ARUS DAN GELOMBANG AIR LAUT 1. Arus
Arus atau pergerakan massa air merupakan fenomena penting dalam oseanografi, karena berkaitan dengan aliran atau sirkulasi air. Menurut Pond dan Pickard (1983), gerakan massa air terjadi karena resultan dari berbagai macam gaya yang bekerja pada kolom massa air yang memiliki suatu percepatan dan dipengaruhi gaya gravitasi.
Arus laut merupakan bergeraknya massa air laut. Arus laut dapat terjadi akibat adanya gaya pembangkit arus yang bekerja baik pada lapisan antar muka air-udara ataupun pada badan air seperti angin,rotasi bumi, beda salinitas dan temperatur, dan gaya gravitasi bulan. Kedalaman perairan dan bentuk garis pantai akan mempengaruhi arah dan kecepatan arus (Anonim,2010).
Arus permukaan merupakan gerakan mengalir suatu massa air yang dapat disebabkan oleh tiupan angin, perbedaan dalam densitas laut, maupun oleh gerakan bergelombang panjang, misalnya pasang surut. Di laut terbuka, arah dan kekuatan arus di lapisan permukaan sangat banyak ditentukan oleh angin. Arah arus permukaan memiliki hubungan yang erat dengan angin (Nontji, 1993).
Oleh karena dibangkitkan angin, arah arus permukaan (atas) mengikuti arag angin yang ada. Khususnya di Asia Tenggara karena arah angin musim sangat terlihat perubahannya antara musim barat dan musim timur. Arus musim barat ditandai oleh adanya aliran air dari arah utara melalui laut Cina bagian atas, laut Jawa, dan laut Flores. Adapun musim timur sebaliknya mengalir dari arah selatan.
Selain pergerakan arah arus mendatar, angin dapat menimbulkan arus air vertikal yang dikenal dengan upwelling dan downwelling di daerah-daerah tertentu. Proses upwelling adalah suatu proses massa air yang didorong ke atas dari kedalaman sekitar 100 sampai 200 meter. Oleh karena air yang dari kedalaman lapisan belum berhubungan dengan atmosfer, maka kandungan oksigennya rendah dan suhunya lebih dingin dibandingkan dengan suhu air permukaan lainnya.
a. Pengaruh arus terhadap keberadaan ikan
Arus sangat mempengaruhi penyebaran ikan, Laevastu dan Hayes (1981) menyatakan hubungan arus terhadap penyebaran ikan adalah arus mengalihkan telur-tekur dan anak-anak ikan pelagis dan spawning ground (daerah pemijahan) ke nursery ground (daerah pembesaran) dan ke feeding ground (tempat mencari makan). Migrasi ikan-ikan dewasa disebabkan arus, sebagai alat orientasi ikan dan sebagai bentuk rute alami; tingkah laku ikan disebabkan arus, khususnya arus pasut, arus secara langsungdapat mempengaruhi distribusi ikan-ikan dewasa dan secara tidak langsung mempengaruhi pengkelompokan makanan. Atau faktor lain yang membatasinya (suhu), arus mempengaruhi lingkungan alami ikan, maka secara tidak langsung mempengaruhi kelimpahan ikan tertentu dan sebagai pembatas distribusi geografisnya.
2. Vektor Arus
a. Vektor Arus (current vector). Dalam hal ini panah menunjukkan arus pada daerah satu derajat persegi. Angka pada sudut kanan atas menunjukkan jumlah pengamatan sedangkan angka pada sudut kiri bawah menunjukkan jarak umbang (resultan drift) dengan satuan mil/hari.
Gambar 1. Vektor Arus.
b. Mawar Arus (Current Roses). Dalam gambar 2 hal ini arah panah menunjukan arah arus. Tebalnya panah menunjukkan kecepatan arus dalam satuan mil/jam atau knots. Sedangkan panjangnya panah sebanding dengan frekuensi arus dalam satuan.
Gambar 2 . Mawar Arus
c. Garis Banjar (Stream line). Seorang Oseanografer menganalisis arus tersebut lebih jauh dengan dua cara yaitu:
a. Garis Banjar (Stream Line) b. Lintasan arus (trajectory).
