3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2011 bertempat di Laboratorium Data Prosesing Oseanografi Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Lokasi penelitian di perairan Laut Jawa khususnya di perairan Indramayu pada posisi geografis wilayah model 105.6613531o BT sampai 110.5106564o BT dan 7.272217603o LS sampai 5.076857448o LS, dengan daerah model seperti yang terlihat pada Gambar 4. Sumber peta umumnya diperoleh dari Dinas Hidro-Oseanografi (DISHIDROS) tahun 1987 dengan skala 1:1000000.
Tanda bintang pada Gambar 4 tersebut merupakan titik ujung pipa milik suatu perusahaan minyak di Indonesia yang digunakan untuk memompa minyak dari laut ke darat. Untuk keperluan analisis hasil model, wilayah yang digunakan terfokus pada tanda kotak di Gambar 4. Wilayah di luar kotak tidak digunakan dengan maksud untuk menghilangkan efek non-linier pada batas terbuka.
Gambar 4. Peta batimetri Perairan Laut Jawa dan titik pipa (tanda bintang) yang terjadi kebocoran minyak
15
3.2 Data penelitian dan Akuisi Data
Data yang digunakan untuk membangun sebuah model sebaran tumpahan minyak meliputi dua macam data yaitu data masukan model dan data verifikasi hasil model. Data masukan model digunakan untuk membangun skenario model yang di dapat dari berbagai sumber data. Data kedalaman (batimetri) Laut Jawa didapat dari Tentara Nasional Indonesia -Angkatan Laut pada Dinas Hidro- Oseanografi (DISHIDROS) tahun 1987 pada skala 1:1000000. Data arah dan kecepatan angin di perairan Laut Jawa pada bulan September tahun 2008 dengan interval waktu selama tiga jam didapat dari ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) pada koordinat 109.5o BT dan 6o LS
(Lampiran 5). Data pasang surut air laut diambil pada beberapa titik di sel batas terbuka (yang berhadapan dengan laut terbuka) yang digunakan untuk syarat batas di sel tersebut. Data pasang surut tersebut diprediksi untuk bulan September 2008 dengan menggunakan model NAOTIDE yang dikembangkan oleh National Astronomical Observatory. Model NAOTIDE dibuat pada tahun 2000 yang merupakan pengembangan dari data asimilasi satelit TOPEX/POSEIDON. Hasil prediksi pasang surut dikeluarkan dalam interval waktu satu jam dan resolusi spasial sebesar 0.5 derajat.
Selain data-data tersebut, diperlukan juga data verifikasi untuk menunjang keakuratan data. Data verifikasi arah dan kecepatan angin didapat dari Badan Meteorologi dan Geofisika (BMKG) kota Bogor pada daerah stasiun di Curug, Jawa Barat pada bulan September tahun 2008 dengan koordinat 106o 39’ BT dan 6o 14’ LS dengan elevasi sebesar 46 meter. Data pasang surut air laut diperoleh dari hasil pengukuran langsung, data tersebut diperoleh dari Hawai University of
16
Sea Level Center (HUSLC) dan program Seawatch tahun 1996 sampai 2000 yang sudah dalam bentuk komponen pasang surut (Koropitan dan Ikeda, 2008). Data propertis minyak dipeoleh dari PT. Pertamina UP VI Balongan-Indramayu, Jawa Barat, sedangkan data sebaran tumpahan minyak untuk verifikasi model diperoleh dari Kementerian Lingkungan Hidup tahun 2008. Perbandingan data angin
ECMWF dan BMKG dilakukan dengan membandingkan arah dan kecepatan angin dalam bentuk mawar angin, sedangkan data pasang surut diverifikasi dengan data lapang menggunakan selisih dari masing-masing komponen pasang surut. Semakin kecil selisih antara data model dan data lapang, maka semakin akurat hasil simulasi model.
3.3 Perangkat Lunak yang digunakan
Pemodelan sebaran tumpahan minyak menggunakan perangkat keras komputer untuk pemasukan dan pengolahan data serta simulasi model.
pembuatan skenario model hidrodinamika diproses dengan mengunakan Estuary, Lake and Coastal Ocean Model (ELCOM) yang dikembangkan oleh Center for Wat er Research (CWR) dari Universitas Western Australia. Pembuatan model simulasi sebaran tumpahan minyak (Oil Trajectory) menggunakan perangkat lunak dari NOAA yaitu General NOAA Oil Modelling Environment (GNOME).
