Analisis Thorpe Untuk Mengkaji Proses Percampuran Turbulen Di Perairan Timur Kalimantan
"-?r.'t-l.
-Fl*,r:.=.
E--('E; -
-'-
;.r'-,
#
J '-
+*
I
ProsidingSeminar Hasil-Hasil PPNt IPB 20
ISBN : 978-602-885 3-22-4
978-602-885
ll
VoL
II:
363-376
3-2]-8
ANALISIS THORPE UNTUK MENGKAJI PROSES
PERCAMPURAN TURBULEN DI PERAIRAN TIMUR KALIMANTAN
(Thorpe Analysis on Turbr,rlent Mixing Study in Coastal Seas of Eastern
Part of Kalimantan)
Yuli Naulital), Mochamad Tri Hartantol), Adi Purwandana2)
D.p.
ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB
"
2)Pusat
Penelitian Oseanografi (P2O-LIPI), Jakarta Utara
ABSTRAK
di perairan pesisir timur Kalimantan, antara delta Mahakam
dan Teluk Balikpapan, dipelajari melalui inversi densitas pada profil data CTD
(CondttctiviQ Temperature Depth), yang biasa disebut analisis Thorpe. Sebelum masuk
pada analisis Thorpe, sinyal CTD dibersihkan dari noise dengan aplikasi transformasi
wavelet denosing. Hasil analisis Thorpe menr:njukkan bahwa wilayah overturn terjadi di
lapisan permukaan sampai kedalaman 15 m, serta di lapisan dekat dasar. Nilai laju
dissipasi energi kinetik turbulen e pada wilayah overtlrn ini berkisar (10-7-10-s Wkg').
Berdasarkan nilai densitas eddy diffusivitas K, diketahui bahwa kekuatan percampuran
turbulen di perairan depan muara delta Mahakam relatif kuat (K, = 10-4-10{ m2ls;
Proses percampuran turbulen
sedangkan ke arah Teluk Balikpapan tidak ditemLrkan adanya percampuran turbulen.
Kata kunci: Densitas eddy diffusivitas, laju dissipasi energi kinetik turbulen, overturn,
percampuran turbulen, wavelet denoising.
ABSTRACT
Turbulent mixing process in coastal seas of eastern part of Kalimatan, between delta of
Mahakam and Balikapapan Bay, was evaluated from density inversions in CTD profiles,
known as Thorpe analysis. Before Thorpe analysis, 'ivavelet denoising was applied on
CTD signal to remove noise. It reveats that overturn regions.were found at surface layer
up to l5 m depth, and near bottom layer. The turbulent energy kirretic dissipation rate €
of these layers was about l0-'-10-5 Wkg-'. And the density of eddy diffusivify K, indicates
the relatively strong turbulent (K,,: 10-4-10'' m'ls; occurred at the rnouth of delta of
MahakammeanwhilenoturbulentmixingwasfoundtowardBalikpapanBay.
Keyrvords: Overturn, the density of eddy diffusivity, turbulent energy kinetic dissipation
rate, turbulent mixing, wavelet denoising.
PENDAHULUAN
Percampuran turbulen
di dalam perairan internal Indonesia
sangat kuat.
dimana pembangkit utaman) a adalah kckuatan pasut. Proscs percampuran men')'ebabkan fluks vemikal bahang dan buol'tm.-),)'ang besar dari batas laut-atn.rosfir ke
arah dalam kolom air. Oleh karena itu. dalam memprediksi perubahan iklim
secara akurat memerlukan
nilai kekuatan percampuran y'ang tepat. Salangn)'a
penelitian tentang percampuran di dalam perairan Indonesia relatif sedikit dan
i63
Prosiding Seminar Hasil-Hasil Penelitian IPB 20lJ
Lrmumnya dilakukan oleh peneliti asing, misalnya oleh Ffield and Gordon, (1992),
Hautala et al. (1996) dan Koch-Larrouy et al. (2007). Penelitian terakhir berkaitan
dengan proses percamplrran
di perairan Indonesia dilakukan dalam
Ekspedisi
INDOMIX CRUISE yang merupakan kerjasama Indonesia dengan negara
Perancis di lintasan timur Indonesian Throughfloru (lTF) pada tahun 2010-1012.
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mempelajari
proses
percampuran secara langsung maupun tidak langsung. Pengukuran mikrostruktur
pertama untuk observasi langsung proses percampuran dilakukan
di
perairan
Banda oleh Alford et al. (1999), sedangkan dengan menggunakan model 2D non
hidrostatik oleh Hatayama (2004) dan model pasut oleh Koch-Larrouy et al.
(2007). Terkendala dengan ketidaktersediaan instrumen observasi langsung proses
percamplrran, seperti TurboMap (Turbulence Ocean Microstructure Acquisition
Profiler), AMP (Advanced Microstructure Profiler) atau VMP (Vertical
Microstructure Profiler), penelitian tentang percampuran turbulen juga dapat
dilakukan dengan memanfaatkan data CTD (Conductivity Temperature Depth).