Gambar 3. Arus Konversi dan Divergensi.
d. Panah Arus. Dalam hal ini tebalnya panah menunjukkan kekuatan atau lebih tepat lagi “kecepatan” arus sedangkan “panjang” panah menunjukkan tingkat kekanjangan (Persistency) atau “Kemantapan” arus, sebagai berikut:
Gambar 4. Panah Arus. 5. Jorong Perkala (Tidal ellipse)
Jam 0/12,5 Y = Utara
X= Timur
Gambar 5. Jorong Pekala
Biasanya dalam peta arus , jorong perkala disederhanakan menjadi hanya tinggal arah dari sumbu-sumbunya, baik sumbu panjang maupun sumbu pendek.
Sekarang ini peta arus mencakup wilayah globalsudah bisa diperoleh datanya melalui satelit. Besarnya penyebaran angin sebagai berikut.
a. Angin Pusat (Trade Winds)
Khatulistiwa
1a 1b
2
2
3
3
Gambar 6. Bagian Penyebaran angin diatas paras bumi. 1a. Angin Pusat Tenggara, 1b.Angin Pusat Timur Laut
2. Angin Barat, 3. Angin Timur
e. Hubungan antara Gelombang dan Arus Air Laut
Gelombang yang besar biasanya bergabung dengan perambatan gelombang pada waktu air surut.karena kekuatan pasut bervariasi terhadap waktu,perambatan gelombang masuk ke estuari selama air surut sering berkembang menjadi arus berjalan yang kuat.
Gelombang memiliki sistem sederhana yaitu bergerak dari daerah yang arusnya kecil atau tidak ada menuju daerah lain,dimana terdapat arus yang sejajar dengan perambatan gelombang.
Pengaruh panjang gelombang dan tinggi gelombang jika arus mengalir adalah a) Searah dengan perambatan gelombang
b) Berlawanan dengan perambatan gelombang
Arus yang mengalir searah dengan gelombang akan berdampak pada peningkatan kecepatan gelombang,namun periode gelombang (T) harus konstan :
T=L0 C0
= L c+n
Dimana : L0 = panjang gelombang jika arus = nol
C0 = kecepatan gelombang jika arus = nol L = panjang gelombang dalam arus
jika laju transfer energi konstan,kemudian jika kecepatan trening kat,tinggi gelombang menjadi berkurang.namun dalam semua praktek tidak semua energi gelombang bertahan dalam sistem gelombang. Beberapa ditransfer ke arus,menyebabkan tinggi gelombang berkurang lebih jauh. Sebaliknya jika arus berlawanan dengan arah perambatan gelombang,L akan berkurang dan gelombang menjadi lebih pendek dan tingginya bertambah,tinggi gelombang bertambah karena hasil dari perolehan energi dari arus.
Dalam teori suatu titik dapat dicapai dimana kecepatan berkurang nol,sehingga gelombang yang sangat besar membentuk tinggi gelombang tak berhingga.
Perhatikan estuari yang lebar atau fiard yang relatif melintang.hanya gelombang laut yang mempunyai kecepatan cukup tinggi yang berdampak pada arus yang dapat mengganggung estuari ini selama air surut.arus dapat juga membelokkan gelombang yaitu mengubah arah perambatan. 3. Simulasi Numeris Arus Pasang Surut
a. Arus laut di teluk kwandang
Dari kecepatandan arah menunjukan bahwa arah dominan gerakan massa air pada kedalaman 5 m yaitu ke arah selatan-baratdaya selama periode pengukuran. Sedangkan pada kedalaman 10 m terjadi dua arah arus yang dominan yaitu arah tenggara dan barat laut. Kekuatan arus pada kedalaman 5 m antara 2 sampai 12 cm/det dengan kecepatan rata-rata 6cm/det. Arah arus hampir tidak berubah yaitu dominan ke arah selatan-baratdaya. Pada kedalaman 10 m, kecepatan arus anatar 2-12 cm/det, dengan rata-rata 7cm/det kekuatann arus baik pada kedalaman 5 dan 10 m, nilai keceaptan rata-rata yang hampir sama(6-7 cm/det) dan arus cukup lemah selama perioda pengukuran tersebut. Lemahnya arus di Teluk Kwandang tersebut berhubung pada saat pengamatan kondisi laut cukup tenang,sehingga faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan arus(angin,gelombang) hampir tidak ada.
