i
PROP
LAPORAN PELAKSANAN KEGIATAN
PENGUKURAN ARUS DENGAN MENGGUNAKAN ADCP
(ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER)
DI PERAIRAN KARIMUNJAWA
Oleh :
Dr. Elis Indrayanti, ST, MSi. NIDN. 0001127602 Prof. Dr. Denny Nugroho S, ST, MSi. NIDN. 0010087407 Ir. Purwanto, MT. NIDN. 0013115607
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
UNIVERSITAS DIPONEGORO
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga laporan pelaksanaan kegiatan dengan judul : “Pengukuran Arus Dengan Menggunakan ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) Di Perairan Karimunjawa” dapat terselesaikan. Kegiatan penelitian ini merupakan bagian dari penelitian utama dengan judul : Simulasi Model Sebaran Larva Karang Acropora Berdasarkan Kondisi Hidrodinamika Arus di Perairan Karimunjawa.
Pada kesempatan ini kami menghaturkan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Balai Taman Nasional Karimunjawa yang telah memberikan ijin penelitian dengan No SIMAKSI : 1411/T.34/TU/SIMAKSI/09/2020
2. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro, Semarang atas hibah penelitian FPIK
3. Semua pihak yang telah membantu hingga terlaksananya penelitian lapangan dengan baik
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan disertasi ini, namun demikian semoga disertasi ini dapat memberi manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan, terlebih bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Semarang, April 2021 Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv DAFTAR TABEL ……… ... v BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan Penelitian ... 3 1.4. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II. METODE PENELITIAN 2.1. Penentuan Lokasi dan Waktu Penelitian ... 4
2.2. Pengukuran dengan ADCP ... 5
BAB III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil ... 6
3.2. Pembahasan ... 8
BAB IV. KESIMPULAN Kesimpulan ... 10
DAFTAR PUSTAKA ... 11
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Lokasi Peletakan ADCP untuk Pengukuran Data Arus ... 4 2. Ilustrasi Kedalaman Pengukuran ADCP ... 5 3. Tahapan dalam pengukuran arus dengan ADCP ... 6 4. Komponen kecepatan arus Perairan Pulau Kemujan, Karimunajawa,
Jepara, yaitu komponen utara-selatan, komponen timur-barat ... 7 5. Scatter plot hasil pengukuran arus selama 3 hari di Perairan
v
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Konfigurasi pengukuran kecepatan, arah arus, dan elevasi muka air
Perairan Pulau Kemujan, Karimunjawa, Jepara ... 5 2. Variasi kecepatan dan arah arus pada kolom vertikal air Perairan Pulau
1
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Karimunjawa merupakan destinasi wisata bahari di Indonesia yang menawarkan keindahan panorama laut dan pantai yang cantik. Karimunjawa terdiri atas 27 gugusan pulau (BTNKJ, 2016). Karimunjawa banyak dikunjungi wisatawan terutama untuk kegiatan snorkeling, diving, berenang, atau bersantai di pantai yang berpasir putih dan halus. Kaya akan terumbu karang dan ikan berwarna-warni, dengan tutupan karang hidup yang tinggi yaitu mencapai lebih dari 50 % (DKP, 2016).
Terumbu karang memiliki peran yang sangat penting sebagai penyedia jasa ekosistem utama, perlindungan pantai, dan ekonomi bagi masyarakat pesisir. Jasa ekosistem utama termasuk didalamnya menyediakan habitat dan tempat berkembang biak untuk spesies laut, mendukung sektor perikanan dan pariwisata (Burke et al., 2012; Rogers et al., 2014), dan melindungi garis pantai dari genangan, erosi dan gelombang badai (Ferrario et al., 2014).
Informasi tentang sebaran larva menjadi salah satu pertimbangan utama dari desain suatu kawasan konservasi yang sistematis (Krueck et al., 2017). Beberapa penelitian telah menunjukkan pentingnya mengintegrasikan perkiraan penyebaran larva ke dalam desain suatu kawasan konservasi (Gaines et al, 2003; Watson et al., 2011; Green et al., 2015). Namun memperkirakan bagaimana konektivitas larva antar populasi tersebut juga merupakan hal yang tidak mudah, karena harus mempertimbangkan proses fisik yang berkaitan dengan transportasi hidrodinamik dan juga sifat biologis larva (Crochelet et al., 2016).
