Variabilitas Intra-Musiman Arus Dekat-Dasar Di Laut Halmahera.

VARIABILITAS INTRA-MUSIMAN ARUS DEKAT-DASAR
DI LAUT HALMAHERA

MARLIN CHRISYE WATTIMENA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis ―Variabilitas Intra-Musiman Arus
Dekat-Dasar di Laut Halmahera‖ adalah benar karya saya sendiri dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, 15 Desember 2014

Marlin Chrisye Wattimena
NRP. C55111402

RINGKASAN
MARLIN CHRISYE WATTIMENA. Variabilitas Intra-Musiman Arus DekatDasar di Laut Halmahera. Dibimbing oleh AGUS S. ATMADIPOERA dan
MULIA PURBA.
Gerbang kedua masuknya arus lintas Indonesia (ARLINDO) dari Samudera
Pasifik melalui Laut Halamahera, namun demikian masih sedikit penelitian yang
dilakukan di kawasan tersebut. Hal ini memotivasi Program Internal Tides and
Mixing in The Indonesian Throughflow (INDOMIX) untuk melakukan
pengukuran langsung agar dapat menelaah transpor, percampuran dan variabilitas
arus. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis variabilitas intra-musiman (20–60
hari) dari arus dekat-dasar di Laut Halmahera (129° BT, 0° LS), serta
hubungannya dengan variabilitas angin zonal permukaan dan tinggi muka laut di
ekuator Samudera Pasifik.
Sumber data yang digunakan dalam penelitian ini meliputi data arus dekatdasar hasil mooring Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) 75 kHz di
kedalaman ± 724 m yang diperoleh dari kegiatan pelayaran INDOMIX selama
rentang waktu ± 2,5 tahun dari Juli 2010 - Desember 2012, data angin dari

European Center for Medium Range Forecast (ECMWF) dan data SSHA (sea
surface height anomaly) dari Archiving, Validation and Interpretation of Satellite
Oceanographic data (AVISO).
Analisis bandpass filter digunakan untuk menyaring sinyal pada rentang
periode intra-musiman (20 - 60 hari). Analisis spektrum densitas energi digunakan
untuk mengetahui periode fluktuasi yang energinya signifikan dari data arus
dekat-dasar dan data angin permukaan. Analisis transformasi wavelet kontinyu
digunakan untuk merepresentasikan sinyal pada rentang waktu skala intramusiman. Analisis korelasi silang digunakan untuk mengkaji korelasi antara arusdalam, angin permukaan dan tinggi muka laut. Penggolahan data dilakukan
dengan bantuan perangkat lunak Matlab 2010b dan Ferret versi 6.0.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa rerata arus dekat-dasar (724 m)
mengalir ke arah barat laut dengan kecepatan mencapai 40 cm/s. Arah arus yang
mengalir menuju barat laut disebabkan oleh posisi mooring yang ditambatkan
berdekatan dengan lereng di perairan Halmahera, sehingga arah arus cenderung
menyusuri lereng ke arah barat laut. Pola sebaran arus yang dominan mengarah ke
arah barat laut diduga masih dipengaruhi oleh arus New Guinea Coastal Under
Current (NGCUC) dan arus South Equatorial Current (SEC) yang mengalir ke
arah barat laut sepanjang tahun.
Dalam skala intra-musiman, spektral densitas energi yang signifikan dari
arus dekat-dasar terjadi pada puncak energi pada periode 14 hari, 21 hari. 23 hari
dan 27 hari. Energi yang signifikan dari arus dekat-dasar pada periode intramusiman diduga dipengaruhi oleh adanya pengaruh pasang surut dengan

komponen pasut yang paling dominan adalah lunar monthly (MM) & diurnal
fortnightly (MF). Selain itu periode 27 hari diduga digerakkan oleh angin zonal
ekuator dari jauh (remote forcing) melalui perambatan gelombang Rossby dari
Samudera Pasifik.
Korelasi silang antara arus dekat-dasar dan angin zonal permukaan
memperlihatkan bahwa variabilitas arus pada periode ini memiliki koherensi

signifikan dengan angin zonal ekuator Pasifik di sekitar 180o BT dan 160o BB.
Hal ini konsisten dengan propagasi gelombang Rossby ke arah barat dari data
tinggi muka laut, oleh karenanya variabilitas intra-musiman arus dekat-dasar di
Laut Halmahera diduga dipengaruhi oleh periode pasang surut dengan komponen
yang dominan adalah MM dan MF, serta diduga digerakkan oleh angin zonal
ekuator secara jarak jauh (remote forcing) yang diduga melalui perambatan
gelombang Rossby.
Kata kunci: Pengukuran arus mooring, angin zonal ekuator, analisis densitas
spektrum silang, Laut Halmahera.

SUMMARY
MARLIN CHRISYE WATTIMENA. Intra-Seasonal Variability of Near-Bottom
Current in the Halmahera Sea. Supervised by AGUS S. ATMADIPOERA and

MULIA PURBA.
The secondary entry portal of the Indonesian Throughflow (ITF) from the
Pacific Ocean is considered Halmahera Sea (HS), but not many studies have been
done in the region. This has motivated the INDOMIX program to conduct such
direct measurement to evaluate transport, mixing and current variability. The
objective of this study is to investigate intra-seasonal variability (20-60 days
periods) of near-bottom current in HS (129°E, 0°S) and its coherency to the
surface zonal winds and sea surface height in the equatorial Pacific Ocean.
The source of the data used in this study includes near-bottom current
measured by Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) 75 kHz in a mooring at
the depth 724 m (part of INDOMIX program) from July 2010 to December 2012
(± 2.5 years), wind data from the European Center for Medium Range Forecast
(ECMWF) and high sea level anomaly data (sea surface height anomaly) from
Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data (AVISO).
Bandpass filter analysis used for filtering signals on ranges period intraseasonal (20-60 day). Spectrum density of energy analysis used to determine
period fluctuations that its energy significant of near-bottom current and surface
wind datas. Continuous wavelet analysis used to represent signals on time span
scale intra-musiman. Cross correlation analysis is used to reveal the correlation
between near-bottom current, wind surface and high the sea level. Data were
analyzed by using Matlab 2010b software and Ferrets version 6.0.