Dari pola arus pada kedalaman 10 m,besar kemungkinan hanya dipengaruhi oleh pasang surut setempat kerena lokasi pengamatan arus sekitar 3 mil dari pantai T kwandang.teluk kwandang meupakan lokasi yang baik untuk budidaya seperti budidaya rumput laut dan biota laut lainnya.
b. Simulasi Numeris Arus Pasang Surut Diperairan Cirebon
Pasang surut air laut merupakan fenomena naik turunnya secara periodik yang terjadi diseluruh belahan bumi akibat adanya gaya pembangkit pasang surut yang utamanya berasal dari matahari dan bulan (Douglas,2001). Fenomena pasang surut tersebut diketahui dapat membangkitkan arus laut yang dikenal dengan sebutan arus pasang surut atau arus pasut (Stewart, 2006: 300). Kecepatan arus pasang surut biasa nya berubah-ubah secara periodik dalam suatu selang waktu tertentu atau sering disebut dalam satu siklus pasang surut sehingga arus pasang surut dapat diramalkan.
Perairan pantai Cirebon adalah perairan yang berada pada posisi 6,6˚ 6,8˚ LS dan 108,5˚ -108,8˚ BT. Pemilihan lokasi penelitian di perairan Cirebon dikarenakan pada daerah tersebut terdapat pelabuhan, pertambakan dan perumahan pinggir pantai yang memerlukan kajian oseanografi khususnya pasang surut dan arus pasang surut. Untuk itu diperlukan informasi tentang perairan Cirebon dengan melakukan penelitian dan survey lapangan, yang membutuhkan waktu yang lama dan dana yang besar.
Penelitian dilakukan dengan metode survey dan pembentukan model simulasi. Survei dilakukan diawal penelitian untuk mengetahui input pembentukan model, dan kemudian dilakukan survey diakhir penelitian sebagai groundchek dari model yang dibuat.
Data yang digunakan sebagai input simulasi model adalah data batimetri, data komponen harmonic pasang surut dan data elevasi pasang surut yang diperoleh dari model pasut global FES04 ( Finite Element Solution tide model ). Untuk data verifikasi hasil simulasi model hidrodinamika akan digunakan data pembanding berdasarkan hasil pengukuran.
Penelitian ini menggunakan modifikasi model hidrodinamika tiga dimensi yang dikembangkan oleh MARETEC ( Marine and Environmental Technology Research Center ), Technical University of Lisbon yang lebih dikenal MOHID (Modelo Hidrodinamico). MOHID menggunakan persamaan kontinuitasdan persamaan gerak atau kekekalan momentum yang diintegrasikan terhadap kedalaman.
Prinsip kontinuitas menyatakan kekekalan massa dalam suatu ruang yang ditempati oleh elemen fluida. Asumsi umum yang digunakan yaitu fluida tak termampatkan sehingga tidak ada perubahan densitas terhadap ruang dan aliran fluida dianggap tunak. Persamaan gerak dikenal sebagai persamaan kekekalan momentum. Persamaan ini menjelaskan aliran fluida yang mengikuti hokum kedua newton.
Tipe pasang surut diperairan Cirebon terjadi dua kali pasang dan dua kali surut. Tipe pasang surut ini adalah tipe campuran yang cenderung semidiurnal.
Kondisi arus pasang surut diperairan Cirebon pada saat surut minimum lebih besar dari saat pasang maksimum. Begitu juga arus pasang surut saat surut menuju pasang menengah lebih besar dari kecepatan arus rata-rata arus saat pasang menuju arus menengah.
Pola arus diperairan Cirebon didominasi oleh arah yang menuju kearah tenggara kemudian alirannya berbelok kearah timur pada saat pasang menuju surut menengah. Pada saat surut menuju pasang menengah arus pasang surut didominasi oleh aliran yang menuju ke arah barat yang kemudian alirannya berbelok kea rah barat laut.
c. Profil Vertikal Kecepatan Arus Dan Suhu Diselat Lombok
Arlindo merupakan transport massa air dari Samudra Pasifik menuju Samudra Hindia yang melewati perairan Indonesia. Keistimewaan dari Arlindo ini karena massa air Samudra Pasifik Ekuator Barat memiliki suhu yang tinggi dan salinitas yang rendah daripada massa air di Samudra Hindia. Jadi ketika memasuki Samudra Hindia massa airnya hangat dan lebih tawar. Arlindo mengalir 80% melalui selat Makassar sebagai jalur utama dan kemudian terpisah 25% melewati selat Lombok dan 75% masuk ke laut Flores, Banda, dan keluar di selat ombai dan laut Timor menuju Samudra Hindia.
