ARUS LAUT | Karya Tulis Ilmiah ARUS LAUT
This page was exported from - Karya Tulis Ilmiah
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
ARUS LAUT
LINK DOWNLOAD [155.50 KB]
ARUS LAUT
Ada 2 gaya yang berperan dalam arus yaitu: gaya-gaya primer dan gaya-gaya sekunder. Gaya primer berperan dalam menggerakkan
arus dan menentukan kecepatannya, gaya primer ini antara lain adalah: stress angin, ekspansi termal dan kontraksi dari air, serta
perbedaan densitas di antara lapisan-lapisan air. Gaya sekunder mempengaruhi arah gerakan dan kondisi aliran arus. Yang termasuk
gaya-gaya sekunder adalah: gaya coriolis, gravitasi, gesekan. Bentuk dari basin laut juga mempengaruhi arah arus.
Stress angin yang bekerja di permukaan laut akan mendorong air di permukaan membentuk arus permukaan. Pola arus permukaan
mengikuti pola angin permukaan.
Ekspansi termal dan kontraksi air terjadi di daerah tropis dan lintang menengah dan tinggi. Pemanasan yang jauh lebih besar di
daerah tropis akan membuat massa air di daerah tropis mengalami ekspansi termal. Akibatnya permukaan air naik, sementara di
lintang menengah dan tinggi efek pendinginan membuat massa air berkontraksi (densitasnya membesar). Akibat permukaan air
menjadi turun. Proses ekspansi termal dari kontraksi air diantara daerah tropis dan lintang menengah dan tinggi akan menyebabkan
slope muka air yang menurun ke arah lintang tinggi.
Perbedaan tinggi muka air di aderah tropis 8 cm lebih tinggi dari pada muka air di lintang tinggi. Adanya slope muka air di antara
daerah tropis dan lintang tinggi.
Gradien densitas dalam arah horizontal akan menimbulkan gradien tekanan dalam arah horizontal. Perbedaan densitas di antara
lapisan-lapisan air dapat menimbulkan arus bawah permukaan yang dikenal dengan sirkulasi thermohaline.
Gaya Coriolis timbul akibat pengaruh rotasi bumi. Gaya coriolis berperan di dalam membelokkan arah arus, di belahan bumi utara
(BBU) coriolis membelokkkan arah arus ke arah kanan, sedangkan di belahan bumi selatan (BBS), coriolis membelokkan arah arus
ke arah kiri.
Gravitasi berperan bila ada slope muka air dan perbedaan densitas antara lapisan air. Gaya gesekan berperan dalam memperlambat
gerakan arus dan memperkecil kecepatan arus. 10% dari air laut dunia bergerak secara horizontal di lapisan permukaan (0-400 m), di
lapisan permukaan ini gerakan arus di timbulkan oleh stress angin dan ekspansi termal dan kontraksi air. Arus permukaan
menggerakkan air di atas pinoklin.
90% dari air laut dunia bergrak di dalam dan di bawah lapisan pinoklin, gerakan arus bawah permukaan ini digerakkan oleh gravitasi
akibat perbedaan desnitas di antara lapisan air, yang membuat sirkulasi thermohaline.
Arus permukaan berperan dalam mentransfer panas dari daerah tropis ke lintang menengah dan tinggi, mendistribusikan zat hara
(nutrien) dan organisme laut, berguna untuk transportasi laut. Arus permukaan mempengaruhi iklim dan cuaca.
Arus juga dapat terbentuk akibat pengaruh gaya tarik bumi dan matahari yang dikenal dengan arus pasang surut (arus pasut).
Gelombang yang pecah membentuk sudut tertentu dengan garis pantai juga dapat menimbulkan arus yang bergerak menyusur pantai
yang dikenal dengan longshore current. Yang akan kita bahas berikut ini adalah arus permukaan yang ditimbulkan oleha angin dan
akibat adanya gradien densitas dalam arah horizontal.
Dalam mempelajari dinamika arus kita perlu mengetahui persamaan pengatur dari gerak arus. Persamaan pengatur ini terdiri dari
persamaan gerak dan persamaan kontinuitas atau kekekalan massa.
Persamaan gerak diturunkan dari Hukum Newton II.
?
Persamaan gerak dalam bentuk vektor diberikan oleh:
(1)
dimana :
= gaya gradien tekanan
= gaya coriolis
= gaya gravitasi
= gaya-gaya luar (gesekan, stress angin dsb)
Dalam bentuk komponen:
(2)
= f disebut parameter coriolis.
Persamaan kontinuitas:
(3)
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 1/3 |
This page was exported from - Karya Tulis Ilmiah
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
atau:
(4)
Tinjau kembali persamaan (1)
Persamaan (1), ini dapat disederhanakan dengan meninjau suku-suku yang dominan untuk suatu kasus tertentu.