It was shown that the near-bottom mean flow is northwestward with
magnitude exceeding 40 cm/s. It is probably due to the position of mooring near
the Halmahera slope. The distribution of sea currents were expected to be
influenced by New Guinea Coastal Under Current (NGCUC) and South
Equatorial Current (SEC) were northwestward throughout the year.
On intra-seasonal scale, power spectral energy density of current peaks at 14,
21, 23 and 27 days periods.This significant period is expected to be influenced by
tide at dominant components lunar monthly (MM) and diurnal fortnightly (MF).
Moreover, 27 days periods is expected to be driven by remotely equatorial zonal
winds through the propagation of Rossby wave in Pacific Ocean.
Cross-correlation between the observed currents and the surface zonal wind
suggests that the sea currents variability on these periods was significantly
coherent with equatorial Pacific zonal wind in the area of 180o E and 160o W. It
was also consistent with westward propagation of Rossby wave from sea surface
height data. Intra-seasonal variability (20-60 periods) of near-bottom current in
Halmahera Sea was probably controlled by remote forcing of equatorial zonal
winds through the propagation of Rossby wave.
Keywords: Moored current measurement, equatorial zonal winds, cross power
spectral density analysis, Halmahera Sea.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

VARIABILITAS INTRA-MUSIMAN ARUS DEKAT-DASAR
DI LAUT HALMAHERA

MARLIN CHRISYE WATTIMENA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Kelautan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji Luar Komisi Pembimbing Pada Ujian Tesis : Dr. Ir. John I. Pariwono

PRAKATA
Tiada kata yang patut diucapkan selain puji syukur kepada Tuhan Yesus,
karena atas hikmat, kasih dan penyertaanNya, maka penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis dengan judul, ―Variabilitas Intra-Musiman Arus Dekat-Dasar di
Laut Halmahera‖. Terselesainya penulisan tesis ini, tidak terlepas dari kontribusi
berbagai pihak. Perkenankanlah penulis menghanturkan ucapan terima dan
penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Bapak Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS selaku ketua komisi pembimbing dan
Bapak Prof Dr Ir Mulia Purba, MSc selaku anggota komisi pembimbing atas
bimbingan dan pengarahannya kepada penulis dalam penulisan tesis.
2. Bapak Dr. Ir. John I. Pariwono, atas kesediaannya menjadi dosen penguji luar
komisi pada ujian tesis untuk menjadikan tesis ini lebih baik.
3. Ibu Dr Ir Neviaty P. Zamany, MSc selaku ketua program studi Ilmu Kelautan

Sekolah Pascasarjana IPB yang telah memberikan masukan dan dorongan
moril.
4. Ariane Koch-Larrouy dan Program Internal Tides and Mixing in the
Indonesian Througflow (INDOMIX) atas bantuan data yang dipakai untuk
diteliti sebagai tesis.
5. Kedua orang tua tercinta Papa Ulis dan Mama Yul, serta kedua adik tersayang
Jun dan Ian.
6. Rekan-rekan IKL 2011, IKL 2012, Laboratorium Oseanografi Fisika dan
Laboratorium Pemrosesan Data, atas bantuan dan kerjasamanya selama ini.
7. Rekan-rekan di kosan Malibu dan Persekutuan Mahasiswa Maluku
(PERMAMA) di Bogor.
8. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna. Semoga karya
ilmiah ini membawa manfaat bagi seluruh civitas IPB khususnya dan masyarakat
Indonesia umumnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, 15 Desember 2014

Marlin Chrisye Wattimena

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

iv

DAFTAR GAMBAR

iv

DAFTAR LAMPIRAN

iv

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Hipotesis

1
1
2
4
4

TINJAUAN PUSTAKA
Variabilitas Intra-musiman di Perairan Indonesia
Karakteristik Massa Air di Perairan Halmahera

4
4
6

METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Sumber Data
Prosedur Analisis Data

7
7
8
9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Umum Arus Dekat Dasar di Laut Halmahera
Berdasarkan Time Domain
Variabilitas Arus Dekat Dasar
Spektrum Densitas Energi Variabilitas Arus Intra-Musiman
Korelasi Silang Arus Dekat Dasar dengan Angin Zonal
di Ekuator Barat Pasifik

14
17
18
22

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran

28
28
28

DAFTAR PUSTAKA

28

LAMPIRAN

31

RIWAYAT HIDUP

34

DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian
2 Data deret waktu vektor kecepatan dari hasil mooring arus yang
ditempatkan di pintu masuk Laut Sulawesi..
3 Peta lokasi penelitian
4 Peta lokasi data angin ECMWF
5 Bagan alir pengolahan data arus
6 Sebaran temporal amplitudo kecepatan arus dekat-dasar
di Laut Halmahera
7 Plot vektor arus yang ditampilkan setiap satu tahun
8 Power spektrum wavelet
9 Grafik sebaran temporal kecepatan arus intra-musiman
10 Grafik vektor (Stick plot) kecepatan arus periode intra-musiman
11 Spektrum densitas energi arus dekat-dasar periode intra-musiman
12 Countinues wavelet transform (CWT) periode intra-musiman
13 Sebaran temporal kecepatan angin zonal periode intra-musiman
14 Koherensi angin zonal ekuator dan arus mooring dengan metode FFT
15 Wavelet Transform Coherence (WTC) angin zonal 180º BT dan 160º BB
dengan arus zonal dan arus meridional
16 Koherensi arus mooring dengan angin zonal secara global
di sepanjang ekuator barat Samudera Pasifik 27
17 Diagram Hovmöller dari bandpass filter SSHA
di Samudera Pasifik sepanjang 6.5°S - 3°S

3
8
10
11
12
15
16
18
19
20
21
22
24
25
26
27
28

DAFTAR TABEL
1 Tabel deskripsi statistik arus total dari data deret waktu arus zonal
dan arus meridional selama periode mooring (Juli 2010 – Des 2012)
2 Tabel deskripsi statistik arus bulanan dari data deret waktu arus
zonal dan arus meridional
3 Periode dan Spektrum Energi Signifikan Arus Komponen Zonal
dan Meridional dekat-dasar (724 m) di Laut Halmahera
4 Korelasi silang antara angin zonal dan arus mooring dengan metode FFT

15
16
21
25

DAFTAR LAMPIRAN
1 Konfigurasi RDI ADCP 75kHz workhorse
2 Script program Transformasi Wavelet Kontinyu (CWT)