Metoda tidak langsung
ini dilakukan dengan menentukan wilayah
pembaiikan
(overturn region) pada profil densitas CTD. Hal ini dimungkinkan karena skala
overturning berada dalam kisaran sensor sampling CTD sehingga inverse
densitas, yaitu wilayah yang secara gravitasi tidak stabil_pada
profil densitas CTD,
dapat digunakan sebagai indikasi adanya percampuran turbulen
(Dillon, lgSZ).
Dalam mempelajari proses percampuran turbulen melalui metoda deteksi
wilayah oierturn, hal penting yang harus dicermati adalah menggunakan sinyal
CTD yang bersih dari kebisingan (noise), sehingga proses clenoising akan sangat
menentukan kualitas wilayah overturn yang diperoleh. Oleh karena itu, diperlukan
alat pembersih yang tepat untuk menghilangkan noise ranpa menghilangkan
fluktuasi densitas yang kecil! yang biasanya terjadi
jika
menggunakan filter
tradisionai. Hasil penelitian Naulita 120141 menunjukkan bahrva denoi,;ing
menggunakan transformasi u,rlr,elet pada sinr,al CTD sebelum analisis Thorpe
mampu meningkatkan kualitas rvilayah ot'erlurn vang terdeteksi. Jumiah wilayah
overturrt 1'ang terdeteksi lebih banlak dibandingkan dengan metode klasik yang
menggunakan filter tradisional. terutama uila;-ah ot'erturn kecil pada gradien
dertsitas y'ang kecil. N.{etode tleno.sing sinl al CTD
364
ini kemudian diterapkan untuk
Prosiding Seminar Hasil-Hasil PPltl IPB 2014
mengestimasi kekuatan percampuran turbulen
di
perairan pesisir timur
Kalimantan, antara muara delta Mahakam dan Teluk Balikpapan.
Perairan pesisir timur Kalimantan terletak di paparan dangkal bagian barat
Selat Makassar. Secara Llmllm kondisi kedalaman secara melintang (timur-barat)
Selat Makassar dapat dibagi menjadi dua bagian: pertama, bagian dalam yang
lebih dekat dengan Pulau Sulawesi (>2000 m), dan kedua bagian dangkal yang
berdekatan dengan bagian timur Pulau Kalimantan. dengan kedalaman
-Fl*,r:.=.
E--('E; -
-'-
;.r'-,
#
J '-
+*
I
ProsidingSeminar Hasil-Hasil PPNt IPB 20
ISBN : 978-602-885 3-22-4
978-602-885
ll
VoL
II:
363-376
3-2]-8
ANALISIS THORPE UNTUK MENGKAJI PROSES
PERCAMPURAN TURBULEN DI PERAIRAN TIMUR KALIMANTAN
(Thorpe Analysis on Turbr,rlent Mixing Study in Coastal Seas of Eastern
Part of Kalimantan)
Yuli Naulital), Mochamad Tri Hartantol), Adi Purwandana2)
D.p.
ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB
"
2)Pusat
Penelitian Oseanografi (P2O-LIPI), Jakarta Utara
ABSTRAK
di perairan pesisir timur Kalimantan, antara delta Mahakam
dan Teluk Balikpapan, dipelajari melalui inversi densitas pada profil data CTD
(CondttctiviQ Temperature Depth), yang biasa disebut analisis Thorpe. Sebelum masuk
pada analisis Thorpe, sinyal CTD dibersihkan dari noise dengan aplikasi transformasi
wavelet denosing. Hasil analisis Thorpe menr:njukkan bahwa wilayah overturn terjadi di
lapisan permukaan sampai kedalaman 15 m, serta di lapisan dekat dasar. Nilai laju
dissipasi energi kinetik turbulen e pada wilayah overtlrn ini berkisar (10-7-10-s Wkg').
Berdasarkan nilai densitas eddy diffusivitas K, diketahui bahwa kekuatan percampuran
turbulen di perairan depan muara delta Mahakam relatif kuat (K, = 10-4-10{ m2ls;
Proses percampuran turbulen
sedangkan ke arah Teluk Balikpapan tidak ditemLrkan adanya percampuran turbulen.
Kata kunci: Densitas eddy diffusivitas, laju dissipasi energi kinetik turbulen, overturn,
percampuran turbulen, wavelet denoising.
