BUKU PANDUAN OSEANOGRAFI FISIKA 2018
ii
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
rahmat dan karunia-Nya, sehingga buku Panduan Praktikum Oseanografi
Fisika 2017 ini dapat disusun dengan baik. Sholawat dan salam senantiasa kami
curahkan kepada Nabi Muhammad SAW , yang telah menjadi panutan dengan
suri tauladan yang senantiasa beliau ajarkan kepada umatnya.
Praktikum
Oseanografi
Fisika
akan
mempelajari
sifat-sifat
dan
karakteristik fisik yang ada di laut seperti halnya gelombang, pasang surut, dan
arus. Dalam buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika ini, kami menyajikan
pedoman materi dan langkah kerja dalam pelaksanaan praktikum yang pada
dasarnya adalah hasil rangkuman dari berbagai referensi yang ada. Materi yang
ada dalam modul ini berupa metode pengaplikasian perangkat lunak dalam
memprediksi maupun memodelkan kondisi hidro-oseanografi pada suatu
perairan.
Kami sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak
yang telah membantu dalam penyelesaian buku Panduan Praktikum Oseanografi
Fisika ini. Menyadari akan keterbatasan yang kami miliki, kami mengharapkan
masukan-masukan
berupa
kritik
dan
saran
yang
membangun
dalam
penyempurnaan buku panduan ini di lain waktu.
Malang, 13 September 2018
Tim Dosen dan
Tim Asisten Praktikum Oseanografi Fisika
iii
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
TATA TERTIB PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA
1. Praktikum dilaksanakan pada setiap Hari Jumat, tanggal 21 September 2018,
28 September 2018 dan 19 Oktober 2018.
2. Praktikum dimulai pada pukul 09.00 – 11.00 WIB.
3. Datang 15 menit sebelum praktikum dimulai.
4. Buku panduan dicetak individu dengan ukuran kertas A4 dan warna cover 1
angkatan wajib sama.
5. Buku panduan dijilid terusan biru tua (PKM) tanpa laminasi.
6. Mengerjakan soal tiket masuk pada buku panduan sesuai materi praktikum
pada hari tersebut (Praktikum 1: Gelombang; Praktikum 2: Pasang Surut;
Praktikum 3: Arus).
7. Soal tiket masuk dikerjakan menggunakan bolpoin warna biru.
8. Literatur hanya diperbolehkan dari Buku (Tidak ada batasan tahun) dan
Jurnal (Minimal tahun 2013) dengan ketentuan 1 soal menggunakan 2
literatur.
9. Tidak boleh meng-install software saat praktikum berlangsung (software
harus sudah ter-install sebelum praktikum).
10. Satu kelompok minimal membawa 5 laptop dan 2 kabel roll.
11. Berpakai rapi, sopan dan bersepatu.
12. Menggunakan laptop yang kompatibel dengan software yang digunakan
dalam praktikum.
iv
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
TATA TERTIB PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA .........................................iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ iv
1.
GELOMBANG ........................................................................................... 1
1.1 Pengolahan Data Gelombang ..................................................................... 6
1.1.1 Download Data ECMWF ....................................................................... 6
1.1.2 Ocean Data View (ODV) ....................................................................... 7
1.1.3 Membuat Mawar Angin Menggunakan WRPLOT ................................. 8
1.1.4 Prediksi Gelombang ............................................................................. 8
1.1.5 Menentukan Fetch menggunakan Google Earth Pro............................. 9
1.1.6 Menentukan Tinggi dan Periode Gelombang Signifikan................... 9
2.
PASANG SURUT .................................................................................... 12
2.1. Pengolahan Data Pasang Surut............................................................... 17
2.1.1 Admiralty ............................................................................................ 17
2.1.2 T_Tide ................................................................................................ 17
2.1.3 Tide Model Driver (TMD) .................................................................... 19
2.1.4 NAO Tide............................................................................................ 21
2.2 Perhitungan Bilangan Formzahl ................................................................ 22
3.
ARUS ...................................................................................................... 26
3.1. Pengolahan Data Arus ............................................................................. 31
3.1.1 Download Data Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR)
.................................................................................................................... 31
3.1.2 Extract Data Menggunakan ODV........................................................ 31
3.1.3 Filter Data Arus dari ODV ................................................................... 32
3.1.4 Pengolahan Data Arus Menggunakan Surfer 10 ................................. 33
DAFTAR ASISTEN PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA ............................... 36
1
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1. GELOMBANG
Gelombang laut adalah gerak naik turunnya air laut tanpa disertai
perpindahan massa air laut. Gelombang laut dapat dibedakan menjadi beberapa
macam tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah
gelombang angin yang dibangkitkan oleh gaya tarik benda–benda langit,
terutama matahari dan bulan terhadap bumi. Gelombang dapat menimbulkan
energi tertentu untuk membentuk pantai, menimbulkan arus, dan transport
sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai. Gelombang merupakan
faktor utama didalam penentuan tata letak (Layout) pelabuhan, pelayaran,
perencanaan bangunan pantai dan sebagainya.
Pada umumnya bentuk gelombang di alam sangat kompleks dan sulit
digambarkan secara matematis karena ketidak–linieran, tiga dimensi dan
mempunyai bentuk yang random (suatu deret gelombang mempunyai tinggi dan
periode berbeda). Beberapa teori yang ada hanya menggambarkan bentuk
gelombang yang sederhana dan merupakan pendekatan gelombang alam.
Faktor pembangkit gelombang diantaranya angin, gempa bumi, dan tsunami.
Namun dalam hal ini akan mempelajari pembangkit gelombang oleh angin.
Angin yang berhembus diatas permukaan air akan menimbulkan tegangan pada
permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu
dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin
bertambah, riak akan semakin bertambah besar, dan apabila angin berhembus
terus akhirnya akan berbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat
angin berhembus, maka semakin besar gelombang yang terbentuk.
Tinggi dan periode gelombang yang dipengaruhi oleh angin meliputi
kecepatan angin ( U), lama hembusan angin ( D), arah angin, dan Fetch.
Fetch adalah daerah dimana kecepatan dan arah angin adalah konstan. Data
angin yang
digunakan
untuk
peramalan
gelombang
adalah
data
di
permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari
pengukuran langsung di atas permukaan laut, atau dapat mengambil data angin
dari
web
resmi
yang
menyediakan
data
angin
contohnya
ECMWF
(https://www.ecmwf.int/). The European Center for Medium–Range Weather
Forecasts (ECMWF) merupakan website resmi yang menyediakan data–data
terkait parameter cuaca salah satu diantaranya adalah angin, yang digunakan
sebagai data prediksi gelombang atau melakukan pemodelan gelombang angin.
2
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Gelombang:
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Gelombang!
2. Sebutkan dan jelaskan macam-macam Gelombang!
3. Sebutkan dan jelaskan pentingnya data Gelombang di bidang Kelautan!
4. Jelaskan apa itu Fetch dan faktor yang mempengaruhi terbentuknya Fetch!
5. Jelaskan keterkaitan hubungan antara Angin dan Gelombang di laut!
Jawab:
3
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
4
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
5
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
6
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1 Pengolahan Data Gelombang
Adapun alur kegiatan prediksi gelombang yang disebabkan oleh angin
adalah sebagai berikut:
Download data dari ECMWF (.nc).
Ekstrak dan ubah format data (.nc) menjadi (.txt) dengan ODV.
Pengolahan data I menggunakan MS.Excel.
Menentukan windrose menggunakan WRPlot.
Plotting fetch menggunakan Google Earth.
Pengolahan data II menggunakan Ms.Excel (prediksi).
Analisa hasil (windrose dan grafik prediksi tinggi dan periode gelombang).