31
31

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Interaksi laut dan atmosfer memainkan peran penting dalam membentuk
iklim dan variasinya. Pada skala ruang, perairan Indonesia dan sekitarnya dapat
dipengaruhi satu atau lebih fenomena dengan siklus waktu yang bervariasi
meliputi siklus semi harian (semidiurnal), siklus harian (diurnal), siklus intramusiman (intraseasonal), siklus musiman (seasonal), siklus semi tahunan
(semiannual), siklus tahunan (annual) dan siklus antar tahunan (interannual).
Fenomena yang dominan mempengaruhi variabilitas laut-atmosfer di wilayah
Asia Tenggara dan sekitarnya yang didalamnya meliputi Indonesia adalah Muson,
Dipole Mode (DM) dan El Nino Southern Oscillation (ENSO) dengan siklus
waktu dari musiman sampai antar tahunan (Annamalai et al., 2010).
Variabilitas intra-musiman atau intra-seasonal variability (ISV) yang juga
dikenal sebagai Madden-Julian Oscillation (MJO) dijelaskan oleh Madden and
Julian (1971,1972) dan banyak peneliti lainnya setelah itu. Osilasi intra-musiman
memiliki periode osilasi dengan kisaran 20-60 hari. Osilasi dengan siklus intramusiman dapat mendeteksi fenomena MJO yang lebih berperan dalam
mempengaruhi variabilitas cuaca dalam skala lokal. Deskripsi tentang variabilitas
intra-musiman di sekitar wilayah perairan Indonesia sangat kompleks oleh karena
beberapa alasan. Pertama, wilayah perairan Indonesia merupakan wilayah dimana
MJO memiliki sinyal angin permukaan yang terkuat. Kedua, perairan Indonesia
berada di wilayah ekuator dan gelombang panjang mengakibatkan sirkulasi lautan
dengan angin sebagai penyebab gaya permukaan. Ketiga, adanya kompleksitas
geometri garis pantai di wilayah perairan Indonesia ketika berinteraksi dengan
aliran yang berubah secara musiman (Qiu et al., 1999).
Beberapa peneliti sebelumnya telah mengkaji variabilitas intra-musiman
baik yang ditemukan pada lapisan di bawah permukaan sampai di dekat-dasar
perairan (Han et al., 2001; Sengupta et al., 2001; Masumoto et al., 2005; Waliser,
2005, Iskandar, 2006). Variabilitas ini juga telah diamati di berbagai lokasi di
sekitar laut Indonesia. Hasil variasi yang diamati di lokasi tersebut memiliki
periode gelombang yang sama berkisar antara 30-85 hari, namun mekanisme gaya
pembentuk dapat melibatkan dinamika proses yang berbeda. Qui et al. (1999),
meneliti tentang variabilitas intra-musiman arus zonal di Samudera Hindia
Ekuator dengan menggunakan serangkaian percobaan model yang
menitikberatkan pada geometri pantai dan kekuatan angin permukaan. Hasil
percobaan menunjukkan bahwa variasi 50 hari teramati di pintu masuk Laut
Sulawesi dan merupakan resonansi gelombang Rossby. Susanto et al. (2000),
juga mengungkapkan bahwa dari data paras laut dan mooring memperlihatkan
adanya variabilitas intra-musiman yang ditandai dengan periode 48-62 hari yang
berhubungan dengan gelombang Rossby dari Samudera Pasifik yang merambat
melalui Laut Sulawesi.
Peranan Arus Lintas Indonesia (ARLINDO) penting dalam perkembangan
iklim dunia (Gordon et al., 2010). Rute, asal massa air dan volume transpor
ARLINDO menjadi bahan penelitian menarik baik bagi peneliti Indonesia

2
maupun peneliti berbagai negara. Hasil mooring ekspedisi program International
Nusantara Stratification and Transport (INSTANT) tahun 2004 - 2006 di
beberapa lintasan ARLINDO menemukan adanya ketidakseimbangan antara
rerata volume transpor dari ARLINDO (Gordon et al., 2010).
Laut Halmahera memiliki massa air yang berbeda dengan perairan wilayah
Indonesia lainnya karena dipengaruhi oleh dinamika Perairan Tropis Pasifik Barat,
keberadaan arus ekuatorial dan kolam air hangat yang memberikan pengaruh
besar terhadap interaksi laut-atmosfer. Kolam air hangat (warm water pool)
disebabkan oleh adanya angin pasat bertiup sepanjang tahun yang menyeret massa
air hangat ke tropis barat Samudera Pasifik, yang mencakup perairan Halmahera
dan Utara Papua New Guinea. Wilayah perairan ini juga mempunyai dinamika
arus yang kompleks yang kemungkinan disebabkan oleh bentuk geometri dan
topografi yang juga kompleks. Ada beberapa arus yang berperan dalam
mentranspor massa air di daerah ini antara lain Arus Mindanao (MC), New
Guinea Coastal Current (NGCC), New Guinea Coastal Undercurrent (NGCUC),
North Pacific Counter Current, Halmahera Eddy, dan Mindanao Eddy (Fine et al.,
1994; Cresswell, 2001; Kashino et al., 2007).
Posisi Laut Halmahera diperkirakan cukup strategis dan berperan penting
dalam mendeteksi fenomena-fenomena yang muncul akibat adanya dinamika lautatmosfer maka dipilihlah perairan ini sebagai lokasi penambatan mooring
Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) di kedalaman ± 750 m pada kegiatan
pelayaran Internal Tides and Mixing in The Indonesian Throughflow (INDOMIX)
untuk mengukur transpor ARLINDO yang melalui lintasan timur. Mooring
ditambatkan dari Juli 2010 hingga Desember 2012 sehingga diperoleh data arus
secara deret waktu dalam rentang waktu ± 2,5 tahun. Hasil ekspedisi ini
mengungkapkan adanya fluktuasi arus dalam skala periode intra-musiman,
musiman dan antar-tahunan (Atmadipoera et al., 2013).
Berdasarkan hasil penelitian tersebut di atas, maka penelitian ini perlu
dilakukan untuk mengkaji variabilitas intra-musiman dari arus dekat-dasar di Laut
Halmahera. Selain itu, penelitian sebelumnya terkait osilasi intra-musiman lebih
banyak dilakukan pada perairan-perairan yang berbatasan dengan Samudera
Hindia dimana adanya perambatan gelombang Kelvin sebagai faktor penyebab
fluktuasi lewat mekanisme penggerak jarak jauh (remote forcing) dari angin
permukaan. Fokus dari penelitian ini adalah mengkaji variabilitas intra-musiman
arus dekat-dasar (kedalaman 724 m) di Laut Halmahera.

Perumusan Masalah
Keberadaan Laut Halmahera yang merupakan jalur masuk rute timur dari
Arlindo serta dipengaruhi oleh dinamika Pasifik Barat, keberadaan sistem arus
ekuatorial dan kolam air hangat (warm water pool) memberikan pengaruh yang
besar terhadap interaksi laut-atmosfer. Sebagaimana telah dikemukakan bahwa
letak keberadaan Laut Halmahera yang cukup strategis dimana merupakan salah
satu jalur lintasan yang dilewati aliran ARLINDO dan berperan penting dalam
mendeteksi fenomena-fenomena yang muncul akibat adanya dinamika lautatmosfer yang bervariasi baik dalam skala ruang maupun waktu, termasuk
didalamnya skala variasi intra-musiman. Secara teoritis, variabilitas intra-

3
musiman (ISV) dari permukaan hingga sirkulasi laut dapat dipengaruhi oleh
beberapa proses dinamis yaitu pertubasi angin langsung, pertubasi angin jarak
jauh melalui waveguide, instabilitas arus dan resonansi karena geometri pantai.
Dari penelitian ini, masalah yang akan dikaji adalah bagaimana variabilitas
intra-musiman arus dekat-dasar (±724 m) yang terjadi di Laut Halmahera serta
bagaimana pengaruh gaya pengerak (dalam hal ini diduga adanya pengaruh
pasang surut atau propagasi gelombang Rossby lewat angin zonal ekuator sebagai
penggerak jarak jauh) yang mengakibatkan adanya variabilitas arus intra-musiman
arus dekat-dasar dan korelasi antara arus dekat-dasar dengan angin permukaan
serta tinggi muka laut di sepanjang Ekuator Barat Samudera Pasifik. Secara
skematik, sistematika permasalahan dan proses penyelesaian masalah untuk
mencapai tujuan penelitian disajikan pada Gambar 1.
Laut Halmahera
Data mooring
Arus dekat dasar
rataan harian

Data angin
permukaan

Data SSHA

Bandpass filter 20-60 hari

Analisis FFT (spektrum
densitas energi) dan Analisis
wavelet (Transformasi
wavelet kontinyu)

Analisis korelasi silang (cross spectral analysis)
 arus-dalam dengan angin permukaan
(komponen zonal)
 Diagram hovmὃller SSHA

Osilasi intraseasonal arus-dalam
(20-60 hari)

Variabilitas intra-musiman (ISV) arus-dalam dan
mekanisme penggerak (forcing) pembentukannya

Gambar 1

Sistematika permasalahan dan proses penyelesaian masalah untuk
mencapai tujuan penelitian

4

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini yaitu:
a. Mengkaji karakteristik arus dekat-dasar.
b. Mengkaji variabilitas arus dalam skala waktu intra-musiman.
c. Mengkaji hubungan koherensi variabilitas arus dekat-dasar dengan angin zonal
dan SSHA di ekuator Pasifik yang diduga sebagai faktor penyebab fluktuasi.

