PENENTUAN KONSTANTA PASUT LAUT DI WILAYAH PERAIRAN SIBOLGA DARI DATA TOPEX/ POSEIDON (1992 - 2002)
DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS HARMONIK
TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
Oleh
Wira Rahmad Daeli 151 03 038
PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan
Tugas Akhir Sarjana
PENENTUAN KONSTANTA PASUT LAUT DI WILAYAH PERAIRAN SIBOLGA DARI DATA TOPEX/ POSEIDON (1992 - 2002) DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS HARMONIK
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh
orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 27 Juni 2008 Penulis,
Wira Rahmad Daeli NIM 151 03 038
Bandung, 27 Juni 2008
Diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing,
Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. NIP. 131 801 294
Mengetahui :
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua,
Wedyanto Kuntjoro, Dr., Ir., M.Sc. NIP 131 690 328
Pernyataan Selesai Tugas Akhir
Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Wira Rahmad Daeli NIM : 151 03 038
Dengan ini menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul :
PENENTUAN KONSTANTA PASUT LAUT DI WILAYAH PERAIRAN SIBOLGA DARI DATA TOPEX/ POSEIDON (1992 - 2002) DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS HARMONIK
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 27 Juni 2008
Mengetahui
Penulis Pembimbing
Wira Rahmad Daeli Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc NIM 151 03 038 NIP. 131 801 294
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus yang adalah sumber segala pengetahuan yang dengan kasihNya senantiasa terus menerus menuntun penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Banyak proses pembelajaran yang penulis dapatkan selama menyelesaikan tugas akhir ini, proses belajar dari kesalahan untuk menjadi lebih baik. Sekiranya dengan terselesaikannya tugas akhir ini menjadi dorongan dan semangat kepada penulis untuk selalu belajar dan berkarya lebih baik lagi.
Banyak pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. Oleh karenanya pada kesempatan yang membanggakan ini penulis ingin menyampaikan ungkapan rasa terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :
1. Bapak Kosasih Prijatna, Ir. Msc., yang telah membimbing, meluangkan waktu dan tenaga untuk membagikan ilmu pengetahuan, serta terus menerus memberikan dorongan dan semangat kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
2. Ibu Dina Anggreni S, Ir. MT., yang dengan kasih sayangnya memberi dorongan dan membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Bapak Wedyanto Kuntjoro, Dr. Ir. Msc., selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung.
4. Bapak Muhammad Yamin, Ir. Msc, selaku dosen wali penulis yang selalu memberi arahan selama menempuh pendidikan di Program Studi Teknik Geodesi, Institut Teknologi Bandung.
5. Bapak Irdam Adil, Ir., Bapak Dwi Wisayantono, Ir. MT., Ibu Dina Anggreni S, Ir. MT., Bapak Irwan Gumillar, Ir. Msc., selaku dosen penguji penulis yang telah memberi pengarahan, dorongan, dan masukkan ilmu sehingga penyelesaian tugas akhir ini menjadi lebih baik.
6. Seluruh dosen pengajar di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika yang telah mendidik penulis selama menempuh pendidikan.
7. Seluruh pegawai tata usaha dan perpustakaan di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika yang telah membantu penulis selama menempuh perkuliahan.
ii 8. Seluruh kru lab Geodesi, terima kasih atas dukungan dan bantuannya selama
penulis menempuh perkuliahan di jurusan tercinta hingga akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih juga untuk pengalaman proyek yang tak terlupakan.
9. Ikatan Mahasiswa Geodesi, tempat aku dan kawan - kawanku berhimpun, bersatu, dan berpadu.
Bandung, 27 Juni 2008
LEMBAR PENGHARGAAN
Pada kesempatan ini penulis juga ingin membagikan rasa kebanggan yang tiada terkira kepada keluarga, sahabat, dan teman - teman semua. Penulis ingin menyampaikan penghargaan sebesar - besarnya kepada :
1. Papa dan Mama tercinta, abang tersayang Nuel, kakak tersayang Rosni, kakak tersayang dan manja Rina, Adik Angelina yang lucu, yang selalu menguatkan, mendoakan, berbagi pergumulan, dan memberi dorongan semangat buat wira untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Keluarga besar tersayang wira di kampung halaman Nias, Jakarta, Bekasi, Tangerang, Bandung, Medan, terimakasih untuk dorongan dan semangat buat wira selama kuliah. (Buat Rachel, Rafael, Sineider, pacik wira kangen).