Faktor fisik yang berperan dalam proses sebaran larva karang adalah arus laut, angin, pasang surut, dan batimetri (Fitriadi et al., 2017). Arus memegang peranan penting dalam proses sebaran larva yaitu sebagai agen yang membawa dan menyebarkan larva dari suatu natal reef. Larva dapat tersebar puluhan kilometer untuk menemukan tempat yang cocok untuk menempel (Fitriadi et al., 2017; Storlazzi et al., 2017; Tay et al., 2012; Wood et al., 2014)
2
Karimunjawa memiliki kawasan terumbu yang luas, berdasarkan data citra satelit menunjukkan luasan ekosistem terumbu karang mencapai 713, 11 hektar (BTNKJ, 2016). Luasnya wilayah, lamanya waktu yang diperlukan ditambah sarana transportasi yang tidak memadai, sering mengganggu proses pengambilan sampel secara rutin pada penelitian pola sebaran larva karang secara tradisional. Oleh karena itu, pemodelan matematik dari aliran arus dan penyebaran partikel sering digunakan untuk memprediksi lintasan/trayektori larva dan pola penempelan larva dalam berbagai kondisi (Fitriadi et al., 2017; Sammarco et al., 2012; Storlazzi et al., 2017; Tay et al., 2012; Wood et al., 2014).
Dalam melakukan pemodelan sebaran larva diperlukan tahapan sebagai berikut peramalan pasang surut pada musim spawning karang, penentukan domain daerah model, digitasi peta batimetri daerah penelitian, membuat model arus menggunakan model hidrodinamika 2D, memverifikasi hasil model arus dengan data arus hasil pengukuran lapangan. Tahapan terakhir adalah membuat simulasi model sebaran larva berdasarkan hasil model arus yang telah diverifikasi.
Pengukuran arus lapangan dengan menggunakan ADCP ini merupakah tahapan dari penelitian yang berjudul : Simulasi Model Sebaran Larva Karang Acropora Berdasarkan Kondisi Hidrodinamika Arus di Perairan Karimunjawa.
1.2. Perumusan Masalah
Pengukuran arus dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode baik secara manual dengan menggunakan bola duga maupun dengan instrumen pengukuran otomatis. Kendala yang ditemui ketika melakukan pengukuran secara manual diantaranya pengaruh cuaca buruk, akurasi pengukuran yang rendah, ombak laut tidak menentu, biaya serta tenaga kurang efisien. Dengan semakin berkembangnya teknologi, instrumentasi otomatis sekarang ini banyak digunakan untuk pengukuran data di laut salah satunya adalah Acoustic Doopler Current
Profiler atau ADCP (Harjono et al., 2015; Arifiyanto et al., 2016).
Selain lebih efisien dan akurat ADCP dapat mengukur profil kecepatan 3 dimensi dalam kolom air dengan menggunakan prinsip pergeseran Doopler (Kostaschuk et al., 2005; Sontek, 2006). Kelebihan lain ADCP adalah bisa
3
mengambil data sampai beberapa lapisan sesuai dengan kebutuhan penelitian, mampu mengukur komponen arus vertikal, efektif dan efisien untuk pengamatan jangka panjang, mampu mengukur dengan selang waktu yang pendek sekitar 3 detik pada kedalaman air 30 - 35m, sehingga data yang dihasilkan merupakan data dengan resolusi tinggi (Sontek, 2006).
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh data arah dan kecepatan arus di lapangan selama 3 x 24 jam, dan hasilnya akan digunakan untuk memverifikasi hasil pemodelan arus.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat dijadikan state of the art dan referensi untuk penelitian selanjutnya dan sebagai informasi ilmiah bagi berbagai pihak terutama tentang kajian hidrodinamika arus di Karimunjawa.
