4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4. Uji Coba Lapang (Teluk Pelabuhan Ratu)
Uji coba lapang dilakukan selama 2 hari yaitu pada tanggal 28 Agustus 2010 dan 30 Agustus 2010, pada hari pertama dimulai pada jam 08:10– 15:50, dan hari kedua dari jam 07:00 hingga 13:10. Hari kedua dilakukan lebih singkat disebabkan karena drifter sudah mulai keluar dari teluk. Sebagai validasi data kemudian pada awal (pelepasan) dan akhir (pengambilan) drifter dilakukan pengukuran arus dengan menggunakan floating drogue. Titik awal pelepasan pada hari pertama dan kedua dilakukan pada titik yang berbeda (Hari pertama di titik: 0702.4011S, 10627.4422E dan hari kedua di titik: 0700.5859S, 10631.4677E). Uji coba lapang dilakukan pada hari tersebut dengan alasan bahwa menurut tabel ramalan pasang surut DISHIDROS, TNI-AL di teluk Pelabuhan Ratu akan terjadi pasang purnama, sehingga diperkirakan pergerakan arus yang dipengaruhi oleh pasang surut akan cukup kuat. Pada saat ujicoba daya apung instrumen cukup baik yaitu 15 cm dari dasar surface buoy, dengan antena GPS dan GSM berdiri tegak
165
(Gambar 35), parasut terbuka sempurna serta seimbang yaitu drifter cenderung kembali ketitik semula bila terkena gangguan.
Gambar 35. Drifter mengapung setengah dan antena tegak lurus permukaan air
Seting parameter pada percobaan lapang ini yaitu data disimpan di MMC/SD card setiap 2 detik dengan pengiriman data ke ground segment setiap 5 menit. Dari kedua percobaan terlihat bahwa pola trek yang dihasilkan berbeda. Hasil perekaman data tersebut kemudian diolah agar dapat diketahui kerja dari buoy. Hasil pengelompokan data yang terekam pada kedua percobaan tersebut terlihat pada Tabel 18.
Table 18. Perbandingan statistik kerja alat.
Jenis Hari Pertama Hari Kedua
Lama Operasi (waktu) 8 jam 20 menit 6 jam 50 menit
Jumlah Data Tersimpan (buah) 18004 (*18028) =99.86% sukses
14717 (*15435) =95.35% sukses
Jumlah Data Terkirim (buah) 72(*84)=85.71% sukses 67(*72)=93.05% sukses
Voltase Awal (volt) 12.97 12.90
Voltase Akhir (volt) 12.10 (544 mW) 12.25 (541 mW)
Persentase Perubahan Posisi 199/18004=1.1% 420 /14717 = 2%
166
Lama operasi hari pertama dan kedua berbeda, hal ini dikarenakan trek hari kedua cenderung lurus dan hampir keluar teluk sehingga diputuskan untuk tidak dilanjutkan. Meskipun demikian terlihat bahwa data perubahan posisi hari kedua lebih banyak dibandingkan dengan hari pertama, hal ini disebabkan karena arus pada percobaan kedua lebih cepat dibandingkan dengan hari pertama sehingga perubahan posisi hari kedua lebih cepat dibandingkan hari pertama. Jumlah data terkirim pada hari pertama yaitu 85.71% jika dibandingkan dengan data yang seharusnya diterima, dan pada hari kedua sebesar 93.05%. Jumlah data yang terkirim ini berbeda kemungkinan disebabkan oleh perbedaan daerah percobaan yang menyebabkan sinyal modem GSM juga berbeda. Pada hari pertama percobaan dilakukan ditengah teluk sehingga sinyal lebih lemah jika dibandingkan dengan percobaan hari kedua yang dilakukan pada pinggir teluk yang dekat dengan daratan. Pada hari pertama jika dilihat dari jumlah data tersimpan dengan jumlah data yang seharusnya tercatat memiliki tingkat kesuksesan 99.86% lebih baik jika dibandingkan hari kedua yaitu 95.35% yang kemungkinan hal ini disebabkan oleh suhu udara yang lebih panas jika dibandingkan dengan hari pertama, dimana suhu merupakan salah satu penyebab gangguan pada komunikasi SPI data logger.
Konsumsi daya drifter yaitu sebesar 544 mW, lebih besar jika dibandingkan dengan drifter yang dikeluarkan oleh ARGOS, IRRIDIUM dan ORBCOMM yang hanya menghabiskan daya sekitar 75-100 mW, hal ini disebabkan pada aplikasi ini efisiensi penggunaan komponen elektronika masih belum mampu sepenuhnya dilakukan karena komponen-komponen yang digunakan merupakan modul elektronika setengah jadi sehingga sebenarnya banyak komponen dan fitur yang tidak diperlukan.