3. Sella Nurmaulia dan Fanani yang menjadi tim sukses peneliti untuk berdiskusi dan berbagi ilmu dalam menyelesaikan penelitian tugas akhir ini.
4. Mahendra alias Dede 2001 sebagai guru sekaligus rekan untuk berdiskusi tentang program aliran suci Matlab, statistika, dan ilmu - ilmu pengetahuan lainnya.
5. Bos - bos kru lab Geodesi, Pak Dudi Wijaya, Pak Heri Andreas, Pak Irwan Gumillar, Pak Gamal, Teguh Purnama (tim pemburu koordinat), terimakasih atas dorongan semangat, pembelajaran, dan berbagi pengalaman proyek lapangan selama penulis menempuh pendidikan.
6. Rekan - rekan seperjuangan terdahulu lab Geodesi, Bung Ley, Mas Imron, Lukas Lukman, Indra Hutabarat alias batak, Opik, Yan Anugerah, akhirnya menyusul selesai juga kawan - kawan. Terimaksih untuk dorongan semangatnya.
7. Kawan - kawan seperjuangan lab Geodesi, Heru Hurey, Aray, Fandi, Win Mude, Arief, Dhota, Wulan, Arie, Tanti, Fanani, Wulan, Andry Camat, Somat, Adi, Nawaksara, dkk yang saling berbagi semangat dan saling membantu dalam menimba ilmu pengetahuan.
8. Diani dan Keluarga, terimakasih untuk semangat beresin TA dari Dian, ingatin k’wira kalo lupa atau telat kuliah, dan berbagi cerita curhat yang sangat mendalam, terimakasih ya Dian.
iv 9. Sobat - sobatku yang sudah seperti keluargaku sendiri, Indra batak, Ley, Arfa,
Ogeph, Ijun, Wisnu, Adi, Nawa, Diensa Emo, Rully, Niam, Aldien, Agung cukong, Bil Bagus, Afan, Heru Hurey, Fandi, Aray, Tanti, Fita, Turi, Yellen, Uki, Intan, Nia, Fitri, Aci, Indra G, Eko, Sany, Imron, Yan, Lukas Lukman, Argali, dan semuanya 2003. Susah senang ditanggung bareng - bareng, moto yang selalu ada di jiwa sobat - sobatku (ucapan dari : papah terselubung mamah).
10. Kakak - kakaku Sansana, Bowo, Yanu, Roger, Gin gin, Dhika, Zae, dkk. Mantap men akhirnya lulus juga euy.
11. Adik adikku Riky Hot, Riky Sinaga, Thebe, Janu, Rezi, Putu, Upi, Ernis, Agun, Ega, Sheyla, Ocha, Rury, Jogi, Egi, Bella, Chikow, dkk. Sukses buat kalian. 12. Saudara - saudara wira di Bandung, Kone, Afa, Leos, Dodi, terimaksih untuk
dorongan semangatnya.
13. Rekan - rekan SMA Negeri 3 Gunungsitoli semuanya, yang selalu ada di hati dan tak terlupakan.
14. Teman - teman Komisi Pemuda BNKP Bandung yang selalu mendoakan dan menguatkan.
15. Teman - teman latihan studio Band ku ”WMC”, Ogeph, Adi, Rully, Diensa, yang berbagi pengetahuan musik sekaligus tebar pesona di kampus atau di luar kampus, dan refreshing bareng - bareng.
16. Sobat - sobat SMA ku, Bobi Z, Agus H, Anton, Vince G, Missi S, Gema Z, dkk. Terimaksih untuk dorongan semangatnya.
17. Sobat - sobat kosan Tubagus Ismail VIII No. 15, Beller, Aie, Fajar, Muda, Daniel, Boik, Adjie, Poltak/ Bona, Wendy, Isa, Huri, Ableh, Kris, Jogy, yang hampir setiap hari ketemu dan gokil - gokil,hehe.
18. Teman - teman lainnya Bajaj, Ando, Pampam, Kelik, David S, Robin, Icha Unpad, Agis, Prisil, Fanny, Awa, Dira, Irna, Anis, Dwitya, Cha Cha, Adis, Kania, Anitya, Winda, Nadya, Nenden, Feby, Wisnu Drumer, E’eng, dkk. Sukses selalu.
