hindcasting

(1)

HINDCASTING

Oleh

Abiba Nurjanah

15513031

PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016

(2)

(3)

BAB 1

PENDAHULUAN

Indonesia adalah negara maritim yang membentang luas di khatulistiwa dari 94 0

sampai 1410_{Bujur Timur dan 6}0_{Lintang Utara sampai 11}0_{Lintang Selatan dengan karakteristik}

negara kepulauan sekitar 17.508 pulau dan panjang garis pantai sekitar 81.000 km (Dahuri, 2004). Sehingga kegiatan transportasi laut yang berupa pelayaran menjadi salah satu sektor perekonomian yang penting.

Kegiatan transportasi laut ditunjang oleh infrastruktur seperti pelabuhan. Pengadaan infrastruktur tersebut tentunya membutuhkan proses desain. Dalam mendesain, kondisi dari karakteristik gelombang sangat berpengaruh untuk menentukan kekuatan struktur, material struktur, masa layan struktur, dsb. Karakteristik gelombang adalah berupa nilai tinggi gelombang dan perioda yang bersifat signifikan. Mengingat minimnya data gelombang di Indonesia, sehingga untuk mendapatkan tinggi dan perioda gelombang diperlukan sebuah penaksiran gelombang (hindcasting ).

Dalam Teknik Kelautan, pembentukan gelombang di laut dibangkitkan oleh angin. Sehingga peramalan dilakukan dengan menggunakan data angin. Data angin yang digunakan adalah data di permukaan laut pada lokasi pembangkit. Data tersebut dapat diperoleh dari bandar udara dengan interval data 1 jam.

Tujuan dari tugas ini adalah untuk menaksirkan tinggi gelombang dan periodenya berdasarkan kecepatan angin di perairan Lembar. Selain itu, tugas ini juga bertujuan untuk menghasilkan waverose dan windrose dari data angin yang telah diberikan.

(4)

(5)

BAB 2

DASAR TEORI

1.

2 .

1 Pembentukan Gelombang

2.

Gelombang merupakan peristiwa pergerakan naik turunnya muka air yang dipengaruhi

oleh beberapa macam gaya seperti angin, pergerakan kapal ( wake), gempa (tsunami), dan sebagainya.

3.

4. Gambar 2.1 Profil Gelombang Air

5.

Teori gelombang terbagi menjadi dua yaitu Linear (Airy) dan Non Linear (Stokes, Solitary, dan Cnoidal).

Gambar 2.2 Teori Gelombang

6.

2.2 Peramalan Gelombang (

h i n d c a s t i n g

)

7.

Peramalan gelombang dapat dibedakan atas metode permalan gelombang laut dalam dan

peramalan gelombang laut dangkal. Perbedaan dari peramalan laut dalam dan laut dangkal adalah bahwa dalam metode laut dangkal diperhitungkan faktor gesekan antara gerak air dengan dasar laut, yang berpengaruh pada pembentukan tinggi gelombang.

(6)

9.

10. Gambar 2.3Klasifikasi Gelombang Sesuai Tipe Perairan

11.

Dari bentuk trayektori partikel air pada masing-masing tipe perairan, gerak gelombang yang terjadi di perairan dalam tidak berimbas ke bagian dasar laut. Oleh karena itu gelombang dan pembentukan gelombang di laut dalam tidak dipengaruhi keadaan dasar laut.

Dareah dimana gelombang dibentuk disebut daerah pembangkitan gelombang, gelombang, gelombang yang terjadi di daerah ini disebut gelombang SEA. Gelombang yang berada di luar daerah pembangkitan gelombang disebut gelombang SWELL.

Gambar 2.4 Pembagian Daerah Bangkitnya Gelombang

Karakteristik Gelombang SEA:

- Merupakan gelombang yang diperkuat oleh angin

- Gelombang terbentuk seperti gunung dengan tajam

- Panjang gelombang 10 s/d 20 kali tinggi gelombang

Karakteristik Gelombang SWELL

- Merupakan gelombang bebas

- Gelombang mempunyai bentuk regular

(7)

Gambar 2.5 Korelasi Tinggi Gelombang, Panjang Fetch dan Durasi

Untuk melakukan peramalan gelombang, dibutuhkan data-data sebagai berikut:

- Data angin

Data angin mencakup kecepatan angin, durasi dan arah agin. Data ini dapat diperoleh di stasiun klimatologi. Dari data ini dapat digambarkan waverose (mawar angin).

- Data hidrografi

Data ini berguna untuk menghitung panjang fetch (daerah pembangkit gelombang).

- Periode Ulang gelombang

Periode ulang gelombang dapat dicari dari data angin. Dengan cara “Weibull dan Gumble” dicari periode ulangnya seperti

Gelombang dengan periode ulang 5 tahun Gelombang dengan periode ulang 10 tahun Gelombang dengan periode ulang 15 tahun dsb.