Hasil perekaman data menunjukan bahwa perekaman data setiap 2 detik mengakibatkan banyak pencatatan dilakukan pada posisi yang sama, artinya pergerakan buoy lebih lambat dibandingkan dengan pencatatan setiap 2 detik tersebut. Kinerja buoy kemudian juga dapat dilihat berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh buoy untuk memberikan posisi yang berbeda, hal ini diperlihatkan pada Gambar 36. Pada hari pertama waktu paling lama yang dibutuhkan drifter untuk memberikan perubahan posisi yaitu 1210 detik atau
167
20.17 menit dan pada hari kedua yaitu 540 detik atau 9 menit. Hal tersebut disebabkan oleh perbedaan kecepatan dimasing-masing tempat percobaan dimana pada percobaan hari pertama dan waktu tertentu arus bergerak sangat lambat jika dibandingkan dengan tempat percobaan hari kedua.
Gambar 36. (a) Waktu untuk perubahan posisi hari pertama, (b) Waktu untuk perubahan posisi hari kedua
Hasil selang waktu ini juga memperlihatkan bahwa pada selang waktu tertentu pergerakan drifter dianggap diam. Hal ini disebabkan ketelitian GPS yang digunakan berakurasi dalam radius ±10 m, sehingga pergerakan yang sempit tidak terdeteksi.
Pencatatan yang terlalu cepat seperti pada penelitian ini terlihat menjadi tidak efektif karena hanya 1-2% data yang tersimpan saja yang kemudian memberikan posisi yang berbeda. Penentuan selang waktu pencatatan sangat tergantung dari pergerakan arus pada daerah ujicoba semakin cepat arus pada daerah tersebut semakin cepat selang waktu yang dapat digunakan dan sebaliknya semakin lambat
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 Data ke- (a) P e ru b a h a n W a k tu ( S e c o n d ) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 Data ke- (b) P e ru b a h a n W a k tu ( S e c o n d )
168
arus pada daerah tersebut semakin lama selang waktu yang dibutuhkan untuk pencatatan. Pada penelitian ini kemudian digunakan selang waktu setiap 10 menit untuk data yang selanjutnya diolah menjadi stick plot serta arah dan kecepatan arus, karena dinilai selang waktu tersebut dianggap tidak terlalu cepat dan tidak terlalu lama dari data yang telah didapatkan pada kedua percobaan.
4.4.1. Lintasan Drifter
Data yang diterima ataupun disimpan merupakan data dalam format yang sudah ditentukan seperti dicontohkan pada Lampiran 2. dengan urutan yaitu waktu, tanggal, latitude, longitude, kecepatan dan suhu. Data tersebut disimpan setiap 2 detik sehingga ada banyak perulangan data yang sama. Data tersebut kemudian difilter berdasarkan perubahan posisi latitude atau longitude. Hasil penapisan data ini memberikan hasil selang waktu yang berbeda pada setiap perubahan posisi drifter. Agar selang waktu tersebut sama maka ditetapkan selang waktu yang digunakan sebagai data akhir pada penelitian ini yaitu 10 menit dengan mempertimbangkan perubahan waktu yang ada (Gambar 36).
Posisi yang keluar dari GPS yaitu latitude dan longitude dalam bentuk derajat (Degree Coordinate System) dan untuk mempermudah perhitungan jarak dan kecepatan maka koordinat ini kemudian dikonversi kedalam format UTM. Adapun prosedur konversi tersebut dilakukan menurut Steven Dutch (Lampiran 3) kemudian alur tersebut diimplementasikan menjadi program MATLAB pada Lampiran 4. Setelah koordinat dirubah, perhitungan jarak, kecepatan dan arah dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan persamaan Pythagoras. Hasil akhir dari pengolahan data baik hari pertama dan kedua dapat dilihat pada lampiran 5 dan 6.
