VARIABILITAS ARUS DI SEKITAR SELAT SUNDA PADA
TAHUN 2007-2010 DARI HASIL MODEL INDESO
HERWI RAHMAWITRI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Variabilitas Arus di
Sekitar Selat Sunda pada Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Herwi Rahmawitri
ABSTRAK
HERWI RAHMAWITRI. Variabilitas Arus di Sekitar Selat Sunda pada Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO. Dibimbing oleh AGUS S. ATMADIPOERA.
Hasil keluaran model sirkulasi umum laut resolusi-tinggi (1/12° ) antara tahun 2007-2010 dari proyek INDESO digunakan untuk mengkaji struktur dan variabilitas arus di dua lokasi di sekitar perairan Selat Sunda, satu lokasi di sisi Laut Jawa (LJ) dan satu lagi di sisi Samudera Hindia (SH). Validasi model tinggi muka laut dengan data altimetri menunjukkan nilai koefisien korelasi yang tinggi, yaitu 0.90 di SH dan 0.76 di LJ. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tinggi muka laut di sisi LJ selalu lebih tinggi dari pada di sisi SH, kecuali pada bulan November-Januari yang diduga adanya pembalikan aliran kearah utara berkaitan dengan kedatangan gelombang Kelvin. Struktur arus di LJ menunjukkan adanya intensifikasi arus di kedalaman 10-20 meter ke arah barat daya (menuju Selat Sunda). Di SH intensifikasi arus berada di dekat permukaan yang mengalir ke arah tenggara. Hasil analisis spektrum densitas energi arus di LJ dan SH memperlihatkan adanya variabilitas arus dalam rentang skala-waktu dari intra-musiman, semi-annual, dan tahunan. Spektrum densitas energi komponen arus zonal lebih kuat dibandingkan komponen arus meridional di kedua lokasi penelitian tersebut. Amplitudo densitas energi arus yang kuat tercatat di SH dibandingkan di LJ menunjukkan bahwa arus di SH lebih kuat dibanding LJ. Analisis korelasi silang menunjukkan bahwa terdapat hubungan yang kuat antara fluktuasi arus LJ dan SH terlihat dari besarnya nilai koherensi antara kedua wilayah tersebut yakni sebesar 0,99.
Kata kunci: Analisis Spektrum Densitas Energi, Model Sirkulasi Umum Laut 1/120, Selat Sunda, Struktur Vertikal Arus, Variabilitas Arus
ABSTRACT
HERWI RAHMAWITRI. Variability of Current Around Sunda Strait in 2007-2010 from INDESO Model Output. Supervised by AGUS S. ATMADIPOERA
Model output of high-resolution (1/12°) ocean general circulation model from INDESO project between 2007-2012 were used to investigate the structure and variability of currents at two locations around the Sunda Srait, one location is in Java Sea (JS) and the other is in Indian Ocean (IO) side. Model sea surface height (SSH) is validated with altimetry data, which shows a high correlation coefficient of 0.90 in the IO and 0.76 in JS. In general, both model and altimetry data indicate that SSH in JS is always higher that found in IO. However, between November-January each year, there exists a reversal flow northward in Sunda Strait, which may be related to arrival of coastally trapped Kelvin waves. An intensification of current appears near surface layer both in JS and IO. Analysis of power spectral density energy exhibits a wide range of current variability from intra-seasonal, semi-annual and annual time-scales. Power density energy of zonal current component is much stronger that that meridional component, and amplitude of energy is much stronger in IO it show that current in IO is stronger than JS. Cross correlation analysis show that there is strong relation between between JS and IO currents fluctuation which showed by coherence value between two areas of 0,99.
Keywords: Current Variability, Current vertical structure, Ocean general circulation model 1/12°, Power spectral density analysis, Sunda Strait.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
VARIABILITAS ARUS DI SEKITAR SELAT SUNDA PADA
TAHUN 2007-2010 DARI HASIL MODEL INDESO
HERWI RAHMAWITRI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Variabilitas Arus di Sekitar Selat Sunda Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO
Nama : Herwi Rahmawitri NIM : C54080007
Disetujui oleh
Dr Ir Agus S. Atmadipoera, DESS Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir I Wayan Nurjaya, M.Sc Ketua Departemen
Judul Skripsi: Variabilitas Arus di Sekitar Selat Sunda Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO
Nama : Herwi Rahmawitri
N1M : C54080007
Disetujui oleh
....
