Kajian Percampuran Vertikal Massa Air da
Oseana, Vol. XXXVIII, No. 3, Tahun 2013: 09-22
KAJIAN PERCAMPURAN VERTIKAL MASSA AIR DAN MANFAATNYA
Oleh
Adi Purwandana
Laboratorium Oseanografi Fisika, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI-Jakarta
e-mail: adi.purwandana@lipi.go.id
ABSTRACT
STUDY ON VERTICAL MIXING OF WATER MASSES AND ITS BENEFITS. Vertical
mixing of water masses is occurred due to turbulence of water mass parcel with different
densities. This parameter is quantified by vertical eddy diffusivity value. The turbulence is
affected by disturbance of water mass parcel which is caused by internal wave and/or when its
water mass passing topography feature, such as sill. Study on vertical mixing is needed e.g. to
quantify transformation of Indonesian Through Flow water mass characteristics, and valuable to
estimate fertility of waters.
ABSTRAK
KAJIAN PERCAMPURAN VERTIKAL MASSA AIR DAN MANFAATNYA.
Percampuran vertikal massa air disebabkan oleh turbulensi parsel massa air dengan densitas yang
berbeda. Parameter ini dikuantifikasi dengan nilai difusivitas eddy vertikal. Turbulensi parsel
massa air dapat diakibatkan massa air yang terusik oleh fenomena gelombang internal maupun
ketika aliran massa air yang bertemu dengan fitur konfigurasi topografi, seperti sill (ambang).
Kajian percampuran massa air bermanfaat di antaranya dalam kuantifikasi perubahan
karakteristik massa air Arus Lintas Indonesia dan estimasi tingkat kesuburan suatu perairan.
PENDAHULUAN
Kajian percampuran massa air merupakan topik penting dalam berbagai isu, mulai dari
iklim regional yang berkaitan dengan transfer bahang dan massa air tawar ke lapisan termoklin,
yang pada gilirannya mempengaruhi kesetimbangan radiatif-konvektif di atmosfer (Ffield dan
Gordon, 1992). Kajian percampuran massa air juga penting untuk mendapatkan nilai fluks
nutrien serta hubungan tidak langsung antara fluks nutrien dengan pertumbuhan fitoplankton
(Cullen et al., 1983). Tulisan ini akan mengkaji konsep dasar percampuran vertikal massa air,
hal-hal yang memicunya, serta beberapa manfaat kajiannya.
STABILITAS DAN TURBULENSI MASSA AIR
Secara vertikal, massa air memiliki lapisan-lapisan yang terbentuk dengan komposisi
properti fisik tertentu, seperti temperatur, salinitas, densitas, dan tekanan. Adanya fenomena
pelapisan massa air ini akan mempengaruhi kestabilan massa air tersebut (Pond dan Pickard,
1983). Secara umum, densitas massa air akan meningkat seiring dengan bertambahnya
kedalaman. Dalam kondisi tidak adanya gangguan, massa air yang memiliki densitas rendah
akan selalu berada di atas massa air yang berdensitas tinggi. Adanya gangguan akan berpotensi
9
Oseana, Vol. XXXVIII, No. 3, Tahun 2013: 09-22
mendistorsi profil tersebut yang mengakibatkan ketidakstabilan struktur secara vertikal, di mana
massa air dengan densitas tinggi berada di atas massa air berdensitas rendah. Parsel massa air
dengan ketidakstabilan ini selanjutnya akan berosilasi atau bergerak secara vertikal (naik/turun)
untuk mencari posisi stabil (Pickard dan Emery, 1990). Fluida dikatakan tidak stabil apabila
terjadi kecenderungan pergerakan atau perubahan posisi massa air secara vertikal dari kedudukan
awalnya tanpa kembali lagi ke posisi awalnya. Jika fluida tidak memberikan hambatan secara
berarti terhadap gerakan secara vertikal maka fluida dikatakan tetap netral. Fluida akan dikatakan
stabil jika fluida tersebut memberikan perlawanan gerak secara vertikal (Pond dan Pickard,
1983). Kestabilan massa air ini dapat ditentukan dengan persamaan stabilitas (E) (Stewart,
2002):
E
1
………...................................….……. (1)
z
di mana ρ adalah densitas (kg m-3) dan z adalah kedalaman (m). Fluida dikatakan stabil jika E>0,
netral jika E= 0 dan tidak stabil jika E
KAJIAN PERCAMPURAN VERTIKAL MASSA AIR DAN MANFAATNYA
Oleh
Adi Purwandana
Laboratorium Oseanografi Fisika, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI-Jakarta
e-mail: adi.purwandana@lipi.go.id
ABSTRACT
STUDY ON VERTICAL MIXING OF WATER MASSES AND ITS BENEFITS. Vertical
mixing of water masses is occurred due to turbulence of water mass parcel with different
densities. This parameter is quantified by vertical eddy diffusivity value. The turbulence is
affected by disturbance of water mass parcel which is caused by internal wave and/or when its
water mass passing topography feature, such as sill. Study on vertical mixing is needed e.g. to
quantify transformation of Indonesian Through Flow water mass characteristics, and valuable to
estimate fertility of waters.