Latitude dan longitude yang telah di tapis dan dirubah kedalam koordinat UTM tersebut kemudian dibuat dalam bentuk format KML sehingga posisi tersebut dapat diplotkan kedalam Google earth seperti terlihat pada Gambar 37. perangkat lunak peubah koordinat UTM ke format KML tersebut dibuat menggunakan program MATLAB yang tertulis pada lampiran 7 . Koordinat dibuat dalam bentuk tag yang sesuai dengan standar KML yang dikeluarkan oleh Google dalam bentuk file text extensi KML. File tersebut kemudian dipanggil
169
menggunakan perangkat lunak Google earth. Dari Gambar 37 terlihat lintasan pergerakan drifter, pada percobaan pertama di daerah pertengahan teluk pergerakan drifter cenderung ke arah barat kemudian pada siang berbelok kearah mulut teluk, sedangkan pada percobaan kedua yang dilakukan dipinggir teluk drifter bergerak lurus menuju mulut teluk, dan pada siang hari bergerak melambat. 4.4.2. Pola Arus
Setiap percobaan dilakukan pengukuran arus secara manual yaitu pada awal dan akhir percobaan sebagai data validasi dan perbandingan terhadap hasil pengukuran drifter. Pengukuran manual ini menggunakan floating drogue, kompas dan stopwatch. Data menggunakan floating drogue ini dianggap sebagai data acuan untuk melihat baik dan buruknya pengukuran oleh drifter karena pengukuran arus menggunakan alat ini sudah umum dilakukan untuk menentukan arah dan kecepatan arus permukaan. Adapun hasil pengukuran manual tersebut seperti pada Table 19.
Table 19. Hasil pengukuran manual (floating drogue) dengan hasil pengukuran drifter Kecepatan dan Arah Arus.
Jam
Hari -1
Jam
Hari-2
Drifter Drogue Drifter Drogue
V (cm/s) Arah V (cm/s) Arah V(cm/s) Arah V(cm/s) Arah 8:10 2.99 330 3.01 331 7:10 31.1 227 30.08 220 15:50 14.2 30 13.28 27.5 13:10 10.17 247 6.72 240.2
Pada hari pertama terlihat pada awal dan akhir percobaan arus memiliki arah yang berbeda dengan kecepatan yang berbeda, hal ini disebabkan karena waktu pengukuran yang berbeda yaitu pagi dan sore hari dimana pengaruh pasang surut terjadi. Sebaliknya pada hari kedua arah pergerakan hasil pengukuran hampir sama dikarenakan pengukuran dilakukan pada saat pasang surut masih sama. Perbedaan kedua pengukuran kecepatan dan arah arus menggunakan drifter dan menggunakan floating drogue cukup kecil artinya kecepatan dan arah pergerakan drifter dapat dianggap cukup baik.
170
171
Data yang telah dihitung dan ditabulasi (Lampiran 5 & 6) selanjutnya dianalisis dan ditampilkan dengan beberapa tampilan yang umum digunakan sehingga terlihat kegunaan dan keakuratan data drifter yang dirancang pada penelitian ini. Untuk melihat keakuratan data hasil drifter dan perhitungan kemudian dibandingkan dengan pengukuran manual yang dilakukan pada awal dan akhir setiap percobaan. Baik pada hari pertama dan kedua hasil pengukuran dan perhitungan drifter dengan pengukuran manual tidak terlalu berbeda baik kecepatan maupun arah yang dihasilkan. Hal ini terlihat di Gambar 38.
(a) (b)
Gambar 38. (a) stick plot pengukuran drifter hari pertama (atas) stick plot pengukuran manual di lapangan (bawah), (b) stick plot pengukuran drifter hari kedua (atas) stick plot pengukuran manual di lapangan (bawah)
Hasil uji coba lapang ini kemudian diplot menurut besar kecepatan dan arahnya. Hasil plot tersebut seperti pada Gambar 39. Terlihat bahwa pada percobaan pertama drifter bergerak kearah barat kemudian tengah hari menuju utara, hal ini disebabkan oleh pola gerak arus pasang surut di teluk Pelabuhan Ratu. Pada hari kedua, pelepasan buoy dilakukan pada bagian pinggir timur teluk. Hasil trek dari percobaan hari kedua ini cenderung lurus, tidak seperti hari pertama hal ini disebabkan karena rentang waktu percobaan pendek.