Model analisis minyak yang dipengaruhi oleh kondisi cuaca selama lima hari menggunakan perangkat lunak dari NOAA yaitu Automated Data Inquiry for Oil spills (ADIOS). Selain perangkat lunak inti untuk keperluan model,
digunakan juga beberapa perangkat lunak yang mendukung dalam pemasukan data untuk model seperti Ocean Data View, Global Mapper 12, MATLAB R2008b,
17
SURFER 9, Developed Studio Fortran, Microsoft Excel, Transform, ARCVIEW 3.2, dan Quick Time.
3.4. Model Hidrodinamika
Model persamaan hidrodinamika yang digunakan merupakan model dua dimensi barotropik, yaitu menggunakan perangkat lunak dari Centre for Water Research (ELCOM). Secara umum ELCOM merupakan model hidrodinamik tiga dimensi dan dua dimensi untuk estuary, danau, dan wilayah pesisir (coastal ocean). Persamaan model yang mendasari dan mengatur pada transport tiga dimensi dan dua dimemsi adalah transport of momentum, continuity, momentum boundary condition free surface, bottom and side momentum boaundari
condition, transport scalar, scalar boundary condition, free surface evolution, free surface wind sher, dan momentum input by wind. Persamaan transport
Data Batimetri Data Angin ECMWF Data Meteorologi Data Pasang Surut
Grid x dan y Simpan *.hdf file
Buat matriks i,j DAT
Keluarkan data Konversi U dan V Tekanan, Suhu, Radiasi Panas, Intensitas Hujan, Awan, Kelembaban Boundary Conditons Bathy Information INFILE
RUNPREE Usedata.UNF RUNELCOM
Sparsedata.UNF NC File
Gambar 5. Skema model hidrodinamika dua dimensi untuk pemodelan dan perolehan data arus
+1/2,+1 = +1/2, +1, − 1 +1, − , +1 + 1 − 1+1 , +1 −
+1, …………...…..(1)
, +1+1/2 = , +1/2 , +1/2 − 1 , +1 − , +1 +1 ,
18
bersumber pada unsteady Reynold – averaged Navier-stokes (RANS), persamaan scalar transport yang digunakan dikembangkan dengan pendekatan Boussinesq dan mengabaikan tekanan non hidrostatik. Persamaan RANS dikembangkan dengan memfilter persamaan unsteady Navier-Stokes selama periode yang bergantung pada besarnya grid pada proses tersebut. Perataan time scale pada metode numerik unsteady RANS digunakan untuk pengembangan dari evolusi persamaan tersebut. maksimum time step diberikan pada masukan model yang tergantung pada resolusi grid.
Model persamaan tersebut mengabaikan beberapa variable pada syarat batas free surface diantaranya tekanan dinamik, variasi local baik horizontal atau pun vertical dari angin, dan tegangan permukaan. Metode yang digunakan untuk pengembangan model hidrodinamika menggunakan Three Dimensional Hidrodinamic Model TRIM (Casulli dan Cheng, 1992). Evolusi semi implisit untuk viskositas dapat dijabarkan dengan menggunakan formulasi sebagai berikut:
2 +1
+ 1 − 1 , +1−
+1 ……..…... ….(2)
Pada formula 1 dan 2 nilai U dan V merupakan viskositas model yang nilainya dihitung berdasarkan persamaan model hidrodinamika 2 dimensi dan merupakan perata-rataan terhadap kedalaman. Variabel G merupakan formula explisit untuk vector sumber tersebut sedangkan variabel η merupakan diskritisasi free surface. Lambang θ1 merupakan implisitenes (sifat model implisit) dari free surface, pada ECLOM nilai dari θ1 adalah 1 yang menunjukkan diskritisasi backward-Euler.