Hipotesis
Variabilitas arus di suatu lokasi perairan dapat digerakkan oleh gaya (angin
permukaan) secara jarak jauh (remote forcing). Variabilitas intra-musiman arus
dekat-dasar (pada kedalaman ± 724m) di Laut Halmahera diduga dipengaruhi oleh
dinamika pasang surut, New Guinea Coastal Under Current (NGCUC) dan
propagasi vertikal gelombang Rossby Ekuator yang digerakkan secara jarak jauh
(remote forcing) oleh angin zonal permukaan di sepanjang ekuator Samudera
Pasifik.

TINJAUAN PUSTAKA
Variabilitas Intra-Musiman di Perairan Indonesia
Perairan Indonesia sebagai jalur penghubung antara Samudra Pasifik dan
Samudera Hindia menyebabkan masuknya air Samudera Pasifik ke Samudera
Hindia yang akan berimplikasi terhadap neraca bahang (heat) dan fluks air tawar
bukan saja pada skala regional tetapi juga global. Ada dua hal penting yang perlu
diketahui dalam dinamika atmosfer-lautan yang merupakan potensi utama dalam
menentukan karakter lautan itu sendiri. Pertama, perlu dipahami bahwa dinamika
di laut sangat dipengaruhi oleh adanya sirkulasi laut global yang melalui wilayah
Indonesia. Kedua, adanya sirkulasi atmosfer yang bersifat musiman sehingga
terjadi sirkulasi yang terus-menerus sepanjang tahun secara bolak balik.
Hasil-hasil penelitian terbaru menunjukkan bahwa variabilitas intramusiman arus di permukaan berkaitan dengan iklim pada daerah tersebut. Waliser
et al. (2004), menunjukkan bahwa angin sebagai pengerak arus intra-musiman
membuat kontribusi yang signifikan terhadap transport panas di laut dan
keseimbangan panas di atas permukaan laut. Penelitian lain mengungkapkan
bahwa variabilitas intra-musiman mempengaruhi distribusi suhu Samudera Hindia
pada skala waktu lebih lama (Schiller and Godfrey, 2003; Waliser et al., 2004;
Sengupta et al., 2004; Han, 2005). Selain itu juga, variabilitas intra-musiman dari
angin zonal dan arus dipengaruhi oleh variasi skala musiman dari atmosfer dan
laut tropis (Senan et al., 2003). Hasil observasi dan model menunjukkan bahwa
variabilitas angin, arus, dan suhu permukaan laut di Samundera Hindia

5
berlangsung selama periode 10-60 hari (Sengupta et al., 2001) yang melibatkan
interaksi udara-laut (Zheng et al., 2004).
Variabilitas intra-musiman di permukaan laut, suhu permukaan laut, dan
arus di bawah permukaan laut baru-baru ini telah diamati di berbagai lokasi di
sekitar laut Indonesia. Hasil variasi sementara yang diamati di lokasi tersebut
memiliki periode gelombang yang sama berkisar antara 30 - 85 hari dengan
mekanisme gaya pengerak dapat melibatkan dinamika proses yang berbeda.
Di wilayah perairan Indonesia, Ffield dan Gordon (1996) menganalisis
data SST mingguan dan menemukan perubahan SST yang dominan pada
frekuensi sinyal intra-musiman sekitar 60 hari. Sinyal 60 hari dapat dideteksi di
hampir semua subregional dari lautan Indonesia. Hal ini membuktikan bahwa
periodisitas 60 hari merupakan periode harmonik dari sinyal pasang surut bulanan
atau mencerminkan fenomena atmosfer Osilasi Madden-Julian (MJO).
Variabilitas intra-musiman juga telah terdeteksi pada pintu keluar Arlindo
ke Samudera Hindia. Dari mooring current meter yang ditempatkan di Selat
Timor, Molcard et al. (1996) mengamati adanya variabilitas arus dengan periode
gelombang berkisar antara 20 - 60 hari dan kemudian dianalisis dengan
menggunakan Fungsi empiris ortogonal (EOF) dimana mengungkapkan bahwa
sebagian besar variabilitas 20 - 60 hari ditemukan berada pada kedalaman diatas
500 m di laut.
Arief dan Murray (1996) menganalisis data tinggi paras laut di sepanjang
pantai Jawa menunjukkan adanya sinyal intra-musiman dalam 40 - 60-hari. Hasil
analisis lag regresi, variabilitas yang diamati menunjukkan karakteristik
baroklinik gelombang Kelvin yang berasal dari ekuator Samudera Hindia dan
memiliki dampak langsung pada aliran keluar dari ARLINDO yang diamati di
Selat Lombok.
Sinyal intra-musiman dari 40 - 60 hari juga hadir dalam beberapa model
simulasi yang berfokus pada kedua sirkulasi lautan global atau daerah sirkulasi di
batas bagian barat Pasifik ekuator dan kepulauan Indonesia. Misalnya, Ponte and
Gutzler (1992), Semtner and Chervin (1992), menemukan keberadaan energi
osilasi 40-60 hari di Pasifik Barat ekuator dan Samudera Hindia bagian timur
ekuator. Penelitian terutama berkaitan dengan perubahan frekuensi rendah
(tahunan ke antartahunan) dari sirkulasi laut.
Pengakuan bahwa ARLINDO tidak hanya penting untuk keseimbangan
panas dan air tawar di Samudra Hindia, tetapi juga memainkan peran penting
dalam sirkulasi termoklin secara global (Godfrey and Golding, 1981; Piola and
Gordon, 1984; Gordon, 1986; Broecker, 1991). Penelitian sebelumnya dengan
observasi langsung, model numerik dan teori – teori penelitian yang ada masih
difokuskan pada volume transpor dari ARLINDO dalam rentang fluktuasi
musiman sampai tahunan. Variabilitas di lintasan ARLINDO dengan skala waktu
intra-musiman sampai sekarang kurang mendapat perhatian. Mengingat dangkal
kedalaman air dan geometri pantai Indonesia yang rumit, fluktuasi jangka pendek
arus cenderung menjadi penting untuk pencampuran dan transformasi massa air
pada daerah ARLINDO. Penelitian dari mooring current meter di pintu masuk
Samudera Pasifik tepatnya di Laut Sulawesi sekitar 4.08N, 127.58E, Watanabe et
al. (1997) dan Kashino et al. (1999), mengamati variasi 50 - 60 hari yang kuat di
Mindanao sebelum memasuki Laut Sulawesi dan membentuk rute barat dari
Arlindo (Ffield and Gordon, 1992). Variabilitas intra-musiman yang diamati pada

6
kedalaman 350 m, tetapi juga terdeteksi hingga kedalaman 550 m, dan bertahan
sepanjang periode 14 bulan pengukuran mooring (Gambar 2). Sangat menarik
untuk dicatat bahwa varabilitas intra-musiman yang diamati memiliki fase yang
berlawanan antara dua kedalaman, menunjukkan sifat baroklinik dari sinyal intramusiman.

