan antara model dan hasil pengukuran pada saat melakukan analisa ttide. Meski demikian, baik model maupun pengukuran memiliki kesimpulan yang sama yaitu bahwa komponen-komponen non-linier perairan dangkal memiliki kontribusi relatif besar terhadap dinamika massa air di wilayah perairan Teluk Mayalibit, khususnya di bagian jalurnya. Grafik pencar scatter plot arus pasang surut hasil model dan pengukuran menunjukkan relevansi yang cukup baik dimana arus bergerak di sekitar sumbu meridional utara-selatan Gambar 14. Arus bergerak ke Barat Laut sampai Utara atau masuk ke dalam teluk saat pasang dan bergerak ke Tenggara sampai Selatan saat surut. Perbedaan kemiringan grafik yang dihasilkan antara model dan pengukuran terjadi karena perbedaan komponen arus yang digunakan. Hodograph arus hasil model diplot berdasarkan komponen Zonal Barat-Timur dan meridional Utara-Selatan sedangkan Hodograph arus pengukuran diplot berdasarkan komponen meridional saja karena keterbatasan data. Komponen arus zonal pada hasil model muncul karena titik validasi yang terletak dekat dengan bagian jalur yang membelok pada arah Barat-Timur. Perbedaan kemiringan grafik scatter plot antara arus hasil model dan pengukuran di titik validasi ini masih dapat ditolerir karena nilainya masih relatif kecil yaitu sebesar 12.85 . Kecepatan arus komponen V hasil model pada umumnya relatif lebih rendah dibandingkan hasil pengukuran. Hal ini dapat diakibatkan karena perbedaan interval data yang digunakan dimana arus hasil model diplot dalam selang waktu 20 hari sehingga periode pasang purnama dan perbani masuk dalam perhitungan sedangkan arus pengukuran hanya 20 jam pada periode menuju pasang purnama. Kecepatan arus maksimum hasil model saat pasang sebesar 57 cms dan saat surut sebesar 59 cms sedangkan kecepatan arus hasil pengukuran mencapai nilai maksimum sebesar 151.92 cms saat pasang dan sebesar 54.28 cms saat surut.