•
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat selesai. Sebuah karya ilmiah yang dipersembahkan untuk ananda Azzam Fadhil Fattri. Skripsi yang berjudul “Variabilitas Arus di Sekitar Selat Sunda pada Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO” diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana.
Penulis menyadari banyak pihak yang terlibat dalam penyusunan skripsi ini, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1 Bapak Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan saran beliau kepada penulis
2 Bapak Dr.Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc selaku dosen penguji dan Bapak Dr. Henry Munandar Manik, S.Pi, M.T selaku perwakilan Gugus Kendali Mutu Dept ITK atas saran dan perbaikannya
3 Mercartor Ocean, Collecte Localisation Satelite (CLS) yang didistribusikan oleh AVISO, Proyek INDESO (AFD-Prancis dan KKP-Indonesia) atas ketersediaan data yang digunakan untuk penelitian
4 Kedua orang tua serta keluarga yang selalu memberi dukungan dan doa 5 Suami penulis Dondy Arafat atas dukungan dan kesabarannya selama proses
pengerjaan skripsi
6 Oma, Opa, Bunda, dan Angga atas bantuan dan kerjasamanya 7 Keluarga ITK 45 atas dukungannya
8 Teman-teman ITK 46 atas bantuannya
9 Teman-teman dari laboraturium oseanografi fisik : Isna, Ferdi, Sayid, Mba Alin, Nabil dan Deni atas masukan yang diberikan selama pengolahan data 10 Verlin Ayu Ibrani atas semangat dan dukungan yang diberikan
Penulis menyadari bahwa masih terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Namun penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.
Bogor, Januari 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 METODE 2Waktu dan Wilayah Penelitian 2
Sumber Data Penelitian 2
Pengolahan dan Analisis Data 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Validasi Data Model 6
Fluktuasi Temporal Arus 9
Struktur Menegak Arus 9
Spektrum Densitas Energi Arus 16
SIMPULAN DAN SARAN 21
Simpulan 21
Saran 21
DAFTAR PUSTAKA 21
LAMPIRAN 23
DAFTAR TABEL
1 Nilai rata-rata, standar deviasi, nilai maksimal dan minimal serta sudut
rata-rata kecepatan arus di LJ 11
2 Nilai rata-rata, standar deviasi, nilai maksimal dan minimal serta sudut
rata-rata kecepatan arus di SH 13
3 Periode fluktuasi komponen arus berdasarkan level kedalaman di LJ
dan densitas energi signifikan 18
4 Periode fluktuasi komponen arus berdasarkan level kedalaman di SH
dan densitas energi signifikan 20
DAFTAR GAMBAR
1 Peta lokasi data penelitian 2
2 Sebaran temporal rataan harian SSHA (m) dari hasil model (biru) dan data altimetri SSALTO DUACS (merah) di wilayah LJ. 7 3 Sebaran temporal rataan harian SSHA (m) dari hasil model (biru) dan
data altimetri SSALTO DUACS (merah) di wilayah SH. 7 4 Distribusi horizontal arus dan suhu rataan harian hasil model pada
kedalaman :(a) 5,078 m (b) 15,81 m (c) 29,44 m di sekitar Selat Sunda 9 5 Profil menegak rataan harian dan standar deviasi kecepatan arus di LJ 10 6 Profil menegak rataan harian dan standar deviasi kecepatan arus di SH 11 7 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada
kedalaman 5,078 m 13
8 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada
kedalaman 15,81 m 13
9 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada
kedalaman 29,44 m 13
10 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada
kedalaman 5,078 m 14
11 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada
kedalaman 15,81 m 15
12 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada
kedalaman 29,44 m 15
13 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen zonal di LJ.(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalaman 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m 17 14 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen meridional di LJ.