ABSTRAK
KAJIAN PERCAMPURAN VERTIKAL MASSA AIR DAN MANFAATNYA.
Percampuran vertikal massa air disebabkan oleh turbulensi parsel massa air dengan densitas yang
berbeda. Parameter ini dikuantifikasi dengan nilai difusivitas eddy vertikal. Turbulensi parsel
massa air dapat diakibatkan massa air yang terusik oleh fenomena gelombang internal maupun
ketika aliran massa air yang bertemu dengan fitur konfigurasi topografi, seperti sill (ambang).
Kajian percampuran massa air bermanfaat di antaranya dalam kuantifikasi perubahan
karakteristik massa air Arus Lintas Indonesia dan estimasi tingkat kesuburan suatu perairan.
PENDAHULUAN
Kajian percampuran massa air merupakan topik penting dalam berbagai isu, mulai dari
iklim regional yang berkaitan dengan transfer bahang dan massa air tawar ke lapisan termoklin,
yang pada gilirannya mempengaruhi kesetimbangan radiatif-konvektif di atmosfer (Ffield dan
Gordon, 1992). Kajian percampuran massa air juga penting untuk mendapatkan nilai fluks
nutrien serta hubungan tidak langsung antara fluks nutrien dengan pertumbuhan fitoplankton
(Cullen et al., 1983). Tulisan ini akan mengkaji konsep dasar percampuran vertikal massa air,
hal-hal yang memicunya, serta beberapa manfaat kajiannya.
STABILITAS DAN TURBULENSI MASSA AIR
Secara vertikal, massa air memiliki lapisan-lapisan yang terbentuk dengan komposisi
properti fisik tertentu, seperti temperatur, salinitas, densitas, dan tekanan. Adanya fenomena
pelapisan massa air ini akan mempengaruhi kestabilan massa air tersebut (Pond dan Pickard,
1983). Secara umum, densitas massa air akan meningkat seiring dengan bertambahnya
kedalaman. Dalam kondisi tidak adanya gangguan, massa air yang memiliki densitas rendah
akan selalu berada di atas massa air yang berdensitas tinggi. Adanya gangguan akan berpotensi
9
Oseana, Vol. XXXVIII, No. 3, Tahun 2013: 09-22
mendistorsi profil tersebut yang mengakibatkan ketidakstabilan struktur secara vertikal, di mana
massa air dengan densitas tinggi berada di atas massa air berdensitas rendah. Parsel massa air
dengan ketidakstabilan ini selanjutnya akan berosilasi atau bergerak secara vertikal (naik/turun)
untuk mencari posisi stabil (Pickard dan Emery, 1990). Fluida dikatakan tidak stabil apabila
terjadi kecenderungan pergerakan atau perubahan posisi massa air secara vertikal dari kedudukan
awalnya tanpa kembali lagi ke posisi awalnya. Jika fluida tidak memberikan hambatan secara
berarti terhadap gerakan secara vertikal maka fluida dikatakan tetap netral. Fluida akan dikatakan
stabil jika fluida tersebut memberikan perlawanan gerak secara vertikal (Pond dan Pickard,
1983). Kestabilan massa air ini dapat ditentukan dengan persamaan stabilitas (E) (Stewart,
2002):
E
1
………...................................….……. (1)
z
di mana ρ adalah densitas (kg m-3) dan z adalah kedalaman (m). Fluida dikatakan stabil jika E>0,
netral jika E= 0 dan tidak stabil jika E