ABSTRAK
Pemanfaatan satelit altimetri pada berbagai bidang umumnya memerlukan model pasut laut untuk pereduksian datanya. Dalam hal ini biasanya digunakan model pasut laut global, misalnya FES 2004 tanpa komponen harmonik Sa dan Ssa. Model pasut laut global tersebut secara umum berkualitas baik apabila digunakan di perairan dalam.
Pada skripsi ini dicoba pemanfaatan data satelit altimetri Topex/ Poseidon untuk menentukan konstanta - konstanta pasut laut di wilayah perairan dalam tanpa dan dengan komponen harmonik Sa dan Ssa. Dalam hal ini wilayah perairan sekitar Sibolga adalah sebagai wilayah investigasi. Hasilnya menunjukkan bahwa konstanta pasut laut tanpa Sa dan Ssa sebanding dengan model FES 2004. Sedangkan apabila konstanta - konstanta Sa dan Ssa diestimasi, hasilnya lebih baik dibandingkan dengan model FES2004.
Kata Kunci : laut dalam, model pasut laut FES 2004, Topex/ Poseidon, konstanta harmonik pasut laut, analisis harmonik.
vi
ABSTRACT
Ocean tide information is required in most satellite altimetry data processing. In this case, global tide models are usually used for example FES 2004 with 10 constituents, excluding Sa and Ssa constituents. In general, such a model is fit to the tide phenomena in deep ocean areas.
This research attempts to compute the same tidal constituents as in the FES 2004 based on Topex/ Poseidon data. Twelve constituents including Sa and Ssa, are also computed. The results shows that the estimated value of 10 constituents are close to the constituents contained in the FES2004 model. On the other hand, the quality of the estimated 12 constituents are better than constituents in FES 2004.
Key Word : deep ocean, FES 2004 ocean tide model, Topex/ Poseidon, harmonic constituent, harmonic analysis.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
LEMBAR PENGHARGAAN ... iii
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Maksud dan Tujuan ...2
1.3 Ruang Lingkup...2
1.4 Metodologi Penelitian ...3
1.5 Sistematika Pembahasan ...5
BAB II SATELIT ALTIMETRI ... 6
2.1 Prinsip Dasar Satelit Altimetri ...7
2.2 Sea Surface Height, Sea Surface Topography, dan Sea Level Anomaly ...8
2.3 Kesalahan dan Bias Pada Pengukuran Satelit Altimetri ...12
2.3.1 Kesalahan Orbit ...12
2.3.2 Kesalahan Instumen Satelit ...13
2.3.3 Kesalahan dari Media Transmisi ...13
2.3.3.1 Bias Ionosfer ...14
2.3.3.2 Bias Troposfer ...15
2.3.4 Kesalahan Dari Media Pantul (Sea State Bias) ...15
2.3.5 Bias Geofisika ...16
2.3.5.1 Pasang Surut Laut (ocean tide) ...17
viii
2.3.5.3 Pasang surut bumi padat (solid earth tide) ...17
2.3.5.4 Pasang surut kutub (pole tide) ...18
2.3.5.5 Pasut atmosfer (inverse barometer) ...18
2.4 Misi Satelit Altimetri Topex/ Poseidon ...20
BAB III ANALISIS HARMONIK PASUT LAUT ... 26
3.1 Pasut Laut...26
3.2 Gaya Pembangkit Pasut Laut ...27
3.3 Komponen Harmonik Dalam Penentuan Konstanta Pasut Laut ...31
3.4 Analisis Harmonik Pasut Laut ...34
BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS ... 39
4.1 Penentapan Kriteria Data Topex/ Poseidon ...39
4.2 Crossover Topex/ Poseidon ...40
4.2.1 Penentuan Koordinat Titik Crossover Topex/ Poseidon ...42
4.2.2 Penentuan Titik Normal Crossover Topex/ Poseidon ...43
4.3 Penentuan Konstanta Pasut Laut ...43
4.3.1 Penentuan Konstanta Pasut Laut Data Satelit Altimetri Topex/ Poseidon...43
4.3.1.1 Penentuan Sea Surface Height (SSH) ...43
4.3.1.2 Periode Alias Pengamatan Topex/ Poseidon (Aliasing Period) ..46
4.3.1.3 Penentuan Konstanta Pasut Laut di Titik Normal Crossover ...49