(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m 17 15 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen zonal di SH.(a)
kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m 19 16 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen meridonal di
SH.(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44
DAFTAR LAMPIRAN
1 Wilayah validasi model SSHA di LJ dan SH 23
2 Level Kedalaman di LJ 24
3 Level kedalaman di SH 25
4 Daerah pengambilan data struktur menegak arus, fluktuasi temporal
arus dan spektrum densitas energi 26
5 Stickplot arus di LJ pada kedalaman 5,078 m 27 6 Stickplot arus di LJ pada kedalaman 15,81 m 28 7 Stickplot arus di LJ pada kedalaman 29,44 m 29 8 Stickplot arus di SH pada kedalaman 5,078 m 30 9 Stickplot arus di SH pada kedalaman 15,81 m 31 10 Stickplot arus di SH pada kedalaman 29,44 m 32
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Arus merupakan gerakan horizontal atau vertikal dari massa air laut menuju kestabilan yang terjadi secara terus menerus. Gerakan arus terjadi merupakan hasil resultan dari berbagai macam gaya seperti angin, gradien tekanan udara, gaya gravitasi, gaya tektonik dan densitas air laut (Gross, 1990). Arah dan kekuatan arus di lapisan permukaan pada laut terbuka banyak ditentukan oleh angin. Angin yang berhembus di perairan Indonesia terutama adalah angin musim (monsoon) yang mengalami dua kali pembalikan arah dalam setahun yaitu Musim Barat dan Musim Timur. Sehingga mengakibatkan terbentuknya arus musim di beberapa perairan Indonesia seperti Laut Cina, Laut Jawa, Laut Flores sampai ke Laut Banda dan Laut Arafuru.
Secara geografis perairan Selat Sunda terletak di antara Pulau Sumatera dan Pulau Jawa. Perairan ini juga berhubungan langsung dengan Laut Jawa dan Samudera Hindia. Perairan selat bagian utara yang berhubungan dengan Laut Jawa memiliki kedalaman kurang dari 50 meter, tetapi pada bagian selatan yang berhubungan dengan Samudera Hindia kedalaman lautnya lebih dari 1000 meter (Minarto et al.,2008). Menurut Wyrtki (1961) pada bulan Juli – Oktober, Angin Muson Tenggara berhembus sangat kuat di Pantai Selatan Jawa dan Arus Khatulistiwa Selatan tertekan jauh ke utara, sehingga cabang Arus Khatulistiwa Selatan berbelok sampai ke Selat Sunda. Diantara bulan Mei sampai dengan bulan Agustus terjadi penaikan massa air (upwelling) di Selatan Jawa – Sumbawa. Transpor massa air dari Laut Jawa ke Samudera Hindia yang melewati Selat Sunda terjadi secara kontinu sepanjang tahun dengan kuantitas yang kecil dan sangat erat hubungannya dengan gradient permukaan laut (sea level).
Pentingnya penelitian ini karena Selat Sunda merupakan salah satu selat yang menarik untuk dipelajari kondisi oseanografinya karena fungsinya sebagai penghubung Laut Jawa dan Samudera Hindia terutama yang berkaitan dengan pertukaran massa air. Manfaat lain yang diperoleh dari mengkaji arus diantaranya dapat digunakan sebagai informasi untuk pelayaran dan pembangunan jembatan di perairan Selat Sunda.
Pengukuran arus di lapangan akan membutuhkan biaya yang besar karena arus di lautan terjadi dalam skala ruang dan waktu yang besar. Oleh karena itu, penelitian arus melalui hasil model berguna untuk memahami fenomena arus dalam skala ruang dan waktu yang besar namun biaya relatif kecil (Madec et al.,1998). Salah satu metode yang bisa digunakan untuk menganalisis hasil model tersebut adalah metode analisis deret waktu. Informasi deret waktu didapat dengan menampilkan grafik variabel (komponen skalar dari deret vektor) terhadap waktu dimana skala waktu tergantung deret data yang akan ditampilkan (Emery dan Thomson, 1997).
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji struktur dan variabilitas arus di Selat Sunda bagian selatan (dekat Samudera Hindia,(SH)) dan bagian utara (dekat Laut Jawa, (LJ)) serta fenomena yang mempengaruhi kedua wilayah tersebut
METODE
Waktu dan Wilayah Penelitian
Penelitian dilakukan mulai dari Maret 2013 - November 2013 dengan melakukan pengolahan dan analisis data hasil model arus INDESO dan data satelit altimetri. Lokasi pengolahan data mencakup wilayah perairan selat Sunda pada koordinat 6034’8,4’’LS-5011’16,8’’LS dan 103042’00’’BT-107030’00’’BT (Gambar 1). Wilayah tersebut kemudian ditetapkan menjadi dua bagian menjadi bagian utara (LJ) pada koordinat 5009’36’’LS dan 107030’00’’BT serta bagian selatan (SH) pada koordinat 6034’8,4’’LS dan 103042’00’’BT.