08:20 10:00 11:40 13:20 15:00 16:40 -10 -5 0 5 10 -10 K e c e p a ta n ( c m /s ) 08:00 10:00 11:40 13:20 15:00 16:40 -5 0 5 10 15 Waktu Lokal K e c e p a ta n ( c m /s ) -40 -30 -20 -10 0 K e c e p a ta n ( c m /s ) 07:00 08:40 10:20 12:00 01:40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Waktu Lokal K e c e p a ta n ( c m /s )
172
Pada hari pertama menuju surut kecepatan drifter yaitu 39.28 cm/s – 0 cm/s, semakin mendekati surut terendah kecepatan gerak drifter semakin melambat. Dari keadaan surut terendah jam 13.20 WIB hingga akhir percobaan 15:37 WIB dimana air menuju pasang kecepatan drifter yaitu dari 0 cm/s hingga 13.83 cm/s. Hari kedua kecepatan drifter yaitu 6.59 cm/s hingga 53.94 cm/s terjadi pada pinggir teluk pada saat air menuju surut terendah. Ini memberikan hasil yang sedikit berbeda dengan Pariwono et al. (1998) yang menyatakan kecepatan arus permukaan teluk Pelabuhan Ratu yaitu 50 cm/s dan Sannang (2003) yang menyatakan arus permukaan berkisar antara 10 cm/s hingga 45 cm/s. perbedaan tersebut kemungkinan disebakan oleh perbedaan waktu studi, pada kedua studi tersebut dilakukan pada bulan April hingga Juni sedangkan uji coba ini dilakukan pada akhir bulan Agustus.
Kecepatan 0 cm/s hasil pengukuran drifter hari pertama disebabkan oleh pergerakan drifter yang terlalu lambat (arus permukaan yang lambat) sehingga GPS tidak mendeteksi perubahan posisi hingga 10 menit. Perubahan posisi minimal yang dibutuhkan ±4.5 m seperti pada uji coba di laboratorium (Tabel 10). Disamping itu juga disebabkan oleh gerak berputar drifter sehingga walaupun drifter bergerak cukup cepat (pada gerak lurus melebihi 4.5 m dalam 10 menit atau lebih besar dari 0.75 cm/s) tetapi karena gerak berputar sehingga posisi masih dianggap pada tempat yang sama oleh GPS.
Percobaan hari kedua cenderung memiliki kecepatan lebih cepat dibandingkan hari pertama. Hal tersebut sesuai dengan sannang (2003) yang menyatakan bahwa pada saat surut sebagian air keluar menuju mulut teluk Balekambang.
173
(a)
(b)
*keterangan: Warna merah adalah hasil pengukuran manual menggunakan floating drogue
Gambar 39. Peta arah dan kecepatan arus pengukuran drifter (a) hari pertama, (b) hari kedua
Data drifter yang dihasilkan kemudian diplotkan dengan data pasang surut pada waktu yang sama. Didapatkan bahwa gerak drifter dipengaruhi oleh keadaan pasang surut. Pada hari pertama drifter dilepas pada waktu pasang surut menuju surut dan terlihat drifter bergerak kearah barat, kemudian pada saat surut terendah terlihat bahwa drifter cenderung diam dan bergerak kembali kearah utara pada
6.585 6.59 6.595 6.6 6.605 6.61 x 105 9.221 9.2212 9.2214 9.2216 9.2218 9.222 9.2222x 10 6 Longitude L a ti tu d e 6.61 6.615 6.62 6.625 6.63 6.635 6.64 6.645 6.65 6.655 x 105 9.215 9.216 9.217 9.218 9.219 9.22 9.221x 10 6 L a ti tu d e Longitude
174
saat air mulai naik menuju pasang. Perubahan kecepatan dan arah gerak tersebut sesuai dengan Purba (1995) yang menyatakan bahwa pola arus di Teluk Pelabuhan Ratu sangat dipengaruhi oleh pasang surut daerah tersebut.
Gambar 40. menunjukan hasil yang sama dimana hari pertama uji coba dilakukan pada bagian tengah teluk pada saat menuju surut, surut terendah dan menuju pasang nilai kecepatan arus lebih rendah dibandingkan pada hari kedua yang dilakukan di pinggir teluk. Pada hari kedua (daerah Balakembang) nilai kecepatan arus surut juga besar disebabkan karena perubahan kedalaman yang drastis dari perairan dangkal ke perairan dalam. Hal ini sesuai dengan Sannang (2003) yang menyatakan di Pelabuhan Ratu saat air surut, arus bergerak keluar teluk dan saat air pasang arus umumnya bergerak masuk dimana bagian utara dan selatan mulut teluk mempunyai kecepatan yang lebih besar dibandingkan bagian tengah yang disebabkan karena adanya perubahan kedalaman yang drastis dari perairan dalam ke perairan dangkal.