4
BAB 2. METODE PENELITIAN
2.1. Penentuan Waktu dan Lokasi Penelitian
Pengukuran arus dengan ADCP dilakukan selama 3 x 24 jam (dari tanggal 29 September 2020 - 2 Oktober 2020). Lokasi peletakan ADCP seperti Nampak terlihat pada Gambar 1. Pengukuran dilakukan di sisi barat Karimunjawa, tepatnya di sisi barat Pulau Kemujan pada posisi UTM 49s 440268.658363mE 9360567.24266mS (point hijau pada peta). Alat ukur yang digunakan adalah ADCP SonTek 0.75mHz, akurasi sampling 0.01 cm/s, dengan sampling rate interval 600s, interval 300s. Peralatan lain dalam mendukung pengukuran GPS handle dan peralatan SCUBA.
Kondisi morfologi perairan, sisi barat bagian Pulau Kemujan dengan area landai luas dan slope pada jarak 3 Km dari garis pantai. Sekitar perairan merupakan area berkarang, dengan substrat dasar pasir. Aktifitas nelayan sekitar nelayan rumput laut, kapal wisata, dan nelayan ikan.
5
2.2. Pengukuran Arus dengan ADCP
Tahapan yang dilakukan sebagai berikut :
1. Setting ADCP untuk menentukan waktu pengukuran, titik kedalaman dan interval waktu perekaman data
2. ADCP ditempatkan pada suatu frame/rangka stainless untuk keamanan dan memudahkan ketika diletakkan pada substrat dasar laut (Gambar 3A dan B). 3. ADCP selanjutnya diletakkan pada kedalaman total 16 m dengan kedalaman
aktif daerah ukur 14 m (Gambar 3C dan D). Kedalaman ukur dibagi menjadi 10 lapisan, untuk mendapatkan profil kecepatan arus bervariasi di sepanjang kolom air ukur. Pembagian tebal lapisan masing- masing adalah 1.4 meter, selanjutnya dalam pengukuran disebut sebagai cell / layer (Tabel 1 dan Gambar 2). Lapisan 1 berada pada kedalaman sekitar 12
Gambar 2. Ilustrasi Kedalaman Pengukuran ADCP
Tabel 1. Konfigurasi pengukuran kecepatan, arah arus, dan elevasi muka air Perairan Pulau Kemujan, Karimunjawa, Jepara
Modul: ADCP SonTek Argonaut-XR frekuensi 0,75Mhz set,
Konfigurasi Stasion measurement set
Tanggal deployment 28/09/2020 – 2/10/2020
Durasi (days) 3 x 24 jam
Deployment depth (m) 16 meter
Dept measurement (m) 14 meter
Ukuran vertical layer (m) 1.4 meters
Jumlah layers (m) 10 layers
interval (s) 150det – 300det
6
4. Pengukuran dilakukan selama 3 x 24 jam. Interval waktu dalam pengambilan sampel ukur setiap lapisan rata-rata sebesar 600 detik dan sample rate sebesar 300 detik. Monitoring dilakukan setiap hari untuk melihat posisi dan kondisi alat. Setelah 3 x 24 jam pengukuran dilakukan pengangkatan ADCP dan
download data perekaman.
Gambar 3. Tahapan dalam pengukuran arus dengan ADCP
A
B
7
BAB 3. HASIL PENELITIAN
3.1. Hasil Penelitian
Hasil perekaman arus per lapisan disajikan dalam Tabel 2 di bawah ini. Tabel 2. Variasi kecepatan dan arah arus pada kolom vertikal air Perairan Pulau
Kemujan, Karimunjawa, Jepara
Lapisan Kecepatan maksimum (cm/s) Kecepatan Minimum (cm/s) Kecepatan Rata-Rata (cm/s) Cell 1 14.6 0.8 4.80 Cell 2 15.2 1.2 5.29 Cell 3 17.6 1 5.25 Cell 4 17.7 1.2 5.29 Cell 5 19.1 0.9 5.60 Cell 6 26.5 0.9 5.64 Cell 7 27.8 1.1 5.81 Cell 8 28.6 1.2 5.60
Hasil analisa komponen dominansi pembangkit arus ditunjukan pada Gambar 4, menunjukan komponen arus timur – barat (zonal), maupun utara-selatan (meridinal) mempunyai pola yang sama, dan tidak ada kecenderungan mendominasi. Kecepatan komponen arus timur-barat memiliki tunggang sebesar 19cm/det, dengan minimum-maximum secara berurut -6.5 cm/det, 12.5 cm/det. Komponen utara-selatan (meridinal) memiliki nilai tunggang tertinggi 19.4 cm/det dan nilai terendah -8.7 cm/det dan tertinggi 19.7 cm/det.