Selat Lombok merupakan saluran terpenting Arlindo dibagian selatan Indonesia yang terletak antara pulau Bali dan Lombok. Selat Lombok merupakan sebuah kanal dimana kecepatan arusnya besar, bukan saja karena adanya Arlindo tapi juga karena bentuk geometrinya. Yaitu adanya Sill dibagian selatan selat yang berinteraksi dengan arus pasut.
Data yang digunakan adalah data kecepatan arus dan suhu di selat Lombok dari mooring tahun 2004-2005 yang diperoleh dari Badan Riset Kelautan dan Perikanan (BRKP) Departemen Kelautan dan Perikanan (DKP). Data mooring tersebut terdapat pada dua lokasi yaitu selat Lombok bagian barat pada 115˚ 45,487’ BT, 08˚ 43,9’ LS dan Selat Lombok bagian timur pada 115˚ 53,769’ BT, 08˚40,24’ LS dengan kedalaman masing-masing 921 m dan 1144 m.
Data raw dari hasil pengukuran mooring diolah dalam berapa tahap. Pada tahap pertama dilakukan interpolasi sampling rate menjadi satu jam untuk setiap pengukuran pada semua kedalaman. Penyeragaman sampling rate disebut dengan istilah commontimebase. Tahap kedua dilakukan interpolasi tekanan pada tiap kedalaman karena tidak semua instrument mengukur tekanan. Tahap ketiga dilakukan interpolasi vertical terhadap data kecepatan arus dengan interval kedalaman 20 m untuk setiap data keepatan arus di kedua lokasi mooring. Selanjut nya tahap keempat, data yang telah di interpolasi vertical ini difilter dengan menggunakan filter frekuensi lolos rendah untuk menghilangkan data dengan periode kurang dari 24jam.
Variabilitas dan profil vertical suhu menunjukan bahwa suhu di kedua lokasi mooring memiliki nilai yang berbeda dimana suhu dilokasi mooring bagian barat. Hal ini disebabkan lokasi mooring bagian timur dipengaruhi oleh massa air yang lebih hangat dari samudra pasifik sedangkan mooring bagian barat lebih dipengaruhi oleh massa air dari samudra hindia.
Pola arus di selat Lombok bi-direction utara dan selatan dengan dominan ke selatan sampai kedalaman 250 m. di bawah kedalaman 250 m, kecepatan arus memperlihatkan pola yang tidak beraturan. Hal ini karena adanya sill dibagian selatan yang memblok arus keselatan. Kecepatan arus maksimum terjadi pada awal mei masing-masing untuk mooring stasiun barat dan stasiun timur dan arus bergerak ke selatan.
d. Simulasi Numeris Arus Pasang Surut
Pasang surut air laut merupakan fenomena naik turunnya secara periodik yang terjadi diseluruh belahan bumi akibat adanya gaya pembangkit pasang surut yang utamanya berasal dari matahari dan bulan (Douglas,2001). Fenomena pasang surut tersebut diketahui dapat membangkitkan arus laut yang dikenal dengan sebutan arus pasang surut atau arus pasut (Stewart, 2006: 300). Kecepatan arus pasang surut biasa nya berubah-ubah secara periodik dalam suatu selang waktu tertentu atau sering disebut dalam satu siklus pasang surut sehingga arus pasang surut dapat diramalkan.
Perairan pantai Cirebon adalah perairan yang berada pada posisi 6,6˚ 6,8˚ LS dan 108,5˚ -108,8˚ BT. Pemilihan lokasi penelitian di perairan Cirebon dikarenakan pada daerah tersebut terdapat pelabuhan, pertambakan dan perumahan pinggir pantai yang memerlukan kajian oseanografi khususnya pasang surut dan arus pasang surut. Untuk itu diperlukan informasi tentang perairan Cirebon dengan melakukan penelitian dan survey lapangan, yang membutuhkan waktu yang lama dan dana yang besar.
Salah satu alternative untuk mereduksi pengeluaran biaya dengan menggunakan simulasi numeris, yaitu memanfaatkan teknologi komputer yang mampu memberikan gambaran pasang surut dan arus pasut dengan waktu yang relatif singkat. Simulasi numeris diharapkan dapat memberikan penggambaran karakteristik pasang surut dan arus pasang surut diperairan Cirebon secara efisien dan efektif.
Data yang digunakan sebagai input simulasi model adalah data batimetri, data komponen harmonic pasang surut dan data elevasi pasang surut yang diperoleh dari model pasut global FES04 ( Finite Element Solution tide model ). Untuk data verifikasi hasil simulasi model hidrodinamika akan digunakan data pembanding berdasarkan hasil pengukuran.