Kasus-Kasus Sederhana:
A. Arus Inersia
Gerakan arus hanya dipengaruhi gaya coriolis saja. Pada kasus ini kita hanya meninjau suku (1) dan suku (3) saja. Disini percepatan
timbul akibat pengaruh gaya coriolis disebut arus inersia. Arus inersia ini dapat timbul akibat angin yang bertiup di atsa permukaan
laut dalam waktu yang relatif tidak terlalu lama dan kemudian angin berhenti. Arus yang timbul akibat pengaruh angin tidak berhenti
bergerak saat angin berhenti bertiup, karena ia sudah mempunyai momentum (inersia). Dalam gerakannya arus ini akan dipengaruhi
oleh gaya coriolis yang membuat arus bergerak dalam arah melingkar.
Persamaan gerak horizontal dari arus inersia ini adalah :
(5)
Solusi dari persamaan (5) diberikan oleh:
dimana:
Bila: B = jari-jari lintasan
C = gaya coriolis
= kecepatan sudut, maka:
Persamaan ini menyatakan: percepatan sentripetal sama dengan Gaya Coriolis.
Lintasan arus inersia searah dengan putaran jarum jam di BBU dan berlawanan dengan putaran jarum jam di BBS. Seperti pada
gambar berikut:
B. Kesetimbangan antara Gaya Gradien Tekanan dan Gravitasi (2) dan (4)
Persamaan gerak dalam arah z
Disini terlihat bahwa persamaan hidrostatik masih tetap berlaku untuk fluida yang bergerak dan untuk kecepatan arus = 2-3 ms-1.
C) Kesetimabangan antara gaya gradien tekanan dan gaya coriolis (2) dan (3)
Di bagian interior laut di mana pengaruh antara gaya gesekan dapat diabaikan, terdapat kesetimbangan antara gaya gradien tekanan
dan gaya coriolis. Kesetimbangan gaya-gaya ini menimbulkan arus yang kecepatannya konstan dan di sebut arus geostropik.
Persamaan gerak horizontal dalam arah x dan yang diberikan oleh:
Persamaan arus geostropik diberikan oleh:
Dari persamaan ini dapat dilihat bahwa arus geostropik timbul akibat adanya gaya gradien tekanan dalam arah horizontal. Gradien
tekanan horizontal ini timbul akibat adanya gradient densitas dalam arah horizontal atau terbentuknya slope muka air akibat
pengaruh muka angin permukaan.
Mekanisme terbentuknya arus geostropik adalah sebagai berikut:
- Slope muka air terbentuk
- Terjadi gerakan air dari tekanan tinggi ke tekanan rendah
- Dalam gerakannya ke arah tekanan rendah, partikel air akan mengalami pengaruh gaya coriolis yang membelokkannya ke arah
kanan di BBU dan ke arah kiri di BBS.
Pada saat terjadinya kesetimabnagan antara gaya gradien tekanan dan gaya coriolis, arus bergerak sejajar isobar.
Persamaan geostropik dalam arah x dan yang dinyatakan dalam satu persamaan:
dimana
D. Arus yang timbul akibat kesetimbangan Gaya Coriolis dn Gaya Gesekan : pers (3) dan pers (5)
Faya gesekan ( ) :
; ; = stress gesekan dalam arah-x ; = stress gesekan dalam arah-y. Gesekan antar lapisan air disebut gesekan viskos.
Untuk aliran yang kemiringan
Untuk aliran yang turbulen dan
Az = koefisien Eddy dalam arah vertical.
Persamaan gerak horizontal yang menunjukkan kesetimbangan gaya Coriolis dan gaya gesekan adalah :
Gaya Coriolis + Gaya Gesekan = 0
Arus yang timbul akibat kesetimbangan antara gaya Coriolis dan gaya gesekan disebut Arus Ekman.
Persamaan Arus Ekman
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 2/3 |
This page was exported from - Karya Tulis Ilmiah
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
Indeks E menyatakan Ekman.
Solusi dari persamaan Ekman adalah :
Catatan : di dalam model Ekman dianggap bahwa angin berhembus dalam arah-y dengan kecepatan dan arah yang konstan.