Gambar 1 Peta lokasi data penelitian
Sumber Data Penelitian
Data penelitian terdiri dari data arus hasil keluaran simulasi model dan data Anomali Tinggi Muka Laut (Sea Surface Height Anomaly (SSHA)). Data yang digunakan dalam penelitian ini mulai dari 3 Januari 2007-12 Desember 2010. Berikut penjelasan masing-masing data.
3
Data Arus
Data arus merupakan data hasil keluaran rataan harian simulasi model sirkulasi laut yang dikembangkan oleh proyek Infrastructure Development for Space Oceanography (INDESO). Model yang digunakan merupakan simulasi Model Sirkulasi Umum Samudera (Ocean General Circulation Model (OGCM)) 3-dimensi dari sistem Nucleus for European Modeling of the Ocean - Océan PArallélisé (NEMO-OPA) (Madec, 1998).
NEMO-OPA merupakan model yang dibuat untuk mempelajari dinamika lautan dan interaksinya dengan komponen lain. Model ini terdiri dari beberapa kode computer yang digunakan untuk menyelesaikan solusi dari persamaan-persamaan primitive dalam ruang dan waktu yang telah ditentukan. Masukan (input) data model berupa koordinat, data batimetri, tinggi permukaan laut, densitas, salinitas, suhu, tegangan angina, bahang dan masukkan air tawar.
Data keluaran arus yang dibentuk berupa data grid yang mengikuti batas lateral global dengan resolusi horizontal 1/120 atau sekitar 9,25 km dan resolusi vertikal terdiri dari 50 level kedalaman serta gaya dorong atmosfer (atmospheric forcings) dari analisis operasional European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) (Dombrowsky et al, 2012). Data kedalaman untuk wilayah LJ hanya mencapai 16 level kedalaman (0,5m -34,4 m) sedangkan untuk wilayah SH mencapai 35 level kedalaman (0,5m – 902,3 m).
Untuk analisis temporal arus data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari tiga level kedalaman untuk masing-masing wilayah yakni pada kedalaman 5,081 m, 15,81 m dan 29,44 m; sedangkan untuk analisis struktur menegak arus data yang digunakan adalah hasil rataan selama rentang waktu untuk setiap level kedalaman kedua wilayah.
Data Anomali Tinggi Muka Laut (SSHA)
Data SSHA yang digunakan berasal dari hasil satelit dan hasil keluaran simulasi model NEMO-OPA. Data hasil satelit didapat dari Segment Sol Multimissions d’Altimétrie, d’Orbitographie et de localization precise (SSALTO)
Data Unification and Altimetry Combination System (DUACS). Data dapat diakses melalui situs http://www.aviso.oceanobs.com/en/data/products/.
Data input SSALTO DUACS merupakan gabungan produk altimetri dari beberapa satelit seperti TOPEX, POSEIDON, ERS-2, GFO, Jason, dan ENVISAT (Le Traon et al., 1998; Ducet et al., 2000). SSALTO DUACS merupakan data
Near Real-Time yang dikembangkan dan dioperasikan oleh Collecte Loacalisation Satellites (CLS). Resolusi data ini adalah 1/30 atau sekitar 37 km
Pengolahan dan Analisis Data Validasi Model dan Data Altimetri
Langkah awal pengolahan data adalah validasi hasil model berupa arus dan tinggi muka laut. Hal ini bertujuan untuk mengetahui tingkat akurasi model dengan mengetahui nilai korelasi antara model dan hasil observasi di lapangan (Stewart,2003). Karena keterbatasan dari lapangan maka langkah validasi ini
4
dilakukan melalui analisis korelasi SSHA hasil keluaran model dengan data SSHA dari SSALTO DUACS.
Nilai koefisien korelasi ditentukan dengan persamaan berikut (Emery WJ dan Thomson RE,1997):
𝑟=!!!! (!!!!)(!!!!)