+1, /2 = +1, − ∆ +1, + +1, + +1, − +1, ……….…….….(3)
19
Namun pada model dengan grid yang kasar, perumusan dari akurasi numerik tersebut tidak selalu menghasilkan model yang baik, kebanyakan dari simulasi yang dilakukan dari model barotropik ini dapat diatasi dengan adanya Courant- Friedrichs-Lewy Condition (CLF) yang nilainya antara 5 sampai 10 atau lebih. Kondisi CLF yang seperti itu dapat memungkinkan model menjadi stabil.
Perumusan dari sumber dengan kode G (sumber vector eksplisit) pada persamaan 2 dan 3 dapat direpresentasikan pada persamaan sebagai berikut:
2 2 2 2 2 +1, /2= , +1/2 − ∆ , +1/2+ , +1/2+ , +1/2− , +1/2 …………..(4)
Nilai L pada persamaan 3 dan 4 merepresentasikan diskritisasi advektif yang merupakan nilai linier dari metode semi-langlarian. Formula semi –langlarian dari adveksi tersebut diperoleh dari perkiraan poin yang berkelanjutan pada ruang (grid) yang disebut langrange Point, nilai tersebut dapat diadveksikan pada discrete point (i,j,k) dengan kecepatan ruang pada time step Δt. Nilai kecepatan pada ruang U, V, dan W dapat diperoleh dari satu atau beberapa time level, hal tersebut tergantung pada akurasi dan komputasi yang diinginkan. Poin Linier dengan menggunakan satu waktu (single time level) pada metode semi-langlarian dapat diperoleh dengan menggunakan rumusan sebagai berikut:
= − ∆ ………(5)
= − ∆ ……….……….……….………(6) = − ∆ ……….……..………….………(7)
+1, , = (∅ , , ) = ∆ 2 (∅ +, , − 2∅ , , + ∅ −1, , ) ………..……(9) − 1 − 1 − 1 ⋮ ⋮ ⋮ 20
Persamaan 3 dan 4 menggunakan persamaan baroklinik yang dilambangkan dengan huruf B. Persamaan dari baroklinik pada arah x dapat ditulis sebagai berikut:
2 0∆ = ′+1, , − = ′, , − ……….(8)
Nilai k pada persamaan tersebut sama dengan nilai F yang merupakan sel pada fre surface. Persamaan tersebut dapat juga digunakan pada arah y dengan perumusan yang sama. Persamaan 3 dan 4 juga menggunakan difusi horizontal untuk sumber penggeraknya yang dilambangkan dengan D. Difusi horizontal pada model tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:
Persamaan 2 dan 3 menggunakan nilai A sebagai sebuah matriks dengan dikritisasi implisit dua level atau teknik dikritisasi explisit yang lain (Casulli dan Cheng, 1992). Matriks A pada persamaan tersebut merepresentasikan sebuah matriks sebagai berikut:
= + 0 0 0 0 − 2 − 2 − 2 ⋮ 0 0 2 2 0 0 0 1 0 0 0 ⋮ 2 + 1 ……….(10)
Nilai γ pada matriks A merupakan pengaturan dari kondisi batas pada model dimana nilai dari a, b, dan c dapat dirumuskan sebagai brikut:
= + ∆ − ………...……….(11) = 2 3∆
/ (13) 21
= − 2 3∆
Nilai koefisien dari θ2 dideterminasikan menggunakan teknik dikritisasi numeric dan variabel z merupakan lapisan kedalaman masukan model. Nilai θ2 pada ELCOM adalah 0 untuk model lapisan tercampur sehingga nilai A
didiskritisasi menjadi 0 pada semua persamaan di diagonal utama. Pergerakan model hidrodinamik juga dipengaruhi oleh thermodinamika permukaan dan fluks dari massa tersebut. Perubahan thermodinamika dipermukaan meliputi
pemanasan yang mengakibatkan gelombang pendek terpenetrasi ke dalam badan air, penguapan, keseimbangan panas yang merupakan konversi panas dari permukaan air ke atmosphere, dan radiasi gelombang panjang. Radiasi
gelombang pendek (280 nm sampai 2800 nm) biasanya diukur secara langsung. Radiasi gelombang panjang (lebih dari 2800 nm) diemisikan dari awan dan uap air dai atmosfere dapat diukur secara langsung atau dihitung berdasarkan tutupan awan, temperatur udara, dan kelembaban. Koefisien refleksi atau Albedo dari variasi radiasi gelombang pendek dari badan air yang satu ke badan air yang lainnya tergantung pada sudut dari matahari, warna permukaan badan air, dan gelombang permukaan (kekasaran permukaan perairan). Salah satu yang paling penting pada model adalah step waktu (time step). Time step dari model
tercampur digunakan untuk menghitung beberapa variabel yang digunakan pada model tercampur seperti menghitung energi dari angin, menghitung energi dasar, menghitung energi pergeseran, menghitung besarnya energi yang diperlukan untuk percampuran, menghitung total energi yang mungkin jika kedua sel benar- benar tercampur, menghitung estimasi waktu untuk model tercampur, menghitung
= 2 3 ∗3 ………..………..(14)
∗ =
22
fraksi percampuran dari model, dan menghilangkan energi yang berlebih dari model percampuran.