1.1.1 Download Data ECMWF
Dari alur kegiatan prediksi gelombang angin di atas adapun langkahlangkah dalam melakukan Download data ECMWF adalah sebagai berikut :
Buka website ECMWF pada link https://www.ecmwf.int/.
Buat akun (register) dan log in.
Masukkan username (email) dan password yang telah dikonfirmasi dan log in.
Pilih forecasts >> Documentation And Support >> Atmospheric and Ocean
Wave Reanalysis Cycle 31r2 >> ERA Interim >> Data.
Muncul tampilan data dan pilih waktu yang diinginkan melalui Select Date,
Select a List of Months, Select Step, dan Select Parameter.
Klik Retrieve NetCDF pada tampilan paling bawah.
Pilih perintah "change" pada area dan grid.
Klik Retrieve Now.
Muncul tampilan "The Status of The Request is Complete" lalu klik download.
Klik Save File.
7
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.2 Ocean Data View (ODV)
Import dan export nc File dalam hal menggunakan software Ocean
Data View (ODV) versi 4.5.3.
Gambar 1. Tampilan Software ODV
Adapun langkah–langkah pengolahan data ECMWF dengan ODV adalah
sebagai berikut:
Buka software ODV.
Klik File lalu pilih Open File (.nc).
Setelah muncul tampilan awal peta Indonesia lalu pilih Zoom into Map untuk
memperbesar tampilan pada wilayah yang diinginkan.
Tentukan koordinat perairan yang akan dianalisis dengan mengklik dua kali
pada salah satu titik.
Klik Export >> Station Data >> ODV Spreadsheet file.
Save dalam format (.txt) >> OK.
Pada kotak dialog "select variable for export" >> klik OK.
Finish.
8
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.3 Membuat Mawar Angin Menggunakan WRPLOT
Buka Ms. Excel dan copy data yang telah diolah pada tahap I berupa Tahun,
Bulan, Tanggal, Jam, Kecepatan, dan Arah Angin.
Masukkan data Arah dan Kecepatan per-empat kolom selama satu bulan.
Simpan dalam format Excel 97-2003 Workbook.
Buka software WRPlot.
Klik Tools >> Import Data from Ms. Excel >> Specify file >> pilih file Excel
yang telah disimpan.
Sesuaikan kolom pada Excel dengan unit pada WRPlot.
Klik Tab Station Information dan isi keterangan Station ID, City, State,
Latitude-Longitude, dan Time Zone.
Lalu klik Import File dan save dalam format (.sam).
Pilih Add File dan masukkan file (.sam) yang telah disimpan.
Buka Tab windrose lalu ubah Unit dan Orientation untuk membaca arah angin
dominan.
Selesai.
1.1.4 Prediksi Gelombang
Tahap selanjutnya, setelah kita analisis dan kita mengetahui arah angin,
langkah selanjutnya yaitu prediksi gelombang yang disebabkan oleh angin
adapun langkah – langkahnya sebagai berikut:
-
Menentukan Kuadran
-
Menentukan Arah angin
-
Menentukan Mata angin
-
Menentukan UA dengan rumus UA = 0,71 x U1,23
dimana:
UA
= Wind stress factor (m/s)
U
= Kecepatan angin (m/s)
9
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.5 Menentukan Fetch menggunakan Google Earth Pro
Bka software Google Earth.
Sesuaikan unit/satuan pada Tools Google Earth.
Tampilkan wilayah perairan yang akan dianalisis.
Pilih Ruler pada Menu Bar untuk menandai Fetch pada Koordinat dan Derajat
Mata Angin yang ditentukan.
Ubah Map Length menjadi Kilometer.
Buat Fetch pada 360° mata angin dengan jarak 5° tiap sudutnya.
Masukkan jarak Fetch yang telah ditarik kedalam Ms.Excel Peramalan
Gelombang.
Hitung Fetch Efektif.
Selesai.
Untuk menentukan Fetch Efektif yaitu dengan menggunakan rumus :
Fetch Eff =
dimana:
Σ (𝑥𝑖.cos ∝)
Σ 𝑐𝑜𝑠 ∝
Fetch Eff
= Panjang Fetch Efektif
xi
= Proyeksi radial pada arah angin
α
= sudut antar jalur fetch yang ditinjau dari arah
angin
1.1.6 Menentukan Tinggi dan Periode Gelombang Signifikan
Menentukan tinggi gelombang signifikan dan periode gelombang
signifikan menggunakan rumus:
Hmo = 0,2433 x
dimana:
𝑈𝐴 2
𝑔
Ts = 8,134 x
Hmo
= Tinggi gelombang signifikan (m)
Ts
= Periode gelombang signifikan (s)
G
= Gravitasi bumi (9,81)
𝑈𝐴
𝑔
10
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
11
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
12
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
2. PASANG SURUT
Pasang surut merupakan salah satu gejala alam yang tampak nyata di
laut, yakni suatu gerakan vertikal (naik turunnya air laut secara teratur dan
berulang-ulang) dari seluruh partikel massa air laut dari permukaan sampai
bagian terdalam dari dasar laut. Gerakan tersebut disebabkan oleh pengaruh
gravitasi (gaya tarik menarik) antara bumi dan bulan, bumi dan matahari, atau
bumi dengan bulan dan matahari. Pengaruh benda angkasa lainnya dapat
diabaikan karena jaraknya lebih jauh dan ukurannya lebih kecil. Faktor nonastronomi yang mempengaruhi pasang surut terutama di perairan semi tertutup
seperti teluk adalah bentuk garis pantai dan topografi dasar perairan.
Tipe pasang surut ditentukan oleh frekuensi air pasang dengan surut
setiap harinya. Suatu perairan mengalami satu kali pasang dan satu kali surut
dalam satu hari, kawasan tersebut dikatakan bertipe pasang surut harian tunggal
(diurnal tides), namun jika terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam
sehari, maka tipe pasang surutnya disebut tipe pasang surut harian ganda
(semidiurnal tides). Tipe pasang surut lainnya merupakan peralihan antara tipe
pasang surut tunggal dan tipe pasang surut ganda disebut dengan tipe
campuran (mixed tides) dan tipe pasang surut ini digolongkan menjadi dua
bagian yaitu tipe campuran condong harian tunggal (mixed tides prevailing
diurnal) dan tipe campuran condong harian ganda (mixed tides prevailing
semidiurnal).
Pasang surut di suatu tempat tidak hanya bergantung pada posisi bulan
dan matahari saja, tetapi dipengaruhi juga oleh keadaan geografi, arah angin,
gesekan dengan dasar laut, kedalaman, relief dasar laut dan viskositas air di
lokasi tersebut. Semua faktor ini dapat mempercepat atau memperlambat
datangnya air pasang.
Pasang purnama (spring tide) terjadi ketika bumi, bulan, dan matahari
berada dalam suatu garis lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi
yang sangat tinggi dan pasang rendah yang sangat rendah. Pasang surut
purnama ini terjadi pada saat bulan baru dan bulan purnama.
Pasang perbani (neap tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari
membentuk sudut tegak lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi yang
rendah dan pasang rendah yang tinggi. Pasang surut perbani ini terjadi pada
saat bulan 1/4 dan 3/4.
13
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Pasang Surut:
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Diurnal tides, Semidiurnal tides, dan
Mixed tides!
2. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi Pasang Surut!
3. Sebutkan dan jelaskan 4 metode Pengolahan Pasang Surut yang digunakan
dalam praktikum Oseanografi Fisika!
4. Sebutkan tipe-tipe Pasang Surut berdasarkan nilai Bilangan Formzahl!
5. Apa saja manfaat mempelajari Pasang Surut di bidang Kelautan dan NonKelautan!
Jawab:
14
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
15
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
16
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
17
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
2.1. Pengolahan Data Pasang Surut
Pengolahan data pasang surut pada Praktikum Oseanografi Fisika ini
menggunakan empat (4) metode, yakni metode Admiralty, T_Tide, program Tide
Model Driver (TMD), dan program NAO Tide.