4.3.2 Perbedaan Konstanta Pasut Laut Ascending - Descending ...58
4.4 Analisis Crossover ...59
4.4.1 Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut FES2004 ...59
4.4.2 Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut Topex/ Poseidon...60
4.4.3 Penggabungan Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut FES2004 dan Model Koreksi Topex/ Poseidon ...61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68
5.1 Kesimpulan ...68
5.2 Saran ...69
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram metodologi penelitian ...4
Gambar 2.1 Pemancaran dan penerimaan pulsa-pulsa radar satelit altimetri ...7
Gambar 2.2 Penentuan topografi muka laut (SST) ...9
Gambar 2.3 Komponen topografi muka laut terhadap bidang referensi geoid ..10
Gambar 2.4 Geometri SLA terhadap bidang referensi MSS. ...11
Gambar 2.5 Geometri pengukuran dan koreksi-koreksi yang diperlukan. ...20
Gambar 2.6 Satelit Altimetri topex/ poseidon ...21
Gambar 2.7 Instrumen yang terdapat pada satelit Topex / Poseidon. ...24
Gambar 3.1 Gaya pembangkit pasut laut. ...28
Gambar 4.1 Lintasan (pass) satelit topex/ poseidon di wilayah Indonesia. ...41
Gambar 4.2 Penjejakan satelit topex/ poseidon pass 179/90 yang membentuk garis lurus. ...42
Gambar 4.3 Profil tinggi muka laut tereferensi pada MSSCLS01 di titik normal crossover pass 179/ 90. ...46
Gambar 4.4 Aliasing frekuensi untuk komponen harmonik M2. ...47
Gambar 4.5 Penentuan pasut laut untuk pengamatan ascending (pass 179) di titik normal crossover. ...52
Gambar 4.6 Trend linear dan histogram koreksi untuk pengamatan ascending (pass 179) di titik normal crossover. ... 53
Gambar 4.7 Penentuan pasut laut untuk pengamatan descending (pass 90) di titik normal crossover. ...56
Gambar 4.8 Trend linear dan histogram koreksi untuk pengamatan descending (pass 90) di titik normal crossover. ...57
Gambar 4.9 Perbedaan nilai amplitude dan fase pengamatan topex/ poseidon antara pass ascending (pass 179) dan pass descending (pass 90) ..58
Gambar 4.10 Penggabungan sea level anomaly (SLA) hasil reduksi model koreksi pasut laut. ...62
Gambar 4.11 Selisih SLA di titik normal crossover pass 179/ 90 pengamatan topex/ poseidon (cycle 1 - 364). ...64
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien persamaan EMB model Gaspar ... 16
Tabel 2.2 Kesalahan dan bias yang terjadi pada pengukuran altimetri ... 19
Tabel 2.3 Perkiraan maksimum kesalahan dan bias pada misi Topex ... 22
Tabel 2.4 Karakteristik orbit satelit Topex/ poseidon ... 25
Tabel 3.1 Komponen harmonik pasut laut untuk pengamatan pasut dengan interval 1 jam ... 32
Tabel 3.2 Penjelasan komponen - komponen harmonik dalam penentuan konstanta pasut laut ... 33
Tabel 4.1 Kriteria yang ditetapkan dalam RADS ... 40
Tabel 4.2 Koreksi - koreksi untuk keperluan pereduksian SSH dalam penentuan pasut laut ... 45
Tabel 4.3 Periode komponen pasut laut ... 48
Tabel 4.4 Kecepatan sudut komponen pasut laut ... 49
Tabel 4.5 Konstanta pasut laut pengamatan ascending (pass 179) dengan 10 komponen harmonik ... 50
Tabel 4.6 Konstanta pasut laut pengamatan ascending (pass 179) dengan 12 komponen harmonik ... 51
Tabel 4.7 Konstanta pasut laut pengamatan descending (pass 90) dengan 10 komponen harmonik ... 54
Tabel 4.8 Konstanta pasut laut pengamatan descending (pass 90) dengan 12 komponen harmonik ... 55
Tabel 4.9 RMS sea level anomaly penggunaan model koreksi pasut laut ... 63
Tabel 4.10 Nilai selisih SLA di titik normal crossover pengamatan topex/ poseidon dari 364 cycle ... 65