Gambar 2

Vektor kecepatan arus dari data deret waktu hasil mooring yang
ditempatkan di pintu masuk Laut Sulawesi (4.08N, 127.58E). (a)
vektor kecepatan arus di kedalaman 350 m dan 550 m; (b) Vektor
kecepatan arus hasil bandpass filter 30-120 hari; Watanabe et al.
(1997).

Karakteristik Massa air di Perairan Halmahera
Perairan Indonesia terletak di antara Samudera Pasifik dan Hindia. Massa
air dari Pasifik masuk dan menyebar di perairan Indonesia sebelum mengalir
keluar Indonesia (Wyrtki, 1956). ARLINDO merupakan suatu aliran penting
dalam mentransfer signal iklim dan anomalinya di seluruh samudera dunia.
Bahang dan massa air dengan salinitas rendah yang dibawa oleh ARLINDO
diketahui mempengaruhi perimbangan kedua parameter pada basin di kedua
samudera (Sprintall et al., 2004).
Ada Empat jenis massa air Pasifik telah diketahui dan menyebar pada
lapisan termoklin dan lapisan dalam, yaitu massa air North Pacific Subtropical
Water (NPSW) dan North Pacific Intermediate Water (NPIW) yang merupakan
massa air yang dibawa oleh Arus Mindanao dan arus North Equatorial Current
(NEC), massa air South Pacific Subtropical Water (SPSW) dan South Pacific
Intermediate Water (SPIW) yang merupakan massa air yang dibawa oleh arus
New Guinea Coastal Current (NGCC) dan arus South Equatorial Current (SEC)

7
(Tomczak and Godfrey, 1994; Lukas et al., 1996). NPSW adalah massa air dari
Pasifik utara yang bergerak ke arah selatan dan masuk ke Laut Sulawesi pada
lapisan dangkal (lapisan termoklin); SPSW yaitu massa air dari Pasifik Selatan
yang bergerak ke arah Laut Halmahera lewat perairan pantai utara Pulau Papua di
lapisan dangkal (lapisan termoklin). Keberadaan massa air tersebut diindikasikan
oleh salinitas maksimum (Smaks). Di bawah lapisan salinitas maksimum (NPSW)
terdapat lapisan massa air NPIW yaitu massa air dari Pasifik utara yang bergerak
ke arah selatan dan masuk ke Laut Sulawesi pada lapisan dalam; SPIW adalah
massa air dari Pasifik selatan yang bergerak ke arah Laut Halmahera lewat utara
Pulau Papua terletak di lapisan dalam (Wyrtki, 1962) dan (Ffield, 1994).
Laut Halmahera yang merupakan bagian dari Samudera Pasifik ekuator
bagian barat mempunyai peran penting sebagai pintu gerbang ARLINDO yang
merupakan bagian dari sirkulasi termohalin global "great ocean conveyer belt".
Daerah ini juga mempunyai dinamika arus yang kompleks, hal ini kemungkinan
disebabkan oleh bentuk geometri dan topografi yang kompleks serta adanya
pengaruh angin monsun Asia yang mempunyai variabilitas yang tinggi. Ada
beberapa arus yang berperan dalam mentranspor massa air di daerah ini, arus-arus
tersebut yaitu Arus Mindanao (MC), New Guinea Coastal Current (NGCC), New
Guinea Under Current (NGCUC), North Pacific Counter Current, Halmahera
Eddy, dan Mindanao Eddy. Daerah ini disebut sebagai "the water mass cross
roads" karena adanya pertemuan massa air dari Pasifik Selatan dan Pasifik Utara.
Massa air dari Pasifik Utara dibawa oleh Arus Mindanao, sedangkan Massa air
dari Pasifik Selatan dibawa oleh NGCC yang bergerak menyusuri pantai New
Guinea menuju perairan Halmahera.

METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian yang dikaji adalah daerah perairan Halmahera dengan satu
titik mooring pada 0°04.066’ N - 129°12.4’ E, dengan jarak 12 km dari Pulau
Gebe (bagian ujung tenggara kaki Pulau Halmahera) seperti pada Gambar 3.
Proses pengolahan dan analisis data dilakukan pada bulan Agustus hingga
Desember 2013 bertempat di Laboratorium Oseanografi Fisika, Departemen Ilmu
dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian
Bogor.

8

Gambar 3

Lokasi Penelitian; A. Peta lokasi mooring; B. Topografi lokasi
mooring (titik merah merupakan lokasi mooring).

Data
Sumber data yang digunakan dalam penelitian ini meliputi data arus hasil
mooring ADCP yang merupakan bagian dari program INDOMIX selama ± 2,5
tahun dari Juli 2010 - Desember 2012, data angin dari European Center for
Medium Range Forecast (ECMWF) dan data anomali tinggi muka laut (sea
surface height anomaly) dari Archiving, Validation and Interpretation of Satellite
Oceanographic data (AVISO).

9
Data arus yang digunakan diperoleh dari hasil mooring RD Instrument
Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) Workhorse 75-kHz yang merupakan
bagian dari program Internal Tides and Mixing in The Indonesian Throughflow
(INDOMIX) dan ditempatkan di kedalaman ± 750 m, selama ± 2,5 tahun dari
Juli 2010 – Desember 2012. ADCP mengukur kecepatan arus dari permukaan
hingga dasar setiap satu jam. Data yang dipakai pada penelitian ini adalah data
pada bin 1 (dekat-dasar, kedalaman 724 m). Data arus ini terdiri dari komponen
(timur-barat) dan (utara-selatan) dengan satuan m/s.
Data angin yang digunakan bersumber dari ECMWF dengan cangkupan
wilayah 10° LU – 10° LS dan 129°BT – 160°BB dan merupakan kecepatan angin
rataan harian selama 2010-2012 dengan satuan m/s yang terdiri dari komponen
angin zonal
dan meridional
. Data angin ini diukur pada ketinggian
referensi 10 meter di atas permukaan laut dengan resolusi spasial sebesar 1,5° x
1,5° dan digunakan untuk melihat korelasi antara indikator laut dan atmosfer dan
melihat lokasi munculnya faktor penggerak osilasi intra-musiman. Data dapat
diakses melalui situs http://data-portal.ecmwf.int/data/d/interim_full_daily/.
Data tinggi muka laut (SSHA) yang digunakan bersumber dari AVISO - SSH
yang merupakan gabungan produk altimetri dari beberapa satelit. Data TML
merupakan data harian selama juli 2010 – Desember 2012 dengan resolusi spasial
1/4°. Data dapat diakses melalui situs http://www.aviso.oceanobs.com/en/data
/products/ index.html.