Perhitungan angin untuk model hidrodinamika (E) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan wind stress. Variabel C merupakan kecepatan angin dan variable U merupakan pergeseran angin yang disebabkan oleh beberapa kondisi. Persamaan wind stress dapat diuraikan sebagai berikut:
1
Variabel u yang merupakan pergeseran angin baik yang timbulkan kecepatan dan densitas air perkolom yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
0 ……..……….(15)
Konstanta CD merupakan koefisien drag untuk angin yang nilainya akan
mempengaruhi nilai kekuatan angin untuk membangkitkan arus yang berbanding lurus dengan densitas udara (ρair) dan berbanding terbalik dengan densitas fluida awal (ρ0). Selain koefisien drag untuk angin, terdapat juga koefisien drag untuk permukaan dasar perairan yang dilambangkan dengan Drag Bottom CD dan digunakan untuk menghitung energi dasar seperti pada persamaan berikut:
= + 3/2 ………..…..(16) Variabel u dan v merupakan kecepatan arus yang dekat dengan permukaan sedangkan Cb merupakan konstanta drag untuk dasar perairan. Perumusan shear energi yang digunakan pada persamaan di ELCOM melibatkan koefisien
= 2 2 ……….……….(17)
′ = 2 ( − )
23
percampuran massa Cs yang diberikan nilai 0.15 pada persamaan yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
1
2= ( − )2+ ( − )2………..……...(18)
Mixed layer (ml) merupakan nilai hasil pencampuran sedangkan l merupakan lapisan yang berada pada lapisan ml pada setiap kecepatan yang akan
mendefinisikan shear (S). Percampuran di setiap lapisan membutuhkan energi, energi yang dibutuhkan untuk percampuran pada lapisan tertentu disebut dengan energi potensial pencampuran yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
= − ′ ………(19)
1 ( )
Variabel dzml pada persamaan tersebut merupakan kedalaman lapisan tercapur yang merupakan penjumlahan dari semua dz pada sel di lapisan tersebut pada grafitasi (g) tertentu. Semua persamaan tersebut merupakan pola model vertikal pada Reynold yang dikaji berdasarkan momentum dan persamaan transpor tiga dimensi pada lapisan tercampur melalui pendekatan yang diberikan dari pengembangan energi total pada model satu dimensi.
3.5 Model Sebaran Tumpahan dan Nasib (Fate) Minyak
Model sebaran tumpahan minyak merupakan suatu model yang menganalisis pergerakan sebaran tumpahan minyak di laut menurut kondisi lingkungan oseanografi di wilayah sekitar tumpahan minyak. Model sebaran tumpahan minyak menggunakan General NOAA Oil Modelling Environment
24
(GNOME). GNOME merupakan perangkat lunak model sebaran tumpahan minyak yang mensimulasikan pergerakan minyak yang dipengaruhi oleh angin, arus, pasang surut dan difusi dari tumpahan minyak. GNOME dikembangkan oleh Hazardous Materials Response Division (HAZMAT) of the National Oceanic and Atmospheric Administration Office of Response and Restoration (NOAA OR&R). HAZMAT menggunakan model ini selama tumpahan minyak untuk memperkirakan “best guess” dari sebaran tumpahan minyak yang
diasosiasikan dengan ketidakpastian (uncertainty) sebaran tumpahan minyak. GNOME memberikan lima fungsi utama yaitu:
• Mengestimasi sebaran tumpahan minyak oleh proses yang melibatkan angin, kondisi cuaca, pola sirkulasi, masukan dari sungai, dan tumpahan minyak.