Gambar 4. Komponen kecepatan arus Perairan Pulau Kemujan, Karimunajawa, Jepara, yaitu komponen utara-selatan, komponen timur-barat
8
Untuk mendapatkan gambaran distribusi gerak dan pola arus pada saat pengukuran berlangsung maka grafik ditampilkan dalam bentuk scatter plot (Gambar 5).
Gambar 5. Scatter plot hasil pengukuran arus selama 3 hari di Perairan Pulau Kemujan, Karimunjawa, Jepara.
3.2. Pembahasan
Berdasarkan hasil analisa data pengukuran arus Perairan Pulau Kemujan, Karimunjawa, Jepara (Tabel 2) maka dapat dijelaskan bahwa kecepatan arus dominan pada kedalaman rata-rata, cell 1 – cell 8 berkisar antara 0,08 cm/det – 28,6 cm/det, bentuk sisi barat pulau yang memanjang dari barat daya hingga selatan cukup mempengaruhi aliran arus laut.
Hasil pengukuran kecepatan dan arah arus secara keseluruhan menunjukkan bahwa kecepatan arus maksimum cenderung ditemukan pada saat surut menuju pasang sebesar 13.5 cm/det, dan saat pasang menuju surut juga terdapat beberapa kali kejadian arus maksimum dengan nilai 19.2 cm/det. Pola arah arus bi-derectional dengan arah perpindahan adalah barat daya dan timur laut, range sudut 45o-70o dan sudut balik 190o–210o. Nilai kecepatan arus
9
tertinggi menuju arah timur laut dengan kondisi elevasi surut menuju pasang, pada kondisi sebaliknya yaitu pasang menuju surut, kecepatan tertinggi muncul namun tidak paling tinggi bila dibandingkan dengan seluruh kejadian arus hasil perekaman
Arah arus menunjukkan adalah pergerakan yang hampir ke semua arah dengan pergerakan dominan pada saat surut menuju pasang merupakan kondisi yang menggerakan arus ke arah timur laut (kuadaran 1) dan sebaliknya ke arah barat daya (kuadran ke 3) pada saat pasang menuju surut. Pergerakan arus tersebut terjadi pada semua kedalaman (Gambar 6). Hal ini dapat disimpulkan bahwa kecepatan dan arah arus yang terjadi, didominasi oleh faktor pasang surut
10
BAB 4. KESIMPULAN
Dari hasil pengukuran lapangan maka dapat disimpulkan bahwa kecepatan arus bervariasi dengan kecepatan rata-rata pada seluruh kolom air berkisar antara 4.80 – 5.81 cm/det, dengan kecepatan arus maksimum terkecil terjadi pada kedalaman 12.6 – 14 meter, dan kecepatan arus terbesar pada kedalaman 1.4 – 2.8 meter.
Pergerakan arus pada saat surut menuju pasang adalah kecepatan arus maksimum dengan arah arus menuju timur laut, sedangkan pergerakan arus pada saat pasang menuju surut adalah ke arah barat daya-selatan. Arus dibangkitkan dengan dominasi pembangkit adalah pasang surut.
11
DAFTAR PUSTAKA
Arifiyanto, W.S. Pranowo, K. I. Fatoni, dan A.R.T Dewi. 2016. Pengolahan dan Penyajian Data Arus Pasang Surut Hasil Pengukuran Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) Sontek Argonout-XR Menggunakan Perangkat Lunak T_Tide_V1.3beta. Jurnal Hidropilar 1(2): 56 – 67
BTNKJ (Balai Taman Nasional Karimunjawa). 2016. Statistik Balai Taman Nasional Karimunjawa Tahun 2016. 133 hlm.