Prosedur Analisis Data
Analisis variabilitas intra-musiman dari arus dekat-dasar di Laut Halmahera
menggunakan metode Fast Fourier Transform (FFT) dan analisis wavelet
menggunakan Matlab versi 2010b. Arus dalam rentang intra-musiman dibuat
spektrum densitas energi pada FFT dan Continous Wavelet Transform (CWT)
pada wavelet. Korelasi silang (Cross Spectral Analysis) dengan menggunakn
metode FFT dan Wavelet Transform Coherence (WTC) pada wavelet dilakukan
terhadap arus dekat-dasar dan angin permukaan di sepanjang ekuator Pasifik
dengan bantuan perangkat Matlab versi 2010b dan Ferret versi 6.0.
Metode Pengolahan Data Arus
Data arus rataan harian terdiri dari komponen zonal (u) dan meridional (v).
Dari komponen zonal dan meridional tersebut akan didapatkan vektor arus yang
menunjukkan arah dan kecepatan dari arus dekat-dasar. Sebaran temporal arus
dekat-dasar akan ditampilkan dalam bentuk stickplot. Pembuatan stickplot arus
dan angin ini menggunakan perangkat lunak Matlab versi 2010b. Kemudian data
harian arus-dalam itu selanjutnya dengan menggunakan bandpass filter difilter
pada periode intra-musiman (ISV) dengan rentang periode 20 – 60 hari.
Data yang difilter kemudian dianalisis dengan FFT untuk melihat spektrum
densitas energi (auto spectrum) untuk mengetahui frekuensi/periode fluktuasi
dengan energi yang signifikan dan nilai densitas energi dari data arus yang
digunakan. Setelah itu kemudian dilanjutkan dengan analisis transformasi wavelet
kontinyu untuk mengetahui waktu terjadinya siklus yang dominan pada selang

10
kepercayaan 95%. Metode pengolahan data arus disajikan pada bagan alir
(Gambar 4).
Data harian

Penapisan data: Bandpass
filter (20-60 hari)

Analisis wavelet:
Transformasi
wavelet kontinyu

Analisis FFT: Spektrum
densitas energi

Analisis variabilitas intra-musiman
(intraseasonal)
Gambar 4 Bagan alir pengolahan data arus

Penapisan Data
Proses penapisan data bertujuan untuk memisahkan fluktuasi dengan
frekuensi yang berbeda (frekuensi tinggi dan frekuensi rendah) dalam data
sehingga diperoleh data sesuai dengan fluktuasi dengan frekuensi yang diinginkan
(Emery and Thamson, 1998). Pada penelitian ini karena yang difokuskan
hanyalah periode intra-musiman (ISV) dengan fluktuasi 20-60 hari maka
digunakanlah filter bandpass. Filter bandpass yang digunakan adalah bandpass
butterworth. Dimana filter bandpass melemahkan frekuensi rendah dan tinggi,
tetapi tetap berada pada sebuah band dengan rentang frekuensi tengah, sehingga
diperolehlah data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data dengan
fluktuasi frekuensi tengah pada rentang 20-60 hari. Proses penapisan data pada
rentang periode 20-60 hari berlaku pada data arus dekat-dasar dan angin
permukaan.
Analisis FFT
Salah satu metode yang banyak digunakan untuk analisis deret waktu adalah
Fast Fourier Transform (FFT) yang menggambarkan frekuensi dan periode dari
suatu fluktuasi. Analisis FFT terdiri atas spektrum densitas energi (auto spectrum)
dan korelasi silang antara variabel-variabel yang diduga berpengaruh terhadap
suatu variabilitas atau fenomena yang ingin diketahui.
Spektrum Densitas Energi
Spektrum densitas energi digunakan untuk mengetahui periode fluktuasi yang
energinya signifikan dari data arus dekat-dasar dan data angin permukaan.
Spektrum densitas energi dianalisis dengan menggunakan perangkat lunak Matlab

11
versi 2010b. Dalam metode Fast Fourier Transform (FFT), komponen fourier
(X(fk)) yang diberikan oleh (Bendat and Piersol, 1971) :
�

dimana:
X(fki)
N
i
t

�−1
=0

= ∆

exp −i2πkt N ........................................... (1)

= komponen Fourier dari data deret waktu ( ) pada frekuensi ke-k (fk);
= jumlah data; Δt adalah selang waktu pengambilan data (1 hari);
= −1 (bilangan imajiner);
= 0, 1, 2,…., N.

Nilai spektrum densitas energi dari data arus dekat-dasar ditentukan dengan
menggunakan rumus (Bendat dan Piersol, 1971) :

=
dimana:

2∆
�

X(

2

�

) ............................................................................ (2)

Sx(fk) = nilai densitas energi satu rekaman data deret waktu pada frekuensi
ke- k (fk);
X(f(k)) = komponen Fourier dari data deret waktu ( ) pada frekuensi ke-k(fk);
Δt
= selang waktu pengambilan data (1 hari);
N
= jumlah data.
Korelasi Silang
Korelasi silang digunakan untuk melihat apakah ada hubungan antara
fluktuasi dua parameter. Komponen yang diperlukan dalam analisis ini adalah
variabel (x) sebagai variabel bebas dan variabel (y) sebagai variabel tidak bebas.
Variabel (x) merupakan peubah yang menjelaskan variabel (y) dan sebaliknya
variabel (y) adalah peubah yang dijelaskan oleh variabel (x) (Emery dan Thomson,
1998). Analisis korelasi silang yang dilakukan yaitu antara parameter arus-dalam
dengan komponen angin zonal di lapisan permukaan.
Spektrum korelasi silang terdiri dari spektrum densitas energi, koherensi dan
beda fase. Nilai koherensi yang tinggi menunjukkan hubungan yang erat antara
parameter arus-dalam dengan komponen angin zonal. Beda fase menunjukkan
informasi mengenai perbedaan waktu antara kedua periode fluktuasi. Beda fase
positif menandakan bahwa fluktuasi peubah (x) mendahului fluktuasi peubah (y)
dan sebaliknya jika beda fase negatif menandakan bahwa fluktuasi peubah (y)
mendahului fluktuasi peubah (x). Analisis korelasi silang dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak Matlab 2007b. Dimulai dengan menghitung
spektrum densitas energi dengan menggunakan persamaaan yang ditulis oleh
Bendat dan Piersol (1971) sebagai berikut :
�

=

2∆
�

�

∗ ( � ) ........................................... (3)

12

dimana:
Sxy (fk)
Sxy(fk)
fk
k
X (fk)
Y (fk)
Δt
N

= spektrum densitas energi silang pada frekuensi ke-k (fk)
= spektrum densitas energi silang pada frekuensi ke-k (fk)
= k/Nh,
= 0, 1, 2,..., N-1
= komponen fourier dari data deret waktu (xt)
= komponen fourier dari data deret waktu (yt)
= selang waktu pengambilan data (1 hari)
= jumlah data

Untuk nilai koherensi kuadrat dihitung dengan menggunakan persamaan
yang ditulis oleh Bendat dan Piersol (1971) yaitu:

�

2

�

Dimana:

=

(
(

�)

�)

(

2
�)

(4)