• Memprediksi hasil sebaran asli dan hasil sebaran ketidakpastian yang dikendalikan oleh observasi dari angin dan pergerakan massa air.
• Menggunakan algoritma cuaca untuk membuat prediksi yang sederhana mengenai pengaruh cuaca terhadap minyak yang tumpah.
• Dapat dengan cepat menambahkan dan memproses serta menyimpan informasi baru.
• Menyediakan output dengan format geo-referenced yang dapat digunakan untuk inputan dari GIS perangkat lunak.
GNOME merupakan jenis model yang memiliki penyebaran yang pasif sehingga dapat dengan mudah diprediksikan arah dan sebarannya dengan
menggunakan bebearapa persamaan gerak pembangkitnya. Persamaan dasar pada GNOME adalah sebagai berikut:
+ 1 = + 6 1 + 2 2 + 2 3 + 4 2 = + 2 ∆ , + 2 ∆
3 = + 2∆ , + ∆
25
Pada persamaan tersebut dapat diketahui bahwa perubahan x (dx) merupakan variable yang dihitung dari kecepatan (v) dan waktu (t) dengan perubahan jarak berbanding terbalik dengan perubahan waktu dan berbanding lurus dengan kecepatan penggeraknya pada waktu tertentu. Model sebaran tumpahan minyak tersebut kemudian dikembangkan dengan beberapa formula masukan yang berperan dalam penstabil model tersebut. Masalah yang pertama muncul adalah berkaitan dengan akurasi sebuah model yang dalam hal ini dijelaskan dengan pendekatan Euler Forward dan Runge Kutta. Persamaan pada Euler Forward adalah sebagai berikut:
+ 1 = + , . ∆ ………..……….………...(22) Persamaan tersebut memungkinkan akurasi model sebaran tumpahan minyak menjadi lebih baik dengan Dynamic Euler Velocity (PDE). Persamaan pergerakan tersebut hanya melibatkan pergerakan difusi (x) dan pergerakan dari kecepatan luar (v) terhadap waktu. Penyelesaian untuk akurasi model jarang sekali
menggunakan persamaan tersebut dan beralih ke persamaan dengan akurasi yang lebih baik seperti pada persamaan Runge Kutta. Persamaan tersebut dalam penstabilan akurasi pada model sebaran adalah sebagai berikut:
∆ 1= , 1 1 2 2 1 1 4= + 3∆ , + ∆ ……….…………... (23)
26
Model Hidrodinamika
Data Arus
Pengelolahan data
Data Minyak Tumpah
Diffusi Minyak
Diagnostic Mode GNOME
Data angin
MAP
Movie Oil Spill GNOME File GIS Output File
Gambar 6. Diagram alir model sebaran tumpahan minyak pada Diagnostic mode
Model sebaran tumpahan minyak menggunakan metode terkadang bergerak secara acak, sehingga dikenal dengan istilah persamaan Random Walk.
Persamaan tersebut sudah banyak dijabarkan oleh beberapa peneliti dan pengembangan model demi kepentingan penstabilan model. Salah satu
persamaan yang digunakan adalah persamaan random walk yang dikembangkan oleh Taylor (1921) yang berdasarkan pada premis pusat dengan rata-rata ansambel dari pemindahan partikel persegi di pergerakan Brownian yang meningkatkan tingkatnya menjadi 2K, K merupakan difusi molekuler.