Burke, L., K. Reytar, M. Spalding, and A. Perry. 2012. Reefs at Risk Revisited in The Coral Triangle. World Resources Institute. Washington. USA. 72 pp. Crochelet, E., J. Roberts, E. Lagabrielle, D. Obura, M. Petit and P. Chabanet.
2016. A Model-Based Assessment of Reef Larvae Dispersal in the Western Indian Ocean Reveals Regional Connectivity Patterns - Potential Implications for Conservation Policies. Reg. Stud. Mar. Sci. 7: 159-167. DKP (Dinas Kelautan dan Perikanan) Jateng. 2016. Dokumen RZWP3K : Kajian
Sumberdaya Pesisir dalam Rangka Revisi Perda RZWP3K Provinsi Jawa Tengah
Fitriadi, C.A., Y. Dhahiyat, N.P. Purba and S.A. Harahap. 2017. Coral Larvae Spreading Based on Oceanographic Condition in Biawak Islands, West Java, Indonesia. Biodiversitas 18: 681-688.
Gaines, S.D., B. Gaylord and J.L. Largier. 2003. Avoiding Current Oversights in Marine Reserve Design. Ecological Applications 13(1): S32-S46.
Green, A.L., A.P. Maypa, G.R. Almany, K.L. Rhodes, R. Weeks, R.A. Abesamis, M.G. Gleason, P.J. Mumby and A.T. White. 2015. Larval Dispersal and Movement Patterns of Coral Reef Fishes and Implications for Marine Reserve Network Design. Biological Reviews 90: 1215-1247
Harjono S, A.R.T Dewi, S. Rawi, dan A. Fauzi. 2015. Akuisisi Data Arus ADCP Teledyne Dengan Sistem Sea Bottom Mounted dan Processing Data Arus. Jurnal Hidropilar 1(1)
Indrayanti, E., M. Zainuri, A. Sabdono, DP. Wijayanti, WS. Pranowo, HSR Siagian. 2019. Larval dispersal model of coral Acropora in the Karimunjawa Waters, Indonesia. Biodiversitas 20(7): 2068-2075
Kostaschuk R., J. Best, P. Villard P, P. Jeff P, and M. Franklin. 2005. Measuring Flow Velocity and Sediment Transport with An Acoustic Doppler Current Profiler. J.Geomorphology 68(15) : 25-37.
Krueck, N.C., G.N. Ahmadia, A. Green, G.P. Jones, H.P. Possingham, C. Riginos, E. Treml and P.J. Mumby. 2017. Incorporating Larval Dispersal into MPA Design for Both Conservation and Fisheries. Ecological Application 27(3): 925-941.
12
Sammarco, P.W., A.D. Atchison, G.S. Boland, J. Sinclair and A. Lirette. 2012. Geographic Expansion of Hermatypic and Ahermatypic Corals in The Gulf of Mexico and Implications for Dispersal and Recruitment. J. Exp. Mar. Bio. Ecol. 436-437: 36-49.
Tay, Y.C., P.A. Todd, P.S Rosshaug and L.M. Chou. 2012. Simulating The Transport of Broadcast Coral Larvae among The Southern Islands of Singapore. Aquat. Biol. 15: 283–297.
Wood, S., C.B. Paris, A. Ridgwell and E.J. Hendy. 2014. Modelling Dispersal and Connectivity of Broadcast Spawning Corals at The Global Scale. Glob. Ecol. Biogeogr. 23: 1-11.
13
Lampiran 1. Daftar Nama Tim Penelitian
No Nama Jabatan Keterangan
1. Dr. Elis Indrayanti, ST, MSi Ketua Pemodelan arus 2. Prof. Dr. Denny Nugroho S, ST, MSi Anggota Pengolahan data arus
3. Ir. Purwanto, MT Anggota Analisa data arus
4. Hendry Syahputra R Siagian Teknisi ADCP
Pemasangan dan pengukuran ADCP 5. Tri Widya Laksana Putra Teknisi
ADCP
Pemasangan dan pengukuran ADCP 6. Rahmat Yolansyah Putra Mahasiswa Pengolahan data
untuk skripsi
14