!!!! !
!!! ... (1)
dimana:
𝑟 = Koefisien korelasi (dengan nilai antara -1 dan +1)
𝑁 = Banyak data
𝑥!, 𝑦! = Nilai data x dan y ke-i 𝑥,𝑦 = Rata-rata x dan y
𝑠!,𝑠! = Standar deviasi data
Selain menentukan nilai koefisien korelasi juga dihitung nilai Root Mean Squre Error (RMSE). Nilai RMSE merupakan suatu ukuran yang sering digunakan untuk menentukan perbedaan antara nilai-nilai yang diprediksi oleh model dengan nilai-nilai hasil dari satelit. Nilai RMSE dihitung dengan persamaan:
𝑅𝑀𝑆𝐸= !!!! !!"#$%,!!!!"#$%&#,! !
! ... (2) dimana
RMSE = Root Mean Square Error xmodel,i = Nilai data model ke-i
xsatelit,I = Nilai data satelit ke-1
N = Banyak data
Struktur Arus secara Spasial
Struktur arus ditampilkan dalam bentuk spasial berupa nilai rataan SSH dan vektorarus selama empat tahun untuk tiga level kedalaman (5,078 m, 15,81 m dan 29,44 m). Hal ini bertujuan untuk memperlihatkan secara umum arah arus pada wilayah penelitian. Selain itu dari gambar yang akan dihasilkan dapat dilihat besarnya kecepatan arus dari panjang vektor yang terbentuk.
Struktur Menegak Arus
Struktur menegak arus dianalisis dengan melihat rataan profil menegak harian dan standar deviasi kecepatan arus terhadap kedalaman untuk masing-masing komponen pada berbagai level kedalaman. Hal ini bertujuan untuk membandingkan rata-rata kecepatan arus pada bagian selatan dan utara dalam kurun waktu empat tahun.
Nilai rata-rata untuk komponen zonal dan meridional ditentukan dengan persamaan (Emery WJ dan Thomson RE,1997):
𝑥 =!! ! 𝑥𝑖
5 Untuk menentukan nilai standar deviasi data digunakan persamaan:
𝑠! = ! !!! (𝑥! −𝑥) ! ! !!! ... (4) 𝑠 = 𝑆! dimana: 𝑠! = Varian 𝑠 = Standar deviasi 𝑁 = Banyak data
𝑥! = Nilai data x ke-i
𝑥 = Rata-rata nilai x
Fluktuasi Temporal
Sebaran data arus ditampilkan dalam bentuk sebaran temporal berupa
stickplot dan grafik masing-masing komponen zonal dan meridional. Hal ini bertujuan untuk memberikan gambaran fluktuasi secara umum data arus dalam domain waktu. Data arus yang diolah dengan perangkat ini berupa format file
netcdf. Data difilter dengan metode hanning window dengan pembobot 21 hari. Nilai negatif pada komponen zonal menunjukan arah ke barat dan nilai positif menunjukkan arah ke timur. Pada komponen meridional nilai negatif menunjukkan arah ke selatan dan positif arah ke utara.
Spektrum Densitas Energi dan Korelasi Silang
Analisis spektrum densitas energi (Power spectral density (PSD)) dilakukan untuk mengetahui nilai energi setiap sinyal arus. Pada umunya, dari hasil PSD ini akan ditemukan satu atau lebih sinyal arus yang memiliki nilai energi yang relatif tinggi yang disebut dengan peak. Nilai peak ini menggambarkan nilai dominan sinyal arus pada deretan data arus.
Fast Fourier Transform (FFT) merupakan metode yang digunakan untuk menentukan PSD, komponen Fourier (X(fk)) dari deret waktu xt yang dicatat pada selang waktu h (1 hari) dengan persamaan (Bendat dan Piersol,1971):
𝑋 𝑓! =ℎ !!!𝑥! exp
!!! −𝑖!!"#! ... (5) dimana:
t = 0,1,2……….N-1
h = selang perekaman data
N = jumlah data
Nilai densitas energi spektrum (Sx) dihitung sebagi berikut:
𝑆! = !"! 𝑋 𝑓! ! ... (6)
Korelasi silang digunakan untuk melihat ada atau tidaknya hubungan antara fluktuasi LJ dan SH. Analisis korelasi silang dilakukan pada komponen zonal dan meridional arus antar LJ dan SH pada kedalaman 15,81 m. Analisis korelasi silang terdiri dari kospektrum energi, koherensi dan beda fase.