= 2 −1 ∆ 1/2 ………..………..(24) Pada persamaan tersebut nilai R merupakan nilai Random dengan rata-rata nol, jika R merupakan nilai yang diambil dari sebuah distribusi yang seragam [-1,+1] maka nilai r adalah 1/3. Selain pada persamaan diatas, nilai RW juga didapat dengan memperhitungkan kecepatan Eddy horizontal yang banyak digunakan
, ,
∆ ∆ ∆ (25)
27
sebagai stabilitas dan kehalusan model. Xue et al (2008) menawarkan perumusan RW pada analisis skala sebagai berikut:
=
Pemodelan tumpahan minyak dengan GNOME pada penelitian ini dengan menggunakan Diagnostic Mode untuk memudahkan pemasukan data-data yang tidak disediakan oleh NOAA (Gambar 6). Mode tersebut dapat mengakses inputan data yang berbeda sesuai dengan data di daerah tersebut sehingga tumpahan minyak yang dihasilkan lebih baik.
Model sebaran tumpahan minyak dipengaruhi oleh kondisi cuaca dan kondisi lingkungan laut yang ada di sekitar tumpahan minyak. Minyak yang tumpah ke lingkungan perairan akan melalui beberapa proses diantaranya
dispersion, evaporation, emulsification, spreading, dan beaching. Menurut Wang Zhendi dan Stout Scott A (2007), dispersion merupakan partikel-partikel minyak
Tabel 1. Propertis minyak mentah dari Minas dan Duri
No Propertis Minas Duri
1 API 35.2 21.1 2 Viskositas (cSt) 0 Pada 30 C - 591 0 Pada 40 C 23.6 274.4 0 Pada 50 C 11.6 - 3 0 Densitas @ 15 C gr/ml 0.8485 0.927 4 Sulphur (% Weight) 0.08 7.4 5 Carbon (% Weight) 2.8 7.4 6 0 Titik Tuang ( C) 36 24 7 Asphalt (% Weight) 0.5 0.4 8 Vanadium (ppm Wt) <1 1 9 Nickel (ppm wt) 8 32 11 Salt (bb/1000 bbl) 11 5 12 Water (% Volume) 0.6 0.3
28
yang terpisah dari kumpulan minyak yang tumpah, hal tersebut dikarenakan adanya turbulensi akibat ombak dan arus. Evaporation merupakan penguapan minyak yang ada di perairan, penguapan minyak merupakan factor penting dalam ketersediaan minyak di perairan setelah tumpah. penguapan ini dipengaruhi oleh kondisi cuaca khususnya suhu permukaan laut dan suhu atmosfere.
Emulsification merupakan suatu proses masuknya air kedalam kumpulan minyak atau sebaliknya, emulsifikasi dapat berisi kandungan air sampai 70% pada kumpulan minyak. Spreading merupakan proses penyebaran tumpahan minyak yang diakibatkan oleh difusi partikel minyak dan kondisi angin serta arus sekitar tumpahan minyak. Beaching merupakan partikel atau kumpulan minyak yang sudah mencapai pantai. Kondisi tersebut sangat merugikan baik bagi lingkungan sekitar dan bagi perekonomian masyarakat pesisir. Oleh sebab itu, perlu juga dilakukan model perubahan karakteristik dan ketersediaan minyak yang
diakibatkan oleh kondisi cuaca dan hidrodinamika di sekitar tumpahan minyak. Model tersebut dapat menggunakan sebuah perangkat lunak yang dibuat oleh NOAA yaitu Automated Data Inquiry for Oil Spills (ADIOS2).
Model ketersediaan dan karakteristik minyak ini memerlukan beberapa masukan data seperti properties minyak, kondisi hidrodinamik, dan kondisi cuaca saat terjadi tumpahan minyak. Properties minyak yang digunakan seperti densitas minyak, viskositas minyak, nilai API minyak yang menunjukan ukuran kepadatan minyak, fraksi air pada minyak, kandungan senyawa lain dalam minyak.