2.1.1 Admiralty
Metode Admiralty merupakan metode yang dikembangkan oleh A. T.
Doodson untuk menganalisis data pasang surut jangka pendek (15 atau 29
hari/piantan), dengan hasil yang diperoleh adalah nilai amplitudo (A) dan
keterlambatan fasa (g) dari komponen harmonik pasang surut.
Proses perhitungan analisa harmonik pada metode Admiralty dilakukan
dengan sistem formula dengan bantuan tabel pada perangkat lunak Excel, yang
akan menghasilkan harga beberapa parameter yang ditabelkan sehingga
perhitungan pada metode ini akan menjadi efisien dan memiliki keakuratan yang
tinggi serta fleksibel untuk waktu kapanpun.
Kekurangan dari metode ini yaitu dalam pengolahannya sangat dibutuhkan
ketelitian, tidak dapat digunakan untuk data-data panjang (>29 hari dan buka data Ms. Excel T_Tide yang akan diolah > buat
beberapa kolom seperti gambar di bawah. Masing- masing kolom tersebut
18
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
berisi tahun (kolom A), bulan (kolom B), tanggal (kolom C), jam (kolom D),
menit (kolom E), dan detik (kolom F) pengambilan data serta ketinggian muka
air laut (kolom G) > Kemudian simpan dalam format *.txt.
Gambar 2. Data Lapang T_Tide untuk Analisis Komponen Harmonik
2) Simpan data dalam format .txt dalam folder T_Tide > Beri nama yang mudah
diingat
3) Buka bahasa pemrograman T_Tide pada aplikasi Matlab > kemudian buat Mfile untuk memanggil data inputan > pastikan nama file yang akan dipanggil
sesuai dengan nama file yang sudah kita simpan > Kemudian run program.
Gambar 3. Proses Pengolahan Data pada Matlab
19
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
5) Penjelasan dari kode dalam M-file tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Penjelasan kode t_tide
Gambar 5. Penjelasan kode Pasut
6) Hasil analisis komponen harmonik dan hasil prediksi pasut akan
tersimpan dalam folder T_TIDE dengan format *txt. Hasil analisis
harmonik komponen pasut yang dilakukan dengan menggunakan script
t_tide ialah konstanta harmonik pasut dengan data frequency, amplitudo,
amplitudo error, phase, phase error, dan signal to noise ratio (SNR).
Sedangkan hasil prediksi pasut yang dilakukan dengan menggunakan
script t_predict berisi nilai ketinggian (elevasi) pasut dalam satuan m
atau cm.
7) Selanjutnya, gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut
dan untuk pembuatan grafik elevasi pasut.
2.1.3 Tide Model Driver (TMD)
Tide Model Driver (TMD) digunakan untuk melakukan ekstraksi konstanta
pasut serta melakukan ramalan (prediksi) ketinggian pasut di permukaan bumi
dari model pasut dengan perangkat lunak MATLAB. Dari model pasut dapat
dilakukan ekstraksi konstanta harmonik dan prediksi elevasi pasut pada lokasi
20
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dan waktu yang diberikan. Secara global, untuk melakukan ekstraksi serta
prediksi kostanta pasut tersebut, model pasut TPXO 7.1 melibatkan konstituen
pasut M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, MM, MF dan M4.
Langkah-langkah pengerjaan program TMD adalah sebagai berikut:
1) Sebelum mulai menggunakan TMD, langkah pertama yang harus dilakukan
adalah
meng-copy
folder
TMD
ke
dalam
(C:)\Program
Files\MATLAB\toolbox\.
2) Selanjutnya, buka program MATLAB.
3) Pilih File > Set Path > Add with Subfolders. Kemudian pilih folder TMD
yang berada di lokasi Computer\(C:)\Program Files\MATLAB\toolbox\TMD
lalu pilih OK > Save > Close.
4) Untuk memunculkan model TMD, tulis “TMD” pada Command Window lalu
tekan Enter > Pilih file “model_ind” > pilih Open.
5) Selanjutnya akan muncul tampilan model TMD seperti berikut:
Gambar 6. Tampilan Model TMD
6) Pilih semua (delapan) komponen dengan cara ditandai, tandai pula “z”
(elevasi) dan “Rewrite File” untuk membuat file baru serta isi nama output file
sesuai yang diinginkan.
7) Pilih “Extract tidal constants” untuk memunculkan komponen harmonik pasut.
Isi koordinat latitude dan longitude > lalu tekan “GO”.
Gambar 7. Memunculkan Komponen Harmonik TMD
8) Untuk memprediksi ketinggian pasut di perairan tersebut, pilih “Predict tide” >
Isi koordinat latitude dan longitude. Ubah “Rewrite File” menjadi “Append
File” > Isi pula “Start Time” yang terdiri dari tahun, bulan, tanggal, jam, menit,
21
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dan panjang data (jumlah total data, diperoleh dari jumlah hari dikali 24 jam)
> lalu tekan “GO”.
Gambar 8. Memprediksi Ketinggian Pasut TMD
9) Hasil dari program TMD akan muncul dalam folder Documents\MATLAB\
dalam format *.out.
10) Selanjutnya, gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut dan
untuk pembuatan grafik elevasi pasut.
2.1.4 NAO Tide
NAO Tide adalah suatu program untuk memprediksi pasang surut
berdasarkan waktu dan lokasi laut dengan cakupan global dengan resolusi 0,5º
x 0,5º yang merupakan data asimilasi dari TOPEX/Poseidon selama 5
tahun. Model ini dikembangkan oleh National Astronomical Observatory (NAO)
Jepang, pada tahun 1999.
Langkah-langkah pengerjaan program NAO Tide adalah sebagai berikut:
1) Masuk ke folder NAO Tide > Pilih file “input.in” dan buka dengan program
Notepad.
2) Pada file input > ubah koordinat lokasi dalam satuan derajat desimal >
Kemudian sesuaikan waktu (tahun, bulan, hari, jam, dan menit) awal dan
akhir pengukuran sesuai dengan zona waktu yang digunakan > Ubah
nama file output sesuai yang diinginkan > Kemudian simpan file input.
Gambar 9. Mengubah Keterangan pada NAO Tide
3) Setelah file “input.in” disimpan > jalankan file “nao99b-b0.exe” > Tampilan
saat proses running yaitu seperti pada gambar di bawah ini.
22
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Gambar 10. Proses Running NAO Tide
4) Jika proses running selesai > akan muncul file baru yang merupakan output
dari program NAO Tide.
5) Gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut dan untuk
pembuatan grafik elevasi pasut.
2.2 Perhitungan Bilangan Formzahl
Dari pengolahan data menggunakan metode Admiralty, program TMD,
dan program T_Tide akan dihasilkan nilai amplitudo komponen harmonik pasut.
Selanjutnya, nilai amplitudo komponen harmonik tersebut digunakan untuk
menentukan tipe pasang surut perairan berdasarkan bilangan Formzahl (F) yang
dinyatakan dalam rumus:
𝐴𝐾1+𝐴𝑂1
F = 𝐴𝑀2+𝐴𝑆2
dimana:
F
= Bilangan Formzahl
AK1
= Amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan dan matahari
AO1
= Amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan
AM2
= Amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan
AS2
= Amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang
disebabkan oleh gaya tarik matahari
23
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dengan ketentuan:
F ≤ 0,25
= Pasang surut tipe harian ganda (semidiurnal tides)
0,25 < F ≤ 1,5
= Pasang surut tipe campuran condong harian ganda
(mixed tides prevailing semidiurnal)
1.50 < F ≤ 3.0
= Pasang surut tipe campuran condong harian tunggal
(mixed tides prevailing diurnal)
F > 3.0
= Pasang surut tipe harian tunggal (diurnal tides)
24
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
25
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
26
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3. ARUS
Arus merupakan pergerakan massa air secara horizontal maupun vertikal
dalam skala besar sehingga terjadi perpindahan dari satu tempat ke tempat
lainnya. Massa air yang berada dibawahnya akan ikut terbawa dan akan
semakin melemah seiring dengan bertambahnya kedalaman laut. Perputaran
bumi pada porosnya juga mempengaruhi pergerakan air. Bumi yang berputar
pada porosnya akan menimbulkan kekuatan untuk menggerakan air mengikuti
arah putaran bumi. Gaya yang diakibatkan oleh perputaran bumi pada porosnya
ini disebut dengan Gaya Coriolis.