6
Kospektrum densitas energi menggambarkan periode fluktuasi yang bersamaan antar kedua wilayah. Apabila LJ mempengaruhi SH maka keduanya akan menunjukkan periode fluktuasi yang sama. Nilai koherensi yang tinggi menujukkan hubungan yang kuat antara kedua parameter. Beda fase menunjukkan perbedaan waktu antara parameter. Beda fase positif menunjukkan bahwa fluktuasi parameter yang mepengaruhi mendahului paremater yang dipengaruhi.
Kospektrum densias energi (Sx(fk)) dihitung dari dua pasang data deret
waktu xt dan yt yang dicatat dalam setiap selang waktu h dengan menggunakan
rumus (Bendat dan Pirsol, 1971):
𝑆!" 𝑓! = !"! 𝑋 𝑓! ∗𝑌 𝑓! ... (7)
dimana:
fk = k/Nh , k =0,1,2,3……,N-1
X(fk) = komponen Fourier dari xt
Y(fk) = komponen Fourier dari yt
Fungsi koherensi kuadrat dua (𝛾2xy(f
k)) : 𝛾! !" 𝑓! = !!"!! ! !!!! !! !! ... (8) dimana:
Sx(fk) = densitas spektrum energi dari X(fk)
Sy(fk) = densitas spektrum energi dari Y(fk)
Nilai beda fase ditentukan dengan menggunakan rumus:
𝜃!" 𝑓! = tan!! !!" !!
!!"!! ... (9)
dimana:
Qxy(fk) = bagian imajiner dari Sxy(fk)
Cxy(fk) = bagian nyata dari Sxy(fk)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Validasi Model
Validasi model dilakukan dengan membandingkan Anamoli Tinggi Muka Laut (SSHA) hasil keluaran simulasi model dengan data hasil dari SSALTO DUACS di wilayah LJ (Gambar 2) dan SH (Gambar 3). Validasi dilakukan pada koordinat 5009’36’’LS-5054’22’’LS dan 106012’00’’BT- 107024’00’’BT untuk wilayah LJ dan 5044’24’’LS-6034’8’’LS dan 103042’00’’BT- 104054’00’’BT untuk wilayah SH (Lampiran 1).
Nilai korelasi pada LJ sebesar 0,76 dan pada SH 0.90. Nilai ini memperlihatkan hubungan yang cukup signifikan antara satelit dan model sehingga data model dapat digunakan untuk analisis selanjutnya. Nilai korelasi memperlihatkan nilai amplitudo SSHA yang dihasilkan model pada LJ dominan
7 lebih tinggi dibandingkan altimetri. Pada SH nilai amplitudo antara model dan altimetri relatif sama.
Gambar 2 Sebaran temporal rataan harian SSHA (m) dari hasil model (biru) dan data altimetri SSALTO DUACS (merah) di wilayah LJ.
Gambar 3 Sebaran temporal rataan harian SSHA (m) dari hasil model (biru) dan data altimetri SSALTO DUACS (merah) di wilayah SH.
Lebih tingginya perbedaan amplitudo model dan satelit pada LJ diduga disebabkan beberapa faktor. Pertama, koreksi pasut yang digunakan untuk menghasilkan data altimetri adalah skala pasut global, sedangkan bagian utara merupakan suatu kawasan tertutup. Kedua, model tidak memasukkan faktor pasut karena model tertarik hanya pada frekuensi skala rendah (Jawad, 2010). Berbeda dengan bagian selatan yang merupakan wilayah perairan terbuka, sehingga koreksi pasut global dapat berlaku di wilayah ini.
Hasil analisis RMSE menunjukkan bahwa nilai RMSE antara model dan satelit di LJ dan di SH sebsar 0,05 m. Dengan demikaian dapat dikatakan bahwa model cukup baik dalam menggambarkan kondisi satelit.