2.2.1 Fetch Efektif

Fetch adalah jarak titik pengukuran angin hingga fetch akhir pada daerah yang akan diperkirakan kecepatan anginnya. Jarak ini diukur dengan bantuan autocad. Fetch relatif efektif diberikan oleh persamaan berikut :





=

∑

_{∑ }





_

Dimana :





= fetch efektif

Xi = panjang segmen fetch yang diukur dari titik observasi gelombang ke ujung akhir

fetch

(8)

2.2.2 Angin

Angin adalah sirkulasi udara yang kurag lebih sejajar dengan permukaan bumi. Pada umumnya pengukuran angin dilakukan di daratan, sedangkan di dalam rumus-rumus pembangkit gelombang data angin yang digunakan adalah di atas permukaan laut. Oleh karena itu diperlukan transformasi data angin di atas daratan yang terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut. Sehingga data angin yang diperoleh perlu untuk dikoreksi dan dikonversi dengan persamaan berikut (SPM, 1984):

Koreksi Elevasi



()

= 



 



_



 

Dimana :



()

= Kecepatan angin pada elevasi 10 m di atas permukaan laut





= kecepatan angin menurut pencatatan pada elevasi z m

Koreksi Stabilitas

Jika udara (tempat angin berhembus) dan laut (tempat pembentukan gelombang) memiliki perbedaan temperatur, maka harus ada koreksi terhadap stabilitas kecepatan angin akibat kondisi ini.





= 



 

()

Dimana :





= kecepatan angin setelah dikoreksi dalam m/s





= besar koreksi (Dibaca dari grafik pada SPM 1984)

Grafik 2.1 Koreksi Kecepatan Angin Koreksi Tempat

Data angin yang diperoleh di stasiun pengamat angin merupakan data angin yang dicatat di daratan, sedang terbentuknya gelombang akibat angin berhembus di laut, sehingga perlu

(9)

dilakukan koreksi





= 



 



Dimana :





= kecepatan angin di laut setelah dikoreksi dalam m/s





= faktor koreksi (dibaca dari grafik SPM 1984)





= kecepatan angin di daran dalam m/s

Grafik 2.2 Faktor Koreksi Kecepatan Angin Koreksi Gesek

Setiap angin akan mengalami gesekan (friction) pada permukaan laut, sehingga kecepatan

angin (Uw) harus dikoreksi lagi terhadap faktor tegangan angin ( wind-stress factor )





= .  

.

Dimana :





= Kecepatan angin setelah dikoreksi dalam m/s

2.2.3 Peramalan Gelombang Perairan Dalam

Menurut SPM 1984, metode SMB (semi empiris) ini untuk menentukan tinggi dan perioda gelombang signifikan dari data angin. Dengan formulanya sebagai berikut:





_

=.

−





_

_



 

_{ = .  }

_−

_





_



 

_







……….. (1)







= .

−











 

_{ = .  }

_−

_









 

_







... (2)





_

=.



_

_



 

_{=.}





_



 

_







…………... (3)

(10)

BAB 3

PENGOLAHAN DATA

3.1 Data

Data angin darat

Grafik 3.1 Kelas Angin di Gili

Data angin darat yang diperoleh berupa tanggal pengukuran, jam pengukuran, arah angin, dan kecepatan angin dalam satuan knots selama 10 tahun (tahun 2004 - 2013). Berikut contoh data angin,

Tabel 3.1 Data Angin di Gili

Year Month Day Hour Win.Dir Wind.Dir Wind Speed

2004 05 01 7 145.05 SE 10.19 2004 05 01 8 145.13 SE 10.19 2004 05 01 9 145.21 SE 10.19 2004 05 01 10 145.29 SE 10.18 2004 05 01 11 145.37 SE 10.18 2004 05 01 12 145.45 SE 10.18 2004 05 01 13 145.53 SE 10.18 2004 05 01 14 145.61 SE 10.18 2004 05 01 15 145.69 SE 10.17 2004 05 01 16 145.77 SE 10.17 2004 05 01 17 145.85 SE 10.17 2004 05 01 18 145.93 SE 10.17 2004 05 01 19 146.01 SE 10.17 2004 05 01 20 146.09 SE 10.17 2004 05 01 21 146.17 SE 10.16 2004 05 01 22 146.25 SSE 10.16 2004 05 01 23 146.33 SSE 10.16 2004 05 02 0 146.41 SSE 10.16 2004 05 02 1 146.49 SSE 10.16 2004 05 02 2 146.57 SSE 10.16

(11)

3.2 Pengolahan Data

Pengolahan data dilakukan berdasarkan bagan alir ( flowchart ) berikut ini:

(12)

3.3 Contoh Perhitungan

Pekerjaan pertama yang dialkukan adalah membuat fetch angin dengan menggunakan autocad. Titik yang dijadikan pusat fetch adalah di tepi pulau terdekat dengan lokasi ( Lembar).