Gaya Coriolis akan mengakibatkan arus permukaan berbelok ke kanan
dari arah angin di atas permukaan pada bumi bagian utara dan sebaliknya pada
bumi bagian selatan. Arus di permukaan laut disebabkan oleh adanya angin
yang bertiup di atasnya. Namun disamping faktor angin, arus juga dipengaruhi
oleh bentuk dasar laut, letak geografis dan tekanan udara. Akibatnya arus yang
mengalir di permukaan lautan merupakan hasil kerja dari gabungan faktor-faktor
tersebut. Akan tetapi dari ketiga faktor tersebut, faktor angin merupakan faktor
yang paling bervariasi dalam membangkitkan arus.
Terjadinya arus di lautan disebabkan oleh perpindahan massa air yang
diakibatkan adanya perbedaan massa jenis air, tekanan, gaya-gaya pembangkit
lain seperti gelombang dan angin. Karakteristik arus di perairan dipengaruhi oleh
morfologi pantai, letak geografis dan bathimetri perairan. Manfaat arus dalam
kehidupan sehari-hari bervariasi dalam dari segi perikanan, pariwisata, pertanian
laut, pelayaran, dan energi (pembangkit tenaga listrik).
Arus laut dapat terbentuk karena perbedaan suhu baik secara vertikal
maupun horizontal. Adanya perbedaan suhu, massa air dan pembuyaran arus
permukaan (divergence) dapat menyebabkan terjadinya upwelling sedangkan
pemusatan arus (convergence) menyebabkan terjadinya downwelling. Gerakan
massa air secara vertikal dan horizontal sangat erat kaitannya terhadap kondisi
ekologis yang terkandung dalam suatu perairan.
27
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Arus:
1. Sebutkan dan jelaskan macam-macam Arus berdasarkan penyebab
terjadinya dan kedalamannya!
2. Faktor apa saja yang mempengaruhi terjadinya arus?
3. Jelaskan hubungan antara Arus, Gaya Coriolis, dan Ekman Spiral!
4. Jelaskan bagaimana perbedaan suhu perairan dapat mempengaruhi Arus
serta dampaknya bagi perairan!
5. Jelaskan manfaat dari Pengolahan Data Arus untuk Bidang Perikanan dan
Kelautan!
Jawab:
28
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
29
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
30
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
31
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3.1. Pengolahan Data Arus
Adapun alur pengolahan data arus sebagai berikut:
Download Data Arus pada website OSCAR.
Mengekstrak Data Arus menggunakan ODV.
Mem-filter Hasil Pengolahan Data di ODV pada Ms. Excel.
Pengolahan Data Arus menggunakan Surfer 10.
3.1.1 Download Data Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR)
Langkah-langkah pengambilan data arus dari OSCAR sebagai berikut:
Masuk ke website OSCAR: https://podaac.jpl.nasa.gov/.
Masuk ke Home Page OSCAR > pilih Data Acsess.
Pilih FTP > All Data > Ocean Circulation > Oscar > Preview > L4 >
oscar_third_deg. Setelah itu akan muncul data arus dari tahun 1992 hingga
tahun terkini.
Download data arus pada tahun yang diperlukan (*.rar).
3.1.2 Extract Data Menggunakan ODV
Setelah download data dari OSCAR, file hasil download berupa *.rar di
extract dengan cara klik kanan pilih “extract here” dan tunggu hingga file
berbentuk “*.NC file”. Hasil *.NC file di extract kembali dengan menggunakan
software ODV dengan langkah sebagai berikut:
32
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Buka software ODV > klik File pada Menu Bar > Klik Open, pilih file (*.nc) >
klik OK.
Pada kotak dialog NetCDV Setup Wizard, klik Next hingga muncul peta dunia.
Klik “Zoom into Map” > arahkan ke peta dunia yang tersedia > Zoom daerah
yang diinginkan > klik Finish.
Klik Export pada Menu Bar > Station data > ODV spreadsheet file.
Simpan file (*.txt) > Klik OK pada kotak dialog "Select Variable for Export" >
Klik OK.
3.1.3 Filter Data Arus dari ODV
Hasil extract data menggunakan ODV berupa file dalam bentuk *.txt
dapat dibuka menggunakan Ms. Excel dengan langkah sebagai berikut:
Buka Ms. Excel > klik Open > pilih file (*.txt) hasil extract ODV >klik Open.
Pilih Delomited pada kotak dialog yang muncul > Next > Next >Finish.
Buka New Workbook Excel > Masukkan komponen data arus (x = longitude, y
= latitude, u = data Ocean Surface Zonal Currents, dan v = data Ocean
Surface Meridional Currents) per 5 hari.
Cari rata-rata dan resultan untuk nilai u dan v.
Simpan Data.
Cari nilai resultan dari nilai u dan v rata-rata dengan rumus:
R = √𝑢2
+ 𝑣2
atau jika dimasukan dalam Ms. excel menggunakan formula:
=SQRT((Urata-rata^2)+(Vrata-rata^2))
33
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3.1.4 Pengolahan Data Arus Menggunakan Surfer 10
Adapun langkah–langkah dalam mengolah data arus menggunakan
software surfer adalah sebagai berikut:
Buka software Surfer 10 > klik Grid > Data > cari file (*.xls) yang telah
disimpan > klik Open.
Lakukan Gridding, ubah x = longitude; y = latitude; z = u > klik OK > pilih
metode Kriging > Save hasil Gridding.
Klik Map > New > Contour Map.
Klik Map > Add > 2-Grid Vector Layer > masukkan hasil Gridding komponen u
dan v.
Klik Map > Add > Base Layer > klik No.
Klik Object Manager > pilih Contour > centang Fill Contour dan Contour Scale.
Klik Objek Manager > pilih Base > Base Map > Properties > Pattern > Ubah
warna menjadi Solid > pilih warna yang diinginkan.
34
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
35
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
36
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
DAFTAR ASISTEN PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA
TAHUN AJARAN 2017/2018
No.
Nama
NIM
PJ Materi
1.
Faisal Daffa
155080607111005
Pasang Surut
2.
Rofiandanoza Pratama
155080601111004
Pasang Surut
3.
Dwita Marvaroza S. A.
155080600111047
Gelombang
4.
Fianisa Tiara Pradani
155080600111053
Arus
5.
Christian Harel
165080607111044
Gelombang
6.
Tirsa Aulia Puspitasari
165080607111003
Arus
No. Handphone
Kelompok
No.
Nama
1.
Faisal Daffa
081-224-991-231
1 dan 7
2.
Rofiandanoza Pratama
081-210-615-065
4 dan 10
3.
Dwita Marvaroza S. A.
082-229-055-531
2 dan 8
4.
Fianisa Tiara Pradani
085-288-480-976
3 dan 9
5.
Christian Harel
082-124-780-950
6 dan 12
6.