γ2xy(fk) = nilai koherensi pada frekuensi ke-k (fk)
Sxy (fk) = spektrum densitas energi silang pada frekuensi ke-k (fk)
Sx (fk) = spektrum densitas energi dari komponen fourier X(fk) pada
frekuensi ke-k (fk)
Sy (fk) = spektrum densitas energi dari komponen fourier Y(fk) pada
frekuensi ke-k (fk)
Beda fase dihitung dengan persamaan yang ditulis oleh Bendat dan Piersol
(1971) yaitu :
�

Dimana:

= tan−1

(
�

(

�)

�)

(5)

θxy
= beda fase pada frekuensi ke-k (fk) dalam arctan
Qxy(fk) = bagian imaginer dari Sxy(fk)
Cxy(fk) = bagian nyata dari Sxy(fk)
Analisis Wavelet
Transformasi wavelet merupakan pengembangan dari transformasi fourier.
Analisis wavelet menurut Torrence and Compo (1998) merupakan upaya
mendekomposisi deret waktu ke dalam ruang waktu-frekuensi secara simultan.
Analisis wavelet yang digunakan adalah Morlet mother. Kelebihan dari analisis
wavelet yaitu dapat mendeteksi fluktuasi-fluktuasi periodik yang bersifat transient,
serta dapat menggambarkan proses dinamik nonlinear komplek yang diperlihatkan
oleh interaksi gangguan dalam skala ruang dan waktu. Analisis wavelet yang

13
dilakukan berupa Continous Wavelet Transform (CWT) dan Wavelet Transform
Coherence (WTC).
Transformasi Wavelet Kontinyu (CWT)
Transformasi wavelet adalah suatu transformasi yang bertujuan
merepresentasikan sinyal ke dalam fungsi frekuensi terhadap waktu, sehingga
hasil akhir yang diperoleh adalah dapat diketahui perubahan waktu dan frekuensi
secara bersamaan dari suatu data deret waktu (Torrence and Compo, 1998).
Penggunaan tranformasi wavelet untuk mengetahui waktu terjadinya siklus yang
dominan pada selang kepercayaan 95%. Fungsi transformasi Morlet atau biasa
disebut transformasi wavelet kontinyu (continuous wavelet transform atau CWT),
merupakan salah satu fungsi wavelet yang sering digunakan dengan
persamaannya adalah sebagai berikut:

=

−1
4

� 0

−1
2

2

.............................................................. (6)

Dimana, 0 adalah frekuensi tanpa unit dan adala waktu tanpa unit.
Analisis wavelet pada prinsipnya merupakan bandpass filter yang dikelompokkan
kedalam data deret waktu dengan skala (s), sehingga = s.t dan dinormalkan
kedalam satuan energi.
Pada tepian data deret waktu (awal dan akhir data deret waktu), fungsi
wavelet tidak benar-benar terlokalisasi sehingga dikenal istilah daerah Cone of
Influence (COI) dimana pada COI hasil analisis wavelet tidak tepat digunakan
untuk menginterpretasikan frekuensi data deret waktu. COI terjadi pada batas
dengan nilai e-2 dari tepian hasil penapisan bandpass (Torrence and Compo,
1998).
Wavelet Transform Coherence (WTC)
Wavelet Transform Coherence (WTC) Spektrum energi wavelet silang
menunjukkan area dengan kekuatan tinggi yang sama. Salah satu fungsi
pengukuran yang lain adalah bagaimana mengukur koherensi CWT dalam domain
frekuensi waktu (Grinsted et al., 2004). Definisi koherensi wavelet ini mempunyai
kesamaan dengan nilai koefisien korelasi pada umumnya. Sehingga koherensi
wavelet dapat dianggap sebagai lokalisasi koefisen korelasi dalam domain
frekuensi waktu. Menurut Torrence and Webster (1998) koherensi wavelet dari
dua deret waktu dirumuskan sebagai berikut :
2
�

=

dimana :
2
�

�

�

�

s

( −1

( −1 �

�(

) 2 . ( −1

)
�(

)

2

................................................... (7)

= koherensi wavelet
= spektrum energi silang wavelet
= spektrum energi silang wavelet dari
= spektrum energi silang wavelet dari
= operator filter data.

�

�

14

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik umum arus dekat-dasar berdasarkan time domain
Pola sebaran temporal kecepatan arus rataan harian dekat-dasar
(kedalaman 724 m) di Laut Halmahera pada selang waktu Juli 2010 – Desember
2012 ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5 memperlihatkan hasil pengukuran
kecepatan komponen arus zonal ( ) dan komponen arus meridional
di dekatdasar. Kecepatan komponen arus meridional mencapai 0,4 m/s, sedangkan
komponen arus zonal mencapai 0,31 m/s (Tabel 2). Hal ini mengindikasikan
bahwa kecepatan arus dekat-dasar (kedalaman 724 m) lebih cenderung bergerak
ke arah utara-selatan dibandingkan ke arah timur-barat.

Gambar 5

Grafik Sebaran temporal kecepatan komponen arus dekat-dasar di
Laut Halmahera (grafik warna merah menunjukkan komponen arus
meridional, warna biru menunjukkan komponen arus zonal).

Statistika deskriptif arus total dan arus bulanan dari data komponen arus
zonal dan komponen arus meridional selama periode mooring memperlihatkan
nilai minimum, maksimum, rata-rata dan simpangan baku yang disajikan pada
Tabel 1 dan 2. Berdasarkan Tabel 2, komponen arus zonal mencapai kecepatan
minimum pada bulan Juni dan mencapai kecepatan maksimum pada bulan
Februari dan November. Sedangkan kecepatan komponen arus meridional
mencapai minimum pada bulan April dan mencapai kecepatan maksimum pada
bulan Maret.

15
Tabel 1

Tabel deskripsi statistik arus total dari data deret waktu komponen arus
zonal dan komponen arus meridional selama periode mooring (Juli
2010 – Des 2012)
ARUS TOTAL

Min
Max
Mean
Standar Deviasi

Komponen
(m/s)

Arah

Komponen
(m/s)

Arah

0,01
0,31
0,17
0,04

Timur
Barat
Barat
-

0,01
0,39
0,18
0,06

Selatan
Utara
Utara
-

Tabel 2 Tabel deskripsi statistik arus bulanan dari data deret waktu komponen
arus zonal dan komponen arus meridional.
Bulan
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Juni
Juli
Agst
Sept
Okt
Nov
Des

U
(m/s)
0,03
0,14
0,07
0,12
0,03
0,01
0,05
0,07
0,13
0,10
0,10
0,07

Min
V
(m/s)
0,05
0,06
0,02
0,01
0,06
0,07
0,11
0,09
0,02
0,07
0,06
0,06

U
(m/s)
0,26
0,30
0,27
0,24
0,22
0,25
0,23
0,25
0,24
0,25
0,31
0,24

Max
V
(m/s)
0,32
0,31
0,39
0,37
0,31
0,37
0,28
0,33
0,33
0,26
0,26
0,28

Mean
Standar Deviasi
U
V
U
V
(m/s) (m/s) (m/s) (m/s)
0,17
0,18
0,04
0,06
0,20
0,20
0,04
0,04
0,18
0,20
0,04
0,09
0,17
0,18
0,03
0,07
0,16
0,20
0,04
0,06
0,14
0,19
0,05
0,06
0,16
0,19
0,04
0,04
0,16
0,19
0,03
0,06
0,19
0,16
0,02
0,06
0,17
0,15
0,03
0,05
0,18
0,15
0,04
0,04
0,17
0,17
0,03
0,04

Gambar 6 memperlihatkan pola sebaran arah dan kecepatan arus dekat-dasar
yang ditampilkan berupa stickplot. Arus dekat-dasar dominan bergerak menuju ke
arah barat laut. Hal ini disebabkan oleh posisi mooring yang ditambatkan
berdekatan dengan lereng di perairan Halmahera, sehingga arah arus cenderung
menyusuri lereng ke arah barat laut (Gambar 3 B). Tidak teraturnya topografi
dasar perairan Halmahera antara lain adanya lereng yang ditemukan di dekat
lokasi mooring membuat arah aliran massa air berubah dari kondisi alirannya
yang semula.