Pada musim barat di LJ memperlihatkan pola fluktuasi SSHA memilik fase yang berbeda dengan SH. Pada musim ini SSHA di LJ cenderung bernilai negatif yang menunjukkan rendahnya paras muka laut di LJ. Hal ini diduga disebabkan
8
oleh arus yang mengalir ke timur selama musim barat berlangsung. Di LJ arus yang berimpit dengan sumbu bertiupnya angin selama musim barat akan bergerak ke timur dan membawa massa air meninggalkan Laut Jawa ke arah timur menyatu dengan massa air yang keluat lewat Selat Makassar dan mengalir ke arah timur sebagai arus yang kuat di sepanjang perairan utara Flores (Wyrtki, 1961). Pada musim ini terjadi akumulasi massa air di wilayah Samudera Hindia dan kekosongan di Laut Jawa akibat pergerakan angin dari arah barat menuju timur.
Hal sebaliknya terjadi di musim timur dimana paras muka laut di LJ yang cenderung lebih tinggi dibanding SH. Menurut Sakti (2004) tingginya paras laut di perairan utara Jawa diduga terjadi karena adanya arus yang mengalir dari timur ke barat yang terjadi selama musim timur, arus ini akan tertahan oleh daratan Pulau Sumatera sebelum mengalir ke selat Malaka. Pergerakkan angin dari timur ke barat menyebabkan akumulasi massa air di wilayah Laut Jawa dan kekosongan pada Samudera Hindia.
Vektor Arus Rata-rata
Gambaran distribusi vektor arus rataan harian dan nilai rata-rata suhu untuk tiga level kedalaman (5,078 m, 15,81 m dan 29,44 m) disajikan pada Gambar 4. Pola pergerakkan arus rataan harian yang diperlihatkan oleh Gambar 4 menunjukkan bahwa arus mengalir dari wilayah LJ menuju ke SH pada setiap level kedalaman yang diamati. Kecepatan arus rataan harian tersebut berkurang dengan semakin bertambahnya kedalaman.
Distribusi massa air di perairan Selat Sunda diperlihatkan oleh sebaran horizontal suhu. Sebaran horizontal suhu menunjukkan bahwa karakteristik temperatur di Selat Sunda berasal dari masukkan massa air yang lebih hangat dari Laut Jawa dan massa air yang lebih dingin berasal dari Samudera Hindia. Lapisan termoklin diindikasikan terdapat antara kedalaman 15,81 m dan 29,44 m
Penguatan arus terjadi ketika arus memasuki selat. Hal tersebut mungkin disebabkan karena adanya variasi tinggi muka laut yang menimbulkan adanya kemiringan (slope) permukaan laut (Oktavia, 2010). Menurut Supangat et al
(2004) jika permukaan laut mempunyai kemiringan, maka akan terdapat gradient tekanan horizontal, sehingga massa air cenderung mengalir dari tekanan tinggi ke rendah dan diimbangi oleh gaya Coriolis massa air dibelokkan ke arah kiri untuk Belahan Bumi Selatan dan ke arah kanan untuk Belahan Bumi Utara.
9
Gambar 4 Distribusi horizontal arus dan suhu rataan harian hasil model pada kedalaman :(a) 5,078 m (b) 15,81 m (c) 29,44 m di sekitar Selat Sunda
Struktur Menegak Arus Struktur Menegak Arus di LJ
Profil menegak komponen arus yang disajikan pada Gambar 5 menunjukkan nilai rataan harian dari Januari 2007- Desember 2010 dengan 16 level kedalaman (Lampiran 2) di LJ dan nilai standar deviasinya. Lokasi pengambilan data untuk
a) c) b) S (b) S (c) (a)
10
profil menegak ini terdapat pada koordinat 5009’36’’LS dan 107024’00’’BT (Lampiran 4). Kecepatan rata-rata tertinggi komponen zonal terdapat pada kedalaman 21,6 m yakni sebesar 0,034 m/det ke arah Barat dan kecepatan rata-rata tertinggi komponen meridional sebesar 0,027 m/det pada kedalaman 13,5 m menuju ke Selatan. Nilai standar deviasi terbesar terdapat pada permukaan. Hal ini menunjukkan bahwa fluktuasi data di permukaan memiliki nilai simpangan yang sangat tinggi. Semakin bertambahnya kedalaman nilai standar deviasi semakin kecil memperlihatkan bahwa simpangan data semakin kecil.