Penelitian ini menggunakan modifikasi model hidrodinamika tiga dimensi yang dikembangkan oleh MARETEC ( Marine and Environmental Technology Research Center ), Technical University of Lisbon yang lebih dikenal MOHID (Modelo Hidrodinamico). MOHID menggunakan persamaan kontinuitasdan persamaan gerak atau kekekalan momentum yang diintegrasikan terhadap kedalaman.
Prinsip kontinuitas menyatakan kekekalan massa dalam suatu ruang yang ditempati oleh elemen fluida. Asumsi umum yang digunakan yaitu fluida tak termampatkan sehingga tidak ada perubahan densitas terhadap ruang dan aliran fluida dianggap tunak. Persamaan gerak dikenal sebagai persamaan kekekalan momentum. Persamaan ini menjelaskan aliran fluida yang mengikuti hokum kedua newton.
Tipe pasang surut diperairan Cirebon terjadi dua kali pasang dan dua kali surut. Tipe pasang surut ini adalah tipe campuran yang cenderung semidiurnal.
Kondisi arus pasang surut diperairan Cirebon pada saat surut minimum lebih besar dari saat pasang maksimum. Begitu juga arus pasang surut saat surut menuju pasang menengah lebih besar dari kecepatan arus rata-rata arus saat pasang menuju arus menengah.
Pola arus diperairan Cirebon didominasi oleh arah yang menuju kearah tenggara kemudian alirannya berbelok kearah timur pada saat pasang menuju surut menengah. Pada saat surut menuju pasang menengah arus pasang surut didominasi oleh aliran yang menuju ke arah barat yang kemudian alirannya berbelok kea rah barat laut.
4. Kondisi Umum Lokasi Penelitian Tentang Arus Air Laut
Cilamaya wetan, Cilamaya Kulon dan Tempuran merupakan salah satu kecamatan bagian Timur laut ibukota Kabupaten Karawang yang termasuk dataran rendah secara geografis serta memiliki kemiringan 5-10 meter diatas permukaan laut.
Kecamatan Cilamaya Kulon hanya memiliki dua desa pesisir antara lain desa Sukajaya dan Pasirjaya. Sedangkan kecamatan Tempuran memiliki lima pesisir desa yaitu Ciparagejaya, Tempuran , Cikuntul , Sumberjaya dan Tanjungjaya.
Arus November – Desember 2007
Data arus diperoleh dari Dinas Hidrografi dan Oseanografi . Pengukuran arus perairan di wilayah pantai Subang menunjukkan bahwa di perairan pantai Mayangan arus pasang berkisar antara 1,4 - 31,5 cm/s mengalir dominan kearah barat dan arus surut berkisar antara 0,7 – 28,1 cm/s yang mengalir dominan kearah barat. Di lokasi pantai Ciasem arus pasang sekitar 1,5-30,7 cm/s yang dominan ke arah barat. (puslitbang Pengairan 1985 dalam Bappeda Jabar,2007).
Pada musim barat pergerakan arus umumnya menuju kearah timur atau arus timur dengan kecepatan berkisar antara 3 -14 mil/hari. Musim timur arus bergerak sebaliknya yaitu menuju kearah barat dengan kecepatan berkisar 1-13 mil/hari. Musim peralihan I (Maret-Mei) dan peralihan II (September-November) kecepatan arus masing-masing adalah 1 mil/jam dan 6 mil/jam.
Data pasang surut diperoleh dari Dinas Hidrografi dan Oseanografi pada bulan November-Desember 2007. Dinas Hidrografi dan Oseanografi tidak memiliki stasiun daerah Karawang, sehingga datanya diperoleh dari daerah Cirebon yang dekat dengan Karawang.
DAFTAR PUSTAKA
Suryarso,dkk.2001.Proyek Inventarisasi dan Evaluasi Potensi Laut dan Pesisir,Pusat Penelitian Oseanografi.Jakarta.LIPI
Aulia,Annisa.2013.Variabilitas Arus Eddy di Perairan Selatan Jawa-Bali Berdasarkan Data Satelit.Bandung.Unpad
Supangat,Agus dkk.2011.Oseanografi Fisika.Jakarta.KKP.
Cahyani Tri, Aisyah.2013.Pengaruh Arus Terhadap Perubahan Garis Pantai di Kabupaten Karawang.Jatinangor.FPIK Unpad