ABSTRACT
Turbulent mixing process in coastal seas of eastern part of Kalimatan, between delta of
Mahakam and Balikapapan Bay, was evaluated from density inversions in CTD profiles,
known as Thorpe analysis. Before Thorpe analysis, 'ivavelet denoising was applied on
CTD signal to remove noise. It reveats that overturn regions.were found at surface layer
up to l5 m depth, and near bottom layer. The turbulent energy kirretic dissipation rate €
of these layers was about l0-'-10-5 Wkg-'. And the density of eddy diffusivify K, indicates
the relatively strong turbulent (K,,: 10-4-10'' m'ls; occurred at the rnouth of delta of
MahakammeanwhilenoturbulentmixingwasfoundtowardBalikpapanBay.
Keyrvords: Overturn, the density of eddy diffusivity, turbulent energy kinetic dissipation
rate, turbulent mixing, wavelet denoising.
PENDAHULUAN
Percampuran turbulen
di dalam perairan internal Indonesia
sangat kuat.
dimana pembangkit utaman) a adalah kckuatan pasut. Proscs percampuran men')'ebabkan fluks vemikal bahang dan buol'tm.-),)'ang besar dari batas laut-atn.rosfir ke
arah dalam kolom air. Oleh karena itu. dalam memprediksi perubahan iklim
secara akurat memerlukan
nilai kekuatan percampuran y'ang tepat. Salangn)'a
penelitian tentang percampuran di dalam perairan Indonesia relatif sedikit dan
i63
Prosiding Seminar Hasil-Hasil Penelitian IPB 20lJ
Lrmumnya dilakukan oleh peneliti asing, misalnya oleh Ffield and Gordon, (1992),
Hautala et al. (1996) dan Koch-Larrouy et al. (2007). Penelitian terakhir berkaitan
dengan proses percamplrran
di perairan Indonesia dilakukan dalam
Ekspedisi
INDOMIX CRUISE yang merupakan kerjasama Indonesia dengan negara
Perancis di lintasan timur Indonesian Throughfloru (lTF) pada tahun 2010-1012.
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mempelajari
proses
percampuran secara langsung maupun tidak langsung. Pengukuran mikrostruktur
pertama untuk observasi langsung proses percampuran dilakukan
di
perairan
Banda oleh Alford et al. (1999), sedangkan dengan menggunakan model 2D non
hidrostatik oleh Hatayama (2004) dan model pasut oleh Koch-Larrouy et al.
(2007). Terkendala dengan ketidaktersediaan instrumen observasi langsung proses
percamplrran, seperti TurboMap (Turbulence Ocean Microstructure Acquisition
Profiler), AMP (Advanced Microstructure Profiler) atau VMP (Vertical
Microstructure Profiler), penelitian tentang percampuran turbulen juga dapat
dilakukan dengan memanfaatkan data CTD (Conductivity Temperature Depth).
Metoda tidak langsung
ini dilakukan dengan menentukan wilayah
pembaiikan
(overturn region) pada profil densitas CTD. Hal ini dimungkinkan karena skala
overturning berada dalam kisaran sensor sampling CTD sehingga inverse
densitas, yaitu wilayah yang secara gravitasi tidak stabil_pada
profil densitas CTD,
dapat digunakan sebagai indikasi adanya percampuran turbulen
(Dillon, lgSZ).
Dalam mempelajari proses percampuran turbulen melalui metoda deteksi
wilayah oierturn, hal penting yang harus dicermati adalah menggunakan sinyal
CTD yang bersih dari kebisingan (noise), sehingga proses clenoising akan sangat
menentukan kualitas wilayah overturn yang diperoleh. Oleh karena itu, diperlukan
alat pembersih yang tepat untuk menghilangkan noise ranpa menghilangkan
fluktuasi densitas yang kecil! yang biasanya terjadi
jika
menggunakan filter
tradisionai. Hasil penelitian Naulita 120141 menunjukkan bahrva denoi,;ing
menggunakan transformasi u,rlr,elet pada sinr,al CTD sebelum analisis Thorpe
mampu meningkatkan kualitas rvilayah ot'erlurn vang terdeteksi. Jumiah wilayah
overturrt 1'ang terdeteksi lebih banlak dibandingkan dengan metode klasik yang
menggunakan filter tradisional. terutama uila;-ah ot'erturn kecil pada gradien
dertsitas y'ang kecil. N.{etode tleno.sing sinl al CTD
364
ini kemudian diterapkan untuk
Prosiding Seminar Hasil-Hasil PPltl IPB 2014
mengestimasi kekuatan percampuran turbulen
di
perairan pesisir timur
Kalimantan, antara muara delta Mahakam dan Teluk Balikpapan.
Perairan pesisir timur Kalimantan terletak di paparan dangkal bagian barat
Selat Makassar. Secara Llmllm kondisi kedalaman secara melintang (timur-barat)
Selat Makassar dapat dibagi menjadi dua bagian: pertama, bagian dalam yang
lebih dekat dengan Pulau Sulawesi (>2000 m), dan kedua bagian dangkal yang
berdekatan dengan bagian timur Pulau Kalimantan. dengan kedalaman