Tirsa Aulia Puspitasari
081-230-386-656
5 dan 11
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
rahmat dan karunia-Nya, sehingga buku Panduan Praktikum Oseanografi
Fisika 2017 ini dapat disusun dengan baik. Sholawat dan salam senantiasa kami
curahkan kepada Nabi Muhammad SAW , yang telah menjadi panutan dengan
suri tauladan yang senantiasa beliau ajarkan kepada umatnya.
Praktikum
Oseanografi
Fisika
akan
mempelajari
sifat-sifat
dan
karakteristik fisik yang ada di laut seperti halnya gelombang, pasang surut, dan
arus. Dalam buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika ini, kami menyajikan
pedoman materi dan langkah kerja dalam pelaksanaan praktikum yang pada
dasarnya adalah hasil rangkuman dari berbagai referensi yang ada. Materi yang
ada dalam modul ini berupa metode pengaplikasian perangkat lunak dalam
memprediksi maupun memodelkan kondisi hidro-oseanografi pada suatu
perairan.
Kami sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak
yang telah membantu dalam penyelesaian buku Panduan Praktikum Oseanografi
Fisika ini. Menyadari akan keterbatasan yang kami miliki, kami mengharapkan
masukan-masukan
berupa
kritik
dan
saran
yang
membangun
dalam
penyempurnaan buku panduan ini di lain waktu.
Malang, 13 September 2018
Tim Dosen dan
Tim Asisten Praktikum Oseanografi Fisika
iii
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
TATA TERTIB PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA
1. Praktikum dilaksanakan pada setiap Hari Jumat, tanggal 21 September 2018,
28 September 2018 dan 19 Oktober 2018.
2. Praktikum dimulai pada pukul 09.00 – 11.00 WIB.
3. Datang 15 menit sebelum praktikum dimulai.
4. Buku panduan dicetak individu dengan ukuran kertas A4 dan warna cover 1
angkatan wajib sama.
5. Buku panduan dijilid terusan biru tua (PKM) tanpa laminasi.
6. Mengerjakan soal tiket masuk pada buku panduan sesuai materi praktikum
pada hari tersebut (Praktikum 1: Gelombang; Praktikum 2: Pasang Surut;
Praktikum 3: Arus).
7. Soal tiket masuk dikerjakan menggunakan bolpoin warna biru.
8. Literatur hanya diperbolehkan dari Buku (Tidak ada batasan tahun) dan
Jurnal (Minimal tahun 2013) dengan ketentuan 1 soal menggunakan 2
literatur.
9. Tidak boleh meng-install software saat praktikum berlangsung (software
harus sudah ter-install sebelum praktikum).
10. Satu kelompok minimal membawa 5 laptop dan 2 kabel roll.
11. Berpakai rapi, sopan dan bersepatu.
12. Menggunakan laptop yang kompatibel dengan software yang digunakan
dalam praktikum.
iv
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
TATA TERTIB PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA .........................................iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ iv
1.
GELOMBANG ........................................................................................... 1
1.1 Pengolahan Data Gelombang ..................................................................... 6
1.1.1 Download Data ECMWF ....................................................................... 6
1.1.2 Ocean Data View (ODV) ....................................................................... 7
1.1.3 Membuat Mawar Angin Menggunakan WRPLOT ................................. 8
1.1.4 Prediksi Gelombang ............................................................................. 8
1.1.5 Menentukan Fetch menggunakan Google Earth Pro............................. 9
1.1.6 Menentukan Tinggi dan Periode Gelombang Signifikan................... 9
2.
PASANG SURUT .................................................................................... 12
2.1. Pengolahan Data Pasang Surut............................................................... 17
2.1.1 Admiralty ............................................................................................ 17
2.1.2 T_Tide ................................................................................................ 17
2.1.3 Tide Model Driver (TMD) .................................................................... 19
2.1.4 NAO Tide............................................................................................ 21
2.2 Perhitungan Bilangan Formzahl ................................................................ 22
3.
ARUS ...................................................................................................... 26
3.1. Pengolahan Data Arus ............................................................................. 31
3.1.1 Download Data Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR)
.................................................................................................................... 31
3.1.2 Extract Data Menggunakan ODV........................................................ 31
3.1.3 Filter Data Arus dari ODV ................................................................... 32
3.1.4 Pengolahan Data Arus Menggunakan Surfer 10 ................................. 33
DAFTAR ASISTEN PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA ............................... 36
1
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1. GELOMBANG
Gelombang laut adalah gerak naik turunnya air laut tanpa disertai
perpindahan massa air laut. Gelombang laut dapat dibedakan menjadi beberapa
macam tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah
gelombang angin yang dibangkitkan oleh gaya tarik benda–benda langit,
terutama matahari dan bulan terhadap bumi. Gelombang dapat menimbulkan
energi tertentu untuk membentuk pantai, menimbulkan arus, dan transport
sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai. Gelombang merupakan
faktor utama didalam penentuan tata letak (Layout) pelabuhan, pelayaran,
perencanaan bangunan pantai dan sebagainya.
Pada umumnya bentuk gelombang di alam sangat kompleks dan sulit
digambarkan secara matematis karena ketidak–linieran, tiga dimensi dan
mempunyai bentuk yang random (suatu deret gelombang mempunyai tinggi dan
periode berbeda). Beberapa teori yang ada hanya menggambarkan bentuk
gelombang yang sederhana dan merupakan pendekatan gelombang alam.
Faktor pembangkit gelombang diantaranya angin, gempa bumi, dan tsunami.
Namun dalam hal ini akan mempelajari pembangkit gelombang oleh angin.
Angin yang berhembus diatas permukaan air akan menimbulkan tegangan pada
permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu
dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin
bertambah, riak akan semakin bertambah besar, dan apabila angin berhembus
terus akhirnya akan berbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat
angin berhembus, maka semakin besar gelombang yang terbentuk.
Tinggi dan periode gelombang yang dipengaruhi oleh angin meliputi
kecepatan angin ( U), lama hembusan angin ( D), arah angin, dan Fetch.
Fetch adalah daerah dimana kecepatan dan arah angin adalah konstan. Data
angin yang
digunakan
untuk
peramalan
gelombang
adalah
data
di
permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari
pengukuran langsung di atas permukaan laut, atau dapat mengambil data angin
dari
web
resmi
yang
menyediakan
data
angin
contohnya
ECMWF
(https://www.ecmwf.int/). The European Center for Medium–Range Weather
Forecasts (ECMWF) merupakan website resmi yang menyediakan data–data
terkait parameter cuaca salah satu diantaranya adalah angin, yang digunakan
sebagai data prediksi gelombang atau melakukan pemodelan gelombang angin.
2
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Gelombang:
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Gelombang!
2. Sebutkan dan jelaskan macam-macam Gelombang!
3. Sebutkan dan jelaskan pentingnya data Gelombang di bidang Kelautan!
4. Jelaskan apa itu Fetch dan faktor yang mempengaruhi terbentuknya Fetch!
5. Jelaskan keterkaitan hubungan antara Angin dan Gelombang di laut!
Jawab:
3
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
4
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
5
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
6
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1 Pengolahan Data Gelombang
Adapun alur kegiatan prediksi gelombang yang disebabkan oleh angin
adalah sebagai berikut:
Download data dari ECMWF (.nc).
Ekstrak dan ubah format data (.nc) menjadi (.txt) dengan ODV.
Pengolahan data I menggunakan MS.Excel.
Menentukan windrose menggunakan WRPlot.
Plotting fetch menggunakan Google Earth.
Pengolahan data II menggunakan Ms.Excel (prediksi).
Analisa hasil (windrose dan grafik prediksi tinggi dan periode gelombang).
1.1.1 Download Data ECMWF
Dari alur kegiatan prediksi gelombang angin di atas adapun langkahlangkah dalam melakukan Download data ECMWF adalah sebagai berikut :
Buka website ECMWF pada link https://www.ecmwf.int/.