Dibuat 8 arah mata angin, dengan interval masing-masing garis fetch adalah 50_{. Sehingga}

akan ada 72 garis fetch.

(13)

Data angin yang diperoleh dilakukan pengoreksian pada kecepatan angin terhadap elevasi,

stabilitas, tempat dan gesek. Hasil akhir pengoreksian kecepatan angin adalah U A. Dalam

tugas ini, mahasiswa diminta untuk mengasumsikan bahwa kecepatan angin dari data adalah sudah melalui koreksi. Sehingga tidak perlu untuk dilakukan pengoreksian ulang. Untuk contoh perhitungan, disajikan sebagian data bulan Mei 2001.

Tabel 3.2 Contoh Perhitungan Koreksi Kecepatan Angin

No Day Month Year Time(WIB) WindDir(TN) WindDir WindSpd(knot) UA

1 01 05 2004 7 145.05 SE 10.19 5.5026 2 01 05 2004 8 145.13 SE 10.19 5.5026 3 01 05 2004 9 145.21 SE 10.19 5.5026 4 01 05 2004 10 145.29 SE 10.18 5.4972 5 01 05 2004 11 145.37 SE 10.18 5.4972 6 01 05 2004 12 145.45 SE 10.18 5.4972 7 01 05 2004 13 145.53 SE 10.18 5.4972 8 01 05 2004 14 145.61 SE 10.18 5.4972 9 01 05 2004 15 145.69 SE 10.17 5.4918 10 01 05 2004 16 145.77 SE 10.17 5.4918 11 01 05 2004 17 145.85 SE 10.17 5.4918 12 01 05 2004 18 145.93 SE 10.17 5.4918 13 01 05 2004 19 146.01 SE 10.17 5.4918 14 01 05 2004 20 146.09 SE 10.17 5.4918 15 01 05 2004 21 146.17 SE 10.16 5.4864 16 01 05 2004 22 146.25 SSE 10.16 5.4864 17 01 05 2004 23 146.33 SSE 10.16 5.4864 18 02 05 2004 0 146.41 SSE 10.16 5.4864 19 02 05 2004 1 146.49 SSE 10.16 5.4864 20 02 05 2004 2 146.57 SSE 10.16 5.4864 21 02 05 2004 3 146.65 SSE 10.16 5.4864 22 02 05 2004 4 146.73 SSE 10.15 5.481

(14)

Tabel 3.3 Contoh Hindcasting

Keterangan :

td = durasi angin bertiup tc = waktu kritis

TL = Time Limited FL = Fetch Limited

Fd = Fully Developed Seas

Month Day Time WindDir(TN) WindDir WindSpd(knot) Ua (m/s) Arah td (jam) td (s) Fetch tc (s) Fully Developed seas TL/FL/FD Fetch TL Hs Tp Ts

05 01 7 145.05 SE 10.19 5.5026 TE 1 3600 0 0 NotFullyDevelopedSeas FL 0 0 0 0

05 01 10 145.29 SE 10.18 5.4972 TE 4 14400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 11 145.37 SE 10.18 5.4972 TE 5 18000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 12 145.45 SE 10.18 5.4972 TE 6 21600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 13 145.53 SE 10.18 5.4972 TE 7 25200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 14 145.61 SE 10.18 5.4972 TE 8 28800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 15 145.69 SE 10.17 5.4918 TE 9 32400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 16 145.77 SE 10.17 5.4918 TE 10 36000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 17 145.85 SE 10.17 5.4918 TE 11 39600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 18 145.93 SE 10.17 5.4918 TE 12 43200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 19 146.01 SE 10.17 5.4918 TE 13 46800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 20 146.09 SE 10.17 5.4918 TE 14 50400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 21 146.17 SE 10.16 5.4864 TE 15 54000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 22 146.25 SSE 10.16 5.4864 TE 16 57600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 01 23 146.33 SSE 10.16 5.4864 TE 17 61200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 0 146.41 SSE 10.16 5.4864 TE 18 64800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 1 146.49 SSE 10.16 5.4864 TE 19 68400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 2 146.57 SSE 10.16 5.4864 TE 20 72000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 3 146.65 SSE 10.16 5.4864 TE 21 75600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 4 146.73 SSE 10.15 5.481 TE 22 79200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 5 146.81 SSE 10.15 5.481 TE 23 82800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 6 146.89 SSE 10.15 5.481 TE 24 86400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 7 146.97 SSE 10.15 5.481 TE 25 90000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 8 147.05 SSE 10.15 5.481 TE 26 93600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 9 147.13 SSE 10.15 5.481 TE 27 97200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 10 147.21 SSE 10.15 5.481 TE 28 100800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 11 147.29 SSE 10.14 5.4756 TE 29 104400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 12 147.37 SSE 10.14 5.4756 TE 30 108000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 13 147.45 SSE 10.14 5.4756 TE 31 111600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 14 147.53 SSE 10.14 5.4756 TE 32 115200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 15 147.61 SSE 10.14 5.4756 TE 33 118800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 16 147.69 SSE 10.14 5.4756 TE 34 122400 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 17 147.77 SSE 10.14 5.4756 TE 35 126000 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 18 147.85 SSE 10.14 5.4756 TE 36 129600 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 19 147.93 SSE 10.13 5.4702 TE 37 133200 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0 05 02 20 148.02 SSE 10.13 5.4702 TE 38 136800 0 0 Not Fully Developed Seas FL 0 0 0 0