Dalam membangun model Ekman, terdapat anggapan-anggapan sbb :
1. Kedalaman laut tak hingga (untuk menghindari gesekan dasar)
2. Tidak ada batas lateral ( untuk menghindari terbentuknya gradien tekanan)
3. Laut homogen (untuk menghindari terbentuknya gradien tekanan)
4. Arus dan kecepatan angin konstan
5. f adalah konstan
6. Az adalah konstan.
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 3/3 |
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
ARUS LAUT
LINK DOWNLOAD [155.50 KB]
ARUS LAUT
Ada 2 gaya yang berperan dalam arus yaitu: gaya-gaya primer dan gaya-gaya sekunder. Gaya primer berperan dalam menggerakkan
arus dan menentukan kecepatannya, gaya primer ini antara lain adalah: stress angin, ekspansi termal dan kontraksi dari air, serta
perbedaan densitas di antara lapisan-lapisan air. Gaya sekunder mempengaruhi arah gerakan dan kondisi aliran arus. Yang termasuk
gaya-gaya sekunder adalah: gaya coriolis, gravitasi, gesekan. Bentuk dari basin laut juga mempengaruhi arah arus.
Stress angin yang bekerja di permukaan laut akan mendorong air di permukaan membentuk arus permukaan. Pola arus permukaan
mengikuti pola angin permukaan.
Ekspansi termal dan kontraksi air terjadi di daerah tropis dan lintang menengah dan tinggi. Pemanasan yang jauh lebih besar di
daerah tropis akan membuat massa air di daerah tropis mengalami ekspansi termal. Akibatnya permukaan air naik, sementara di
lintang menengah dan tinggi efek pendinginan membuat massa air berkontraksi (densitasnya membesar). Akibat permukaan air
menjadi turun. Proses ekspansi termal dari kontraksi air diantara daerah tropis dan lintang menengah dan tinggi akan menyebabkan
slope muka air yang menurun ke arah lintang tinggi.
Perbedaan tinggi muka air di aderah tropis 8 cm lebih tinggi dari pada muka air di lintang tinggi. Adanya slope muka air di antara
daerah tropis dan lintang tinggi.
Gradien densitas dalam arah horizontal akan menimbulkan gradien tekanan dalam arah horizontal. Perbedaan densitas di antara
lapisan-lapisan air dapat menimbulkan arus bawah permukaan yang dikenal dengan sirkulasi thermohaline.
Gaya Coriolis timbul akibat pengaruh rotasi bumi. Gaya coriolis berperan di dalam membelokkan arah arus, di belahan bumi utara
(BBU) coriolis membelokkkan arah arus ke arah kanan, sedangkan di belahan bumi selatan (BBS), coriolis membelokkan arah arus
ke arah kiri.
Gravitasi berperan bila ada slope muka air dan perbedaan densitas antara lapisan air. Gaya gesekan berperan dalam memperlambat
gerakan arus dan memperkecil kecepatan arus. 10% dari air laut dunia bergerak secara horizontal di lapisan permukaan (0-400 m), di
lapisan permukaan ini gerakan arus di timbulkan oleh stress angin dan ekspansi termal dan kontraksi air. Arus permukaan
menggerakkan air di atas pinoklin.
90% dari air laut dunia bergrak di dalam dan di bawah lapisan pinoklin, gerakan arus bawah permukaan ini digerakkan oleh gravitasi
akibat perbedaan desnitas di antara lapisan air, yang membuat sirkulasi thermohaline.
Arus permukaan berperan dalam mentransfer panas dari daerah tropis ke lintang menengah dan tinggi, mendistribusikan zat hara
(nutrien) dan organisme laut, berguna untuk transportasi laut. Arus permukaan mempengaruhi iklim dan cuaca.
Arus juga dapat terbentuk akibat pengaruh gaya tarik bumi dan matahari yang dikenal dengan arus pasang surut (arus pasut).
Gelombang yang pecah membentuk sudut tertentu dengan garis pantai juga dapat menimbulkan arus yang bergerak menyusur pantai
yang dikenal dengan longshore current. Yang akan kita bahas berikut ini adalah arus permukaan yang ditimbulkan oleha angin dan
akibat adanya gradien densitas dalam arah horizontal.
Dalam mempelajari dinamika arus kita perlu mengetahui persamaan pengatur dari gerak arus. Persamaan pengatur ini terdiri dari
persamaan gerak dan persamaan kontinuitas atau kekekalan massa.
Persamaan gerak diturunkan dari Hukum Newton II.
?
Persamaan gerak dalam bentuk vektor diberikan oleh:
(1)
dimana :
= gaya gradien tekanan
= gaya coriolis
= gaya gravitasi
= gaya-gaya luar (gesekan, stress angin dsb)
Dalam bentuk komponen:
(2)
= f disebut parameter coriolis.
Persamaan kontinuitas:
(3)
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 1/3 |
This page was exported from - Karya Tulis Ilmiah
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
atau:
(4)
Tinjau kembali persamaan (1)
Persamaan (1), ini dapat disederhanakan dengan meninjau suku-suku yang dominan untuk suatu kasus tertentu.