Buat akun (register) dan log in.
Masukkan username (email) dan password yang telah dikonfirmasi dan log in.
Pilih forecasts >> Documentation And Support >> Atmospheric and Ocean
Wave Reanalysis Cycle 31r2 >> ERA Interim >> Data.
Muncul tampilan data dan pilih waktu yang diinginkan melalui Select Date,
Select a List of Months, Select Step, dan Select Parameter.
Klik Retrieve NetCDF pada tampilan paling bawah.
Pilih perintah "change" pada area dan grid.
Klik Retrieve Now.
Muncul tampilan "The Status of The Request is Complete" lalu klik download.
Klik Save File.
7
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.2 Ocean Data View (ODV)
Import dan export nc File dalam hal menggunakan software Ocean
Data View (ODV) versi 4.5.3.
Gambar 1. Tampilan Software ODV
Adapun langkah–langkah pengolahan data ECMWF dengan ODV adalah
sebagai berikut:
Buka software ODV.
Klik File lalu pilih Open File (.nc).
Setelah muncul tampilan awal peta Indonesia lalu pilih Zoom into Map untuk
memperbesar tampilan pada wilayah yang diinginkan.
Tentukan koordinat perairan yang akan dianalisis dengan mengklik dua kali
pada salah satu titik.
Klik Export >> Station Data >> ODV Spreadsheet file.
Save dalam format (.txt) >> OK.
Pada kotak dialog "select variable for export" >> klik OK.
Finish.
8
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.3 Membuat Mawar Angin Menggunakan WRPLOT
Buka Ms. Excel dan copy data yang telah diolah pada tahap I berupa Tahun,
Bulan, Tanggal, Jam, Kecepatan, dan Arah Angin.
Masukkan data Arah dan Kecepatan per-empat kolom selama satu bulan.
Simpan dalam format Excel 97-2003 Workbook.
Buka software WRPlot.
Klik Tools >> Import Data from Ms. Excel >> Specify file >> pilih file Excel
yang telah disimpan.
Sesuaikan kolom pada Excel dengan unit pada WRPlot.
Klik Tab Station Information dan isi keterangan Station ID, City, State,
Latitude-Longitude, dan Time Zone.
Lalu klik Import File dan save dalam format (.sam).
Pilih Add File dan masukkan file (.sam) yang telah disimpan.
Buka Tab windrose lalu ubah Unit dan Orientation untuk membaca arah angin
dominan.
Selesai.
1.1.4 Prediksi Gelombang
Tahap selanjutnya, setelah kita analisis dan kita mengetahui arah angin,
langkah selanjutnya yaitu prediksi gelombang yang disebabkan oleh angin
adapun langkah – langkahnya sebagai berikut:
-
Menentukan Kuadran
-
Menentukan Arah angin
-
Menentukan Mata angin
-
Menentukan UA dengan rumus UA = 0,71 x U1,23
dimana:
UA
= Wind stress factor (m/s)
U
= Kecepatan angin (m/s)
9
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
1.1.5 Menentukan Fetch menggunakan Google Earth Pro
Bka software Google Earth.
Sesuaikan unit/satuan pada Tools Google Earth.
Tampilkan wilayah perairan yang akan dianalisis.
Pilih Ruler pada Menu Bar untuk menandai Fetch pada Koordinat dan Derajat
Mata Angin yang ditentukan.
Ubah Map Length menjadi Kilometer.
Buat Fetch pada 360° mata angin dengan jarak 5° tiap sudutnya.
Masukkan jarak Fetch yang telah ditarik kedalam Ms.Excel Peramalan
Gelombang.
Hitung Fetch Efektif.
Selesai.
Untuk menentukan Fetch Efektif yaitu dengan menggunakan rumus :
Fetch Eff =
dimana:
Σ (𝑥𝑖.cos ∝)
Σ 𝑐𝑜𝑠 ∝
Fetch Eff
= Panjang Fetch Efektif
xi
= Proyeksi radial pada arah angin
α
= sudut antar jalur fetch yang ditinjau dari arah
angin
1.1.6 Menentukan Tinggi dan Periode Gelombang Signifikan
Menentukan tinggi gelombang signifikan dan periode gelombang
signifikan menggunakan rumus:
Hmo = 0,2433 x
dimana:
𝑈𝐴 2
𝑔
Ts = 8,134 x
Hmo
= Tinggi gelombang signifikan (m)
Ts
= Periode gelombang signifikan (s)
G
= Gravitasi bumi (9,81)
𝑈𝐴
𝑔
10
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
11
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
12
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
2. PASANG SURUT
Pasang surut merupakan salah satu gejala alam yang tampak nyata di
laut, yakni suatu gerakan vertikal (naik turunnya air laut secara teratur dan
berulang-ulang) dari seluruh partikel massa air laut dari permukaan sampai
bagian terdalam dari dasar laut. Gerakan tersebut disebabkan oleh pengaruh
gravitasi (gaya tarik menarik) antara bumi dan bulan, bumi dan matahari, atau
bumi dengan bulan dan matahari. Pengaruh benda angkasa lainnya dapat
diabaikan karena jaraknya lebih jauh dan ukurannya lebih kecil. Faktor nonastronomi yang mempengaruhi pasang surut terutama di perairan semi tertutup
seperti teluk adalah bentuk garis pantai dan topografi dasar perairan.
Tipe pasang surut ditentukan oleh frekuensi air pasang dengan surut
setiap harinya. Suatu perairan mengalami satu kali pasang dan satu kali surut
dalam satu hari, kawasan tersebut dikatakan bertipe pasang surut harian tunggal
(diurnal tides), namun jika terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam
sehari, maka tipe pasang surutnya disebut tipe pasang surut harian ganda
(semidiurnal tides). Tipe pasang surut lainnya merupakan peralihan antara tipe
pasang surut tunggal dan tipe pasang surut ganda disebut dengan tipe
campuran (mixed tides) dan tipe pasang surut ini digolongkan menjadi dua
bagian yaitu tipe campuran condong harian tunggal (mixed tides prevailing
diurnal) dan tipe campuran condong harian ganda (mixed tides prevailing
semidiurnal).
Pasang surut di suatu tempat tidak hanya bergantung pada posisi bulan
dan matahari saja, tetapi dipengaruhi juga oleh keadaan geografi, arah angin,
gesekan dengan dasar laut, kedalaman, relief dasar laut dan viskositas air di
lokasi tersebut. Semua faktor ini dapat mempercepat atau memperlambat
datangnya air pasang.
Pasang purnama (spring tide) terjadi ketika bumi, bulan, dan matahari
berada dalam suatu garis lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi
yang sangat tinggi dan pasang rendah yang sangat rendah. Pasang surut
purnama ini terjadi pada saat bulan baru dan bulan purnama.
Pasang perbani (neap tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari
membentuk sudut tegak lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi yang
rendah dan pasang rendah yang tinggi. Pasang surut perbani ini terjadi pada
saat bulan 1/4 dan 3/4.
13
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Pasang Surut:
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Diurnal tides, Semidiurnal tides, dan
Mixed tides!
2. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi Pasang Surut!
3. Sebutkan dan jelaskan 4 metode Pengolahan Pasang Surut yang digunakan
dalam praktikum Oseanografi Fisika!
4. Sebutkan tipe-tipe Pasang Surut berdasarkan nilai Bilangan Formzahl!
5. Apa saja manfaat mempelajari Pasang Surut di bidang Kelautan dan NonKelautan!
Jawab:
14
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
15
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
16
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
17
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
2.1. Pengolahan Data Pasang Surut
Pengolahan data pasang surut pada Praktikum Oseanografi Fisika ini
menggunakan empat (4) metode, yakni metode Admiralty, T_Tide, program Tide
Model Driver (TMD), dan program NAO Tide.