Pengukuran pada hari kedua menghasilkan kecepatan yang semakin melambat. Hal ini sesuai dengan surut air yang semakin mendekati surut terendah dan pada saat mulai surut terendah kecepatan buoy melambat dan arah terlihat berubah. Hal ini menunjukan pengaruh pasang surut terhadap pola pergerakan buoy. Gerak drifter pada bagian teluk ini lurus menuju keluar teluk dengan kondisi surut, kemudian drifter akan mulai berbelok pada siang hari, tetapi karena percobaan tidak lagi memungkinkan dikarenakan sudah terlalu jauh dan keluar teluk, maka drifter diputuskan untuk diambil kembali. Walaupun demikian jarak tempuh drifter pada percobaan ini lebih panjang karena memilik arus yang lebih besar dibandingkan pada hari pertama.
175
(a)
(b)
Gambar 40. Stick Plot arus dan grafik pasang surut (a) hari pertama, (b) hari kedua -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 K e c e p a ta n ( c m /s ) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 50 100 150 200 Waktu Lokal T in g g i P a s u t (C m ) -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 K e c e p a ta n ( c m /s ) 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 50 100 150 200 Waktu Lokal T in g g i P a s u t (C m )
176
4.4.3. Sebaran Suhu
Data suhu yang tersimpan di SD/MMC card kemudian diplot berdasarkan waktu pengukuran (Gambar 41). Suhu pada hari pertama selama percobaan terus meningkat, rentang suhu pada percobaan ini yaitu berkisar dari 28 – 30.1 °C. pada awal percobaan terlihat fluktuasi suhu, hal ini disebabkan sensor masih menyesuaikan perubahan dari lingkungan udara ke air.
Pada hari kedua suhu berkisar antara 28.5 -30.4 °C , meningkat dari pagi menuju siang hari kemudian mengalami penurunan (Gambar 42). Baik pada hari pertama dan kedua terlihat bahwa respon time dari sensor suhu khususnya pada awal deploy membutuhkan waktu. Hal ini disebabkan karena sensor suhu tersebut dikemas dalam bahan alumunium, sehingga membutuhkan waktu untuk penyerapan suhu. Hasil kedua pengukuran memberikan hasil yang baik dimana suhu di Pelabuhan Ratu berkisar antara 27 – 31 °C.
Dari Gambar 41 dan 42. terlihat perubahan suhu pada data hari pertama lebih landai dibandingkan dengan perubahan suhu pada data hari kedua. Perbedaan kemiringan perubahan suhu ini kemungkinan disebabkan oleh tempat yang berbeda. Pada hari pertama uji coba dilakukan di tengah teluk dan pergerakan arus memutar pada saat terjadi perubahan pasang surut, hal ini menyebabkan perubahan panas tidak terlalu cepat dan cenderung tersimpan, hal ini terlihat dengan tidak terjadinya penurunan suhu meskipun pasang surut sudah berubah. Pada hari kedua uji coba dilakukan pada pinggir teluk dengan arus surut yang cukup cepat sehingga perubahan suhu juga cenderung cepat dan mengikuti matahari karena arus permukaan yang juga cepat.
Agar terlihat lebih jelas perubahannya kemudian data suhu ini dirata- ratakan setiap 10 menit. Juga untuk melihat apakah perata-rataan setiap 10 menit mampu memberikan gambaran yang baik terhadap perubahan suhu. Hasil perataan setiap 10 menit tersebut kemudian digambar seperti terlihat pada Gambar 42c.
177
(a)
(b)
(c)
Gambar 41. Hari pertama (28 Agustus 2010) (a) Sebaran spasial suhu, (b) Suhu belum dirata-rata, (c) Suhu rata-rata 10 menit
08:30 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:00 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 28 28.5 29 29.5 30 30.5 Te m p e ra tu r (C e lc iu s ) Waktu Lokal 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5 W aktu Lokal Su hu (C elc ius )
178
(a)
(b)
(c)
Gambar 42. Hari kedua (30 Agustus 2010) (a) Sebaran spasial suhu, (b) Suhu belum dirata-rata, (c) Suhu rata-rata 10 menit
0 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2 30.4 30.6 Te m p e ra tu r (C e lc iu s ) Waktu Lokal 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2 30.4 30.6 Waktu Lokal Su hu ( Ce lci us )
179
Hasil pada Gambar 42c. memberikan gambaran bahwa perataan data suhu setiap 10 menit cukup efektif untuk menggambarkan perubahan suhu yang terjadi dan ini akan menurunkan biaya transmisi data. Perataan yang lebih kecil menyebabkan biaya transmisi bertambah sedangkan perataan yang lebih lama dikhawatirkan tidak mampu memberikan perubahan suhu yang baik.
180