(15)

Tabel 3.4 Hasil Hindcasting

Month Day Year Hs Tp Ts

5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 1 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0 5 2 2004 0 0 0

(16)

Untuk memplot waverose dibutuhkan software WRPLOT. W RPLOT memputuhkan input data pengolahan yang berupa tahun, bulan, tanggal, jam, arah angin dan tingi gelombang (Hs). Berikut adalah waverose hasil plot dengan WRPLOT.

(17)

(18)

BAB 4

ANALISIS DAN KESIMPULAN

4.1 Analisis

Berdasarkan windrose dan waverose yang dihasilkan, maka kondisi gelombang di perairan Lembar dapat dianalisis sebagai berikut.

Distribusi Frekuensi Kecepatan Angin

1. Windrose yang dihasilkan menunjukkan bahwa kecepatan angin dari arah barat, barat daya, selatan, tenggara, dan timur adalah cenderung bernilai 0 (nol) yaitu 91.7% dari data, sedangkan kecepatan angin dari arah barat laut, utara, dan timur laut didominasi dengan kecepatan lebih dari 2.5 m/s yaitu 4.3% dari data. Hal ini disebabkan oleh kondisi lokasi pelabuhan pada bagian barat, barat daya, selatan, tenggara, dan timur dikelilingi oleh daratan sehingga kecepatan angin yang berasal dari arah tersebut adalah 0 (nol).

Distribusi Frekuensi Tinggi Gelombang

2. Waverose yang dihasilkan menunjukkan bahwa tinggi gelombang yang terbentuk dari arah barat, barat daya, selatan, tenggara, timur, dan timur laut adalah didominasi dengan range

(19)

nilai 0.0 – 0.5 meter yaitu 95.3%. Sedangkan dari arah barat laut tinggi gelombang yang terjadi adalah bervariasi, nilai range nilai tertinggi dari tinggi gelombang adalah lebih dari 2.5 meter yaitu 0.8% dari data. Dari hindcasting, nilai Hs yang tertinggi adalah 5.1 meter dari arah barat laut. Hal ini disebabkan oleh pegaruh kecepatan angina yang didominasi dari arah barat laut.

3. Pergerakan gelombang tidak lepas dari pengaruh angin. Angin yang berdasarkan musim-musim tertentu yaitu angin musim-musim barat. Musim barat terjadi Bulan Desember sampai Februari, dimana angin bergerak dari barat menuju tenggara. Musim Timur terjadi di Bulan Juni sampai Agustus yang menyebabkan angin bergerak dari tenggara ke barat laut. Musim peralihan I dan II (Maret-Mei dan September-November) yang menyebabkan angin melemah dan memiliki arah yang tidak tentu.

4.2 Kesimpulan

a) Nilai tinggi gelombang signifikan (Hs) yang tertinggi di perairan Lembar selama 10

(20)

PUSTAKA

Anonim.Perencanaan Pengembangan Pangkalan Pendaratan Ikan Sendsng Sikucing Kabupaten Kendal . http://eprints.undip.ac.id/34337/7/2169_CHAPTER_III.pdf (diakses 8 maret 2016 pukul 13:16 WIB)

Dewi, R; dkk. 2012. Pendugaan Tinggi Gelombang Berdasarkan Kecepatan Angin Pada Zona Alur Pelayaran Di Perairan Tanjung Pinang . Laporan Tugas Akhir. Program Studi Teknik

Kelautan Universitas Diponegoro. http://www.google.co.id/url?q=http://eprints.undip.ic.id

(diakses 5 Maret 2016 pukul 14.15 WIB)

Triatmodjo B, 1999. Pelabuhan. Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Yogyakarta

Anonim. 1984.Shore Protection Manual Volume I . Waterways Experiment Station.

washington

http://www.bumn.go.id/pelindo3/berita/3075/Pemerintah.Lombok.Barat.Dukung.Pemb

angunan.Pelabuhan.Gilimas (diakses 6 Juni 2016 pukul 11.47)