Kasus-Kasus Sederhana:
A. Arus Inersia
Gerakan arus hanya dipengaruhi gaya coriolis saja. Pada kasus ini kita hanya meninjau suku (1) dan suku (3) saja. Disini percepatan
timbul akibat pengaruh gaya coriolis disebut arus inersia. Arus inersia ini dapat timbul akibat angin yang bertiup di atsa permukaan
laut dalam waktu yang relatif tidak terlalu lama dan kemudian angin berhenti. Arus yang timbul akibat pengaruh angin tidak berhenti
bergerak saat angin berhenti bertiup, karena ia sudah mempunyai momentum (inersia). Dalam gerakannya arus ini akan dipengaruhi
oleh gaya coriolis yang membuat arus bergerak dalam arah melingkar.
Persamaan gerak horizontal dari arus inersia ini adalah :
(5)
Solusi dari persamaan (5) diberikan oleh:
dimana:
Bila: B = jari-jari lintasan
C = gaya coriolis
= kecepatan sudut, maka:
Persamaan ini menyatakan: percepatan sentripetal sama dengan Gaya Coriolis.
Lintasan arus inersia searah dengan putaran jarum jam di BBU dan berlawanan dengan putaran jarum jam di BBS. Seperti pada
gambar berikut:
B. Kesetimbangan antara Gaya Gradien Tekanan dan Gravitasi (2) dan (4)
Persamaan gerak dalam arah z
Disini terlihat bahwa persamaan hidrostatik masih tetap berlaku untuk fluida yang bergerak dan untuk kecepatan arus = 2-3 ms-1.
C) Kesetimabangan antara gaya gradien tekanan dan gaya coriolis (2) dan (3)
Di bagian interior laut di mana pengaruh antara gaya gesekan dapat diabaikan, terdapat kesetimbangan antara gaya gradien tekanan
dan gaya coriolis. Kesetimbangan gaya-gaya ini menimbulkan arus yang kecepatannya konstan dan di sebut arus geostropik.
Persamaan gerak horizontal dalam arah x dan yang diberikan oleh:
Persamaan arus geostropik diberikan oleh:
Dari persamaan ini dapat dilihat bahwa arus geostropik timbul akibat adanya gaya gradien tekanan dalam arah horizontal. Gradien
tekanan horizontal ini timbul akibat adanya gradient densitas dalam arah horizontal atau terbentuknya slope muka air akibat
pengaruh muka angin permukaan.
Mekanisme terbentuknya arus geostropik adalah sebagai berikut:
- Slope muka air terbentuk
- Terjadi gerakan air dari tekanan tinggi ke tekanan rendah
- Dalam gerakannya ke arah tekanan rendah, partikel air akan mengalami pengaruh gaya coriolis yang membelokkannya ke arah
kanan di BBU dan ke arah kiri di BBS.
Pada saat terjadinya kesetimabnagan antara gaya gradien tekanan dan gaya coriolis, arus bergerak sejajar isobar.
Persamaan geostropik dalam arah x dan yang dinyatakan dalam satu persamaan:
dimana
D. Arus yang timbul akibat kesetimbangan Gaya Coriolis dn Gaya Gesekan : pers (3) dan pers (5)
Faya gesekan ( ) :
; ; = stress gesekan dalam arah-x ; = stress gesekan dalam arah-y. Gesekan antar lapisan air disebut gesekan viskos.
Untuk aliran yang kemiringan
Untuk aliran yang turbulen dan
Az = koefisien Eddy dalam arah vertical.
Persamaan gerak horizontal yang menunjukkan kesetimbangan gaya Coriolis dan gaya gesekan adalah :
Gaya Coriolis + Gaya Gesekan = 0
Arus yang timbul akibat kesetimbangan antara gaya Coriolis dan gaya gesekan disebut Arus Ekman.
Persamaan Arus Ekman
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 2/3 |
This page was exported from - Karya Tulis Ilmiah
Export date: Sun Sep 3 1:50:14 2017 / +0000 GMT
Indeks E menyatakan Ekman.
Solusi dari persamaan Ekman adalah :
Catatan : di dalam model Ekman dianggap bahwa angin berhembus dalam arah-y dengan kecepatan dan arah yang konstan.
Dalam membangun model Ekman, terdapat anggapan-anggapan sbb :
1. Kedalaman laut tak hingga (untuk menghindari gesekan dasar)
2. Tidak ada batas lateral ( untuk menghindari terbentuknya gradien tekanan)
3. Laut homogen (untuk menghindari terbentuknya gradien tekanan)
4. Arus dan kecepatan angin konstan
5. f adalah konstan
6. Az adalah konstan.
Output as PDF file has been powered by [ Universal Post Manager ] plugin from www.ProfProjects.com
| Page 3/3 |