2.1.1 Admiralty
Metode Admiralty merupakan metode yang dikembangkan oleh A. T.
Doodson untuk menganalisis data pasang surut jangka pendek (15 atau 29
hari/piantan), dengan hasil yang diperoleh adalah nilai amplitudo (A) dan
keterlambatan fasa (g) dari komponen harmonik pasang surut.
Proses perhitungan analisa harmonik pada metode Admiralty dilakukan
dengan sistem formula dengan bantuan tabel pada perangkat lunak Excel, yang
akan menghasilkan harga beberapa parameter yang ditabelkan sehingga
perhitungan pada metode ini akan menjadi efisien dan memiliki keakuratan yang
tinggi serta fleksibel untuk waktu kapanpun.
Kekurangan dari metode ini yaitu dalam pengolahannya sangat dibutuhkan
ketelitian, tidak dapat digunakan untuk data-data panjang (>29 hari dan buka data Ms. Excel T_Tide yang akan diolah > buat
beberapa kolom seperti gambar di bawah. Masing- masing kolom tersebut
18
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
berisi tahun (kolom A), bulan (kolom B), tanggal (kolom C), jam (kolom D),
menit (kolom E), dan detik (kolom F) pengambilan data serta ketinggian muka
air laut (kolom G) > Kemudian simpan dalam format *.txt.
Gambar 2. Data Lapang T_Tide untuk Analisis Komponen Harmonik
2) Simpan data dalam format .txt dalam folder T_Tide > Beri nama yang mudah
diingat
3) Buka bahasa pemrograman T_Tide pada aplikasi Matlab > kemudian buat Mfile untuk memanggil data inputan > pastikan nama file yang akan dipanggil
sesuai dengan nama file yang sudah kita simpan > Kemudian run program.
Gambar 3. Proses Pengolahan Data pada Matlab
19
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
5) Penjelasan dari kode dalam M-file tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Penjelasan kode t_tide
Gambar 5. Penjelasan kode Pasut
6) Hasil analisis komponen harmonik dan hasil prediksi pasut akan
tersimpan dalam folder T_TIDE dengan format *txt. Hasil analisis
harmonik komponen pasut yang dilakukan dengan menggunakan script
t_tide ialah konstanta harmonik pasut dengan data frequency, amplitudo,
amplitudo error, phase, phase error, dan signal to noise ratio (SNR).
Sedangkan hasil prediksi pasut yang dilakukan dengan menggunakan
script t_predict berisi nilai ketinggian (elevasi) pasut dalam satuan m
atau cm.
7) Selanjutnya, gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut
dan untuk pembuatan grafik elevasi pasut.
2.1.3 Tide Model Driver (TMD)
Tide Model Driver (TMD) digunakan untuk melakukan ekstraksi konstanta
pasut serta melakukan ramalan (prediksi) ketinggian pasut di permukaan bumi
dari model pasut dengan perangkat lunak MATLAB. Dari model pasut dapat
dilakukan ekstraksi konstanta harmonik dan prediksi elevasi pasut pada lokasi
20
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dan waktu yang diberikan. Secara global, untuk melakukan ekstraksi serta
prediksi kostanta pasut tersebut, model pasut TPXO 7.1 melibatkan konstituen
pasut M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, MM, MF dan M4.
Langkah-langkah pengerjaan program TMD adalah sebagai berikut:
1) Sebelum mulai menggunakan TMD, langkah pertama yang harus dilakukan
adalah
meng-copy
folder
TMD
ke
dalam
(C:)\Program
Files\MATLAB\toolbox\.
2) Selanjutnya, buka program MATLAB.
3) Pilih File > Set Path > Add with Subfolders. Kemudian pilih folder TMD
yang berada di lokasi Computer\(C:)\Program Files\MATLAB\toolbox\TMD
lalu pilih OK > Save > Close.
4) Untuk memunculkan model TMD, tulis “TMD” pada Command Window lalu
tekan Enter > Pilih file “model_ind” > pilih Open.
5) Selanjutnya akan muncul tampilan model TMD seperti berikut:
Gambar 6. Tampilan Model TMD
6) Pilih semua (delapan) komponen dengan cara ditandai, tandai pula “z”
(elevasi) dan “Rewrite File” untuk membuat file baru serta isi nama output file
sesuai yang diinginkan.
7) Pilih “Extract tidal constants” untuk memunculkan komponen harmonik pasut.
Isi koordinat latitude dan longitude > lalu tekan “GO”.
Gambar 7. Memunculkan Komponen Harmonik TMD
8) Untuk memprediksi ketinggian pasut di perairan tersebut, pilih “Predict tide” >
Isi koordinat latitude dan longitude. Ubah “Rewrite File” menjadi “Append
File” > Isi pula “Start Time” yang terdiri dari tahun, bulan, tanggal, jam, menit,
21
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dan panjang data (jumlah total data, diperoleh dari jumlah hari dikali 24 jam)
> lalu tekan “GO”.
Gambar 8. Memprediksi Ketinggian Pasut TMD
9) Hasil dari program TMD akan muncul dalam folder Documents\MATLAB\
dalam format *.out.
10) Selanjutnya, gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut dan
untuk pembuatan grafik elevasi pasut.
2.1.4 NAO Tide
NAO Tide adalah suatu program untuk memprediksi pasang surut
berdasarkan waktu dan lokasi laut dengan cakupan global dengan resolusi 0,5º
x 0,5º yang merupakan data asimilasi dari TOPEX/Poseidon selama 5
tahun. Model ini dikembangkan oleh National Astronomical Observatory (NAO)
Jepang, pada tahun 1999.
Langkah-langkah pengerjaan program NAO Tide adalah sebagai berikut:
1) Masuk ke folder NAO Tide > Pilih file “input.in” dan buka dengan program
Notepad.
2) Pada file input > ubah koordinat lokasi dalam satuan derajat desimal >
Kemudian sesuaikan waktu (tahun, bulan, hari, jam, dan menit) awal dan
akhir pengukuran sesuai dengan zona waktu yang digunakan > Ubah
nama file output sesuai yang diinginkan > Kemudian simpan file input.
Gambar 9. Mengubah Keterangan pada NAO Tide
3) Setelah file “input.in” disimpan > jalankan file “nao99b-b0.exe” > Tampilan
saat proses running yaitu seperti pada gambar di bawah ini.
22
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Gambar 10. Proses Running NAO Tide
4) Jika proses running selesai > akan muncul file baru yang merupakan output
dari program NAO Tide.
5) Gunakan program Ms. Excel untuk pengolahan lebih lanjut dan untuk
pembuatan grafik elevasi pasut.
2.2 Perhitungan Bilangan Formzahl
Dari pengolahan data menggunakan metode Admiralty, program TMD,
dan program T_Tide akan dihasilkan nilai amplitudo komponen harmonik pasut.
Selanjutnya, nilai amplitudo komponen harmonik tersebut digunakan untuk
menentukan tipe pasang surut perairan berdasarkan bilangan Formzahl (F) yang
dinyatakan dalam rumus:
𝐴𝐾1+𝐴𝑂1
F = 𝐴𝑀2+𝐴𝑆2
dimana:
F
= Bilangan Formzahl
AK1
= Amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan dan matahari
AO1
= Amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan
AM2
= Amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan
AS2
= Amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang
disebabkan oleh gaya tarik matahari
23
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
dengan ketentuan:
F ≤ 0,25
= Pasang surut tipe harian ganda (semidiurnal tides)
0,25 < F ≤ 1,5
= Pasang surut tipe campuran condong harian ganda
(mixed tides prevailing semidiurnal)
1.50 < F ≤ 3.0
= Pasang surut tipe campuran condong harian tunggal
(mixed tides prevailing diurnal)
F > 3.0
= Pasang surut tipe harian tunggal (diurnal tides)
24
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
25
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
26
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3. ARUS
Arus merupakan pergerakan massa air secara horizontal maupun vertikal
dalam skala besar sehingga terjadi perpindahan dari satu tempat ke tempat
lainnya. Massa air yang berada dibawahnya akan ikut terbawa dan akan
semakin melemah seiring dengan bertambahnya kedalaman laut. Perputaran
bumi pada porosnya juga mempengaruhi pergerakan air. Bumi yang berputar
pada porosnya akan menimbulkan kekuatan untuk menggerakan air mengikuti
arah putaran bumi. Gaya yang diakibatkan oleh perputaran bumi pada porosnya
ini disebut dengan Gaya Coriolis.