Gambar 5 Profil menegak rataan harian dan standar deviasi kecepatan arus di LJ Gambar 5 memperlihatkan bahwa bahwa nilai rataan harian komponen zonal dan meridional bernilai negatif. Hal ini memperlihtkan bahwa rerata arus di LJ bergerak menuju ke Barat Daya yakni ke arah Samudera Hindia. Seperti yang dinyatakan Wyrtki (1961) bahwa transport massa air di Selat Sunda bergerak ke arah Samudera Hindia sepanjang tahun.
Struktur Menegak Arus di SH
Gambar 6 menunjukkan profil menegak rataan harian dan standar deviasi kecepatan komponen arus dari Jaunuari 2007- Desember 2010 di SH pada 35 level kedalaman ( Lampiran 3). Lokasi pengambilan data untuk profil menegak ini terdapat pada koordinat 6034’8’’LS dan 103042’00’’BT (Lampiran 4).Kecepatan rata-rata komponen zonal tertinggi bernilai 0,071 m/det ke arah barat pada kedalaman 0,5 m dan komponen meridional sebesar 0,137 m/det di kedalaman 9,6 m ke arah barat. Di permukaan fluktuasi simpangan data lebih tinggi dilihat dari besarnya nilai standar deviasi. Fluktuasi simpangan data lebih kecil dengan bertambahnya kedalaman.
Secara umum kecepatan arus komponen zonal dan meridional bernilai negatif pada tiap kedalamannya, hal ini menunjukkan bahwa arah arus cenderung menuju ke arah Barat daya.
11
Gambar 6 Profil menegak rataan harian dan standar deviasi kecepatan arus di SH
Fluktuasi Temporal Arus
Sebaran Temporal Arus di Selat Sunda Bagian Utara (Dekat Laut Jawa (LJ))
Sebaran arus rata-rata pada LJ berdasarkan level kedalaman, standar deviasi, nilai maksimal, minimal dan sudut rata-rata arus yang dibentuk disajikan pada tabel 1. Lokasi pengambilan data untuk fluktuasi temporal arus di LJ terletak pada koordinat 5009’36’’LS dan 107024’00’’BT (Lampiran 4).
Arah dan kecepatan arus hasil penapisan dengan metode hanning tahun 2007-2010 pada tiga level kedalaman (5,078 m, 15,81 m dan 29,44 m) di LJ ditunjukkan dalam bentuk stickplot arus pada Lampiran 5, 6 dan 7. Sedangkan sebaran temporal masing-masing komponen arus (zonal dan meridional) pada kedalaman tersebut disajikan pada Gambar 7, 8 dan 9.
Tabel 1 Nilai rata-rata, standar deviasi, nilai maksimal dan minimal serta sudut rata-rata kecepatan arus di LJ
Kedalaman (m) Kec Rata-rata (m/s) Standar Deviasi Max (m/s) Min (m/s) Sudut Rata-rata (0) 5,078 0,09 0,04 0,22 0,0005 190,4 15,81 0,05 0,02 0,15 0,0012 211,3 29,44 0,04 0,02 0,10 0,0020 244,5
Pada kedalaman 5,078 m kecepatan arus rata-rata sebesar 0,09 m/det dengan kecepatan maksimum 0,22 m/det. Dari gambar stickplot (Lampiran 5) terlihat bahwa pada musim peralihan I (Maret-Mei) arus cukup kuat dengan arah cenderung berubah-ubah menuju timur laut dan tenggara. Memasuki musim Timur (Juni-Agustus) hingga musim peralihan II (September-November) arus
Kecepatan Zonal (m/det)
Kecepatan Meridional (m/det)
12
melemah dengan arah cenderung menuju barat daya. Hal ini sesuai dengan Pariwono (1999), yang menyatakan bahwa pada musim timur arus di Selat Sunda mengalir dari Laut Jawa menuju Samudera Hindia. Hal serupa juga dinyatakan oleh Hadikusumah (2003) bahwa karakteristik arus di Selat Sunda di lima stasiun mooring pada bulan Juli (Musim Timur) menunjukkan arah arus dominan menuju barat daya (Samudera Hindia) dengan kecepatan arus