Data jenis minyak yang tumpah pada model ketersediaan dan karakteristik minyak yang dipengaruhi oleh faktor cuaca (Tabel 1). masukan model untuk kondisi hidrodinamika seperti data angin, data gelombang, dan data arus. Data
10 = 10 7 ………..………...(26) 29
angin didapat dari ECMWF dengan kondisi arah angin dominan dan kecepatan angin rata-rata harian pada bulan September tahun 2008 untuk model nasib minyak. Arah angin pada model merupakan arah angin blowing from (berasal dari) sesuai dengan yang diadopsi oleh kebanyakan ahli meteorologi. Kondisi angin yang dapat berpengaruh pada tumpahan minyak di model ini adalah angin yang diukur pada ketinggian 10 meter diatas permukaan laut. Jika data yang digunakan bukan berasal dari ketinggian tersebut, maka kecepatan angin pada ketinggian 10 meter dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
1
Pada persamaan 28, z merupakan ketinggian data angin tersebut diukur. Data angin pada ketinggian 10 meter tersebut digunakan untuk memperkirakan
pengaruh angin (wind stress) untuk tumpahan minyak dengan perhitungan sebagai berikut:
= 0.71 10 ………..………....(27)
Data gelombang tersebut didapat melalui tiga cara yaitu perhitungan
langsung dari data angin, perhitungan langsung dari data angin dan panjang fetch, dan data lapang. Data gelombang pada model ini didapat dari perhitungan data angin yang sudah disediakan oleh ADIOS2. Perhitungan data gelombang baik itu tinggi gelombang dan periode gelombang jika diketahui nilai Fetch (F) dapat dilihat pada persamaan berikut:
= 5.112 10−4 ……….………...….(28)
30
Tinggi gelombang dihitung berdasarkan pengalian konstanta dan kecepatan angin (uA) serta fetch, sedangkan jika panjang Fetch tidak terbatas (lebih dari 200 km) maka perhitungan tinggi gelombang dan periode(Tp) dapat menggunakan persamaan berikut:
= 0.0248 2 ………(30)
= 0.83 ………..(31) Beberapa kasus tumpahan minyak sering dikaitkan dengan pola arus sekitar tumpahan minyak, seperti pada kasus bocornya pipa yang dekat dengan sungai besar, sehingga pada kasus tersebut perlu dikaitkan dngan data arus. Penyediaan data arus pada model ini sebagai arus perata-rataan yang berlaku sepanjang model berlangsung untuk mendukung algoritma dari penyebaran tumpahan minyak. Selain data komponen hidrodinamik, model ini menggunakan juga data properties air media tumpahan minyak seperti temperatur, salinitas, dan sedimentasi. Data temperature air yang digunakan berasal dari data perata-rataan yang diperoleh dari ECMWF pada bulan September tahun 2008 untuk masing-masing skenario. Data salinitas dan data sedimentasi menggunakan data yang telah disediakan pada model dengan nilai salinitas untuk laut lepas adalah 32 g/kg dan nilai sedimentasi untuk laut lepas adalah 5 g/m3. Hasil yang didapat dari model ini adalah
ketersediaan minyak di laut yang diakibatkan oleh beberapa factor seperti penguapan, pemisahan komponen minyak, dan akibat penanggulangan oleh instansi tertentu. Selain itu, model ini juga dapat memperkirakan properties minyak yang masih berada dilaut seperti densitas minyak dan nilai viscositas dari minyak.
31
3.6 Skenario Model
Penelitian ini menggunakan tiga jenis model yaitu model hidrodinamika, model sebaran tumpahan minyak, dan model nasib minyak. Syarat batas terbuka pada model hidrodinamika berisikan informasi pasang surut pada setiap sel sebagai gaya pembangkit sedangkan pada syarat batas terbuka GNOME sudah termasuk dalam peta masukan model dan memiliki sifat returning (sebaran minyak dapat kembali pada wilayah model), lost (sebaran minyak dapat hilang dan diteruskan pada wilayah model), dan partial (pembagian wilayah yang dapat terjadi tumpahan minyak dan tidak terjadi tumpahan minyak).
Syarat batas tertutup pada model hidrodinamika mencirikan daratan dan tidak dihitung dalam running model. Syarat batas tertutup pada model sebaran tumpahan minyak GNOME (landward) memiliki sifat slippery (minyak tidak terperangkap pada kawasan pantai), sticky (minyak dapat bertahan di pantai dengan kondisi arus dan angin mengarah pantai), randomly re-afloat (minyak Tabel 2. Skenario model hidrodinamika dan model tumpahan minyak
Model Hidrodinamika
Syarat Batas Terbuka Utara, Barat, dan Timur, Lautan (2+) pada GNOME,
Model Tumpahan Minyak
diberikan pasang surut per jam Diberikan arus per jam
Syarat Batas Tertutup Daratan