Gaya Coriolis akan mengakibatkan arus permukaan berbelok ke kanan
dari arah angin di atas permukaan pada bumi bagian utara dan sebaliknya pada
bumi bagian selatan. Arus di permukaan laut disebabkan oleh adanya angin
yang bertiup di atasnya. Namun disamping faktor angin, arus juga dipengaruhi
oleh bentuk dasar laut, letak geografis dan tekanan udara. Akibatnya arus yang
mengalir di permukaan lautan merupakan hasil kerja dari gabungan faktor-faktor
tersebut. Akan tetapi dari ketiga faktor tersebut, faktor angin merupakan faktor
yang paling bervariasi dalam membangkitkan arus.
Terjadinya arus di lautan disebabkan oleh perpindahan massa air yang
diakibatkan adanya perbedaan massa jenis air, tekanan, gaya-gaya pembangkit
lain seperti gelombang dan angin. Karakteristik arus di perairan dipengaruhi oleh
morfologi pantai, letak geografis dan bathimetri perairan. Manfaat arus dalam
kehidupan sehari-hari bervariasi dalam dari segi perikanan, pariwisata, pertanian
laut, pelayaran, dan energi (pembangkit tenaga listrik).
Arus laut dapat terbentuk karena perbedaan suhu baik secara vertikal
maupun horizontal. Adanya perbedaan suhu, massa air dan pembuyaran arus
permukaan (divergence) dapat menyebabkan terjadinya upwelling sedangkan
pemusatan arus (convergence) menyebabkan terjadinya downwelling. Gerakan
massa air secara vertikal dan horizontal sangat erat kaitannya terhadap kondisi
ekologis yang terkandung dalam suatu perairan.
27
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Soal Tiket Masuk Praktikum Arus:
1. Sebutkan dan jelaskan macam-macam Arus berdasarkan penyebab
terjadinya dan kedalamannya!
2. Faktor apa saja yang mempengaruhi terjadinya arus?
3. Jelaskan hubungan antara Arus, Gaya Coriolis, dan Ekman Spiral!
4. Jelaskan bagaimana perbedaan suhu perairan dapat mempengaruhi Arus
serta dampaknya bagi perairan!
5. Jelaskan manfaat dari Pengolahan Data Arus untuk Bidang Perikanan dan
Kelautan!
Jawab:
28
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
29
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
30
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Daftar Pustaka
31
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3.1. Pengolahan Data Arus
Adapun alur pengolahan data arus sebagai berikut:
Download Data Arus pada website OSCAR.
Mengekstrak Data Arus menggunakan ODV.
Mem-filter Hasil Pengolahan Data di ODV pada Ms. Excel.
Pengolahan Data Arus menggunakan Surfer 10.
3.1.1 Download Data Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR)
Langkah-langkah pengambilan data arus dari OSCAR sebagai berikut:
Masuk ke website OSCAR: https://podaac.jpl.nasa.gov/.
Masuk ke Home Page OSCAR > pilih Data Acsess.
Pilih FTP > All Data > Ocean Circulation > Oscar > Preview > L4 >
oscar_third_deg. Setelah itu akan muncul data arus dari tahun 1992 hingga
tahun terkini.
Download data arus pada tahun yang diperlukan (*.rar).
3.1.2 Extract Data Menggunakan ODV
Setelah download data dari OSCAR, file hasil download berupa *.rar di
extract dengan cara klik kanan pilih “extract here” dan tunggu hingga file
berbentuk “*.NC file”. Hasil *.NC file di extract kembali dengan menggunakan
software ODV dengan langkah sebagai berikut:
32
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Buka software ODV > klik File pada Menu Bar > Klik Open, pilih file (*.nc) >
klik OK.
Pada kotak dialog NetCDV Setup Wizard, klik Next hingga muncul peta dunia.
Klik “Zoom into Map” > arahkan ke peta dunia yang tersedia > Zoom daerah
yang diinginkan > klik Finish.
Klik Export pada Menu Bar > Station data > ODV spreadsheet file.
Simpan file (*.txt) > Klik OK pada kotak dialog "Select Variable for Export" >
Klik OK.
3.1.3 Filter Data Arus dari ODV
Hasil extract data menggunakan ODV berupa file dalam bentuk *.txt
dapat dibuka menggunakan Ms. Excel dengan langkah sebagai berikut:
Buka Ms. Excel > klik Open > pilih file (*.txt) hasil extract ODV >klik Open.
Pilih Delomited pada kotak dialog yang muncul > Next > Next >Finish.
Buka New Workbook Excel > Masukkan komponen data arus (x = longitude, y
= latitude, u = data Ocean Surface Zonal Currents, dan v = data Ocean
Surface Meridional Currents) per 5 hari.
Cari rata-rata dan resultan untuk nilai u dan v.
Simpan Data.
Cari nilai resultan dari nilai u dan v rata-rata dengan rumus:
R = √𝑢2
+ 𝑣2
atau jika dimasukan dalam Ms. excel menggunakan formula:
=SQRT((Urata-rata^2)+(Vrata-rata^2))
33
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
3.1.4 Pengolahan Data Arus Menggunakan Surfer 10
Adapun langkah–langkah dalam mengolah data arus menggunakan
software surfer adalah sebagai berikut:
Buka software Surfer 10 > klik Grid > Data > cari file (*.xls) yang telah
disimpan > klik Open.
Lakukan Gridding, ubah x = longitude; y = latitude; z = u > klik OK > pilih
metode Kriging > Save hasil Gridding.
Klik Map > New > Contour Map.
Klik Map > Add > 2-Grid Vector Layer > masukkan hasil Gridding komponen u
dan v.
Klik Map > Add > Base Layer > klik No.
Klik Object Manager > pilih Contour > centang Fill Contour dan Contour Scale.
Klik Objek Manager > pilih Base > Base Map > Properties > Pattern > Ubah
warna menjadi Solid > pilih warna yang diinginkan.
34
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
35
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
Catatan:
36
Buku Panduan Praktikum Oseanografi Fisika 2018
DAFTAR ASISTEN PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA
TAHUN AJARAN 2017/2018
No.
Nama
NIM
PJ Materi
1.
Faisal Daffa
155080607111005
Pasang Surut
2.
Rofiandanoza Pratama
155080601111004
Pasang Surut
3.
Dwita Marvaroza S. A.
155080600111047
Gelombang
4.
Fianisa Tiara Pradani
155080600111053
Arus
5.
Christian Harel
165080607111044
Gelombang
6.
Tirsa Aulia Puspitasari
165080607111003
Arus
No. Handphone
Kelompok
No.
Nama
1.
Faisal Daffa
081-224-991-231
1 dan 7
2.
Rofiandanoza Pratama
081-210-615-065
4 dan 10
3.
Dwita Marvaroza S. A.
082-229-055-531
2 dan 8
4.
Fianisa Tiara Pradani
085-288-480-976
3 dan 9
5.
Christian Harel
082-124-780-950
6 dan 12
6.
Tirsa Aulia Puspitasari
081-230-386-656
5 dan 11