16

Gambar 6

Plot vektor arus yang ditampilkan setiap satu tahun, atas (2010),
tengah (2011) dan bawah (2012).

Ada beberapa arus yang berperan dalam mentranspor massa air ke Laut
Halmahera, arus-arus tersebut yaitu South Equatorial Current (SEC), New Guinea
Coastal Current (NGCC) dan New Guinea Coastal Under Currrent (NGCUC),
(Lukas et al., 1991; Wijffels et al., 1995; Cresswell and Luick, 2001). Beragam
arus ini berperan sesuai dengan fungsinya dalam mentranspor massa air dari
permukaan hingga dekat-dasar perairan. Massa air dekat-dasar di Laut Halmahera
dipengaruhi oleh massa air South Pacific Intermediate Water (SPIW) yang
muncul di Laut Halmahera rata - rata pada kedalaman 750 m serta dominan
mengalir di antara Pulau Halmahera dan Pulau Obi (terus ke Laut Maluku bagian
timur) (Hadikusumah, 2010). South Pacific Intermediate Water (SPIW) yang
merupakan massa air yang dibawa oleh arus New Guinea Coastal Current (NGCC)
dan arus South Equatorial Current (SEC) (Tomczak and Godfrey, 1994). Massa air
south Pacific tropical water (SPTW) dan massa air Antarctic Intermediate Water
(AAIW) yang dibawa oleh arus New Guinea Under Current (NGCUC) menuju
Laut Seram melewati celah antara pulau Halmahera dan Papua Nugini (Tsuchiya
et al., 1989; Kanekoetal, 1998; Kawabe et al., 2008).
Pola sebaran arus yang dominan mengarah ke arah barat laut diduga masih
dipengaruhi oleh arus New Guinea Coastal Under Current (NGCUC) dan arus
South Equatorial Current (SEC) yang mengalir ke arah barat laut sepanjang tahun
dan membawa massa air dari Pasifik selatan atau massa air South Pacific
Intermediate Water (SPIW) yang bergerak ke arah Laut Halmahera lewat utara
Pulau Papua dan terletak di lapisan dalam (Wyrtki, 1961), (Tomczak and Godfrey,
1994) dan (Ffield, 1994). Penelitian lainnya yang dilakukan oleh Cresswell et al.
(2001) setelah melakukan pengukuran arus dengan mooring current meter pada
kedalaman 400 m, 700 m dan 900 m di Laut Halmahera mengungkapkan bahwa
arah arus pada kedalaman 700 m bergerak ke arah selatan, masuk lewat Laut

17
Halmahera ke wilayah perairan Indonesia dengan kecepatan 9 cm/s. Aliran arus
ini juga dipengaruhi oleh arus New Guinea Coastal Under Current (NGCUC).

Variabilitas arus dekat-dasar
Hasil analisis transformasi wavelet kontinyu (CWT) dari data harian arus
komponen zonal dan arus komponen meridional dekat-dasar di Laut Halmahera
(Gambar 7), menunjukkan adanya fluktuasi pada periode dua mingguan
(biweekly) dan intra-musiman (20-60 hari) dari total arus dekat-dasar. Fluktuasi
pada periode intra-musiman, terlihat sangat kuat ditunjukkan dengan koefisen
wavelet yang tinggi (warna merah menunjukkan koefiesien wavelet yg tinggi) dan
bervariasi terhadap waktu.
Komponen arus zonal (Gambar 7 A) terlihat memiliki periode 14 - 18 hari
yang ditemukan pada Februari 2011 dan berulang pada Juli 2011 dan Juli 2012.
Periode intra-musiman (23-45 hari) yang terjadi pada September 2010 sampai
November 2010, berulang pada Maret 2011 sampai April 2011 dan kembali
berulang dari Maret 2012 sampai Mei 2012 dengan koefisien kemiripan wavelet
yang tinggi. Komponen arus meridional (Gambar 7 B) memperlihatkan hal yang
berbeda dengan arus zonal. Periode dominan yang ditemukan pada energi
spektrum wavelet untuk komponen arus meridional adalah periode 14 - 18 hari
dan periode intra-musiman. Periode intra-musiman (23 - 45 hari) yang terjadi
pada Juli 2010 sampai September 2010, berulang pada Maret 2011 sampai April
2011 hingga berlanjut pada Mei 2011 sampai Juni 2011 dan yang paling tinggi
energinya berulang dari Februari 2012 sampai Maret 2012 dan berlanjut lagi pada
Mei 2012 sampai Juni 2012.

Gambar 7

Power spektrum wavelet; A. Arus zonal; B. Arus meridional

18
Spektrum densitas energi variabilitas intra-musiman arus dekat-dasar di
Laut Halmahera
Analisis lebih lanjut dengan berfokus pada fluktuasi dalam periode intramusiman (20–60 hari). Data harian lebih dahulu difilter dalam rentang periode
intra-musiman (20-60 hari). Grafik fluktuasi sebaran temporal kecepatan arus
periode intra-musiman pada selang waktu Juli 2010 - Desember 2012 dari
komponen arus zonal dan komponen arus meridional ditunjukkan pada Gambar 8.
Fluktuasi kecepatan arus pada arah meridional lebih besar daripada arah zonal.
Hal ini berarti arus lebih terfokus pada arah utara-selatan.
A

B

Gambar 8

Grafik sebaran temporal kecepatan arus; A. Arus komponen zonal, B.
Arus komponen meridional.

Plot vektor arus periode intra-musiman ditampilkan berupa stickplot pada
Gambar 9. Stickplot tersebut memperlihatkan pergerakan arus yang berubah arah
dalam periode 14 – 30 hari. Pergerakan arus bergerak bolak balik ke arah utara –
selatan, barat laut – tenggara, dan ke arah timur laut – barat daya dengan
kecepataan yang berfluktuasi. Perubahan arah arus yang demikian
merepresentasikan energi fluktuasi vektor kecepatan arus dalam rentang periode
intra-musiman. Pergerakan arus ke arah utara di dekat-dasar Laut Halmahera
mengindikasikan bahwa massa air umumnya bergerak menuju Samudera Pasifik,
sedangkan pergerakan arus ke arah selatan menyatakan bahwa arus masuk lewat
Laut Halmahera ke wilayah perairan Indonesia (Cresswell et al., 2001). Pola
sebaran arus yang dominan mengarah ke arah barat laut diduga masih dipengaruhi
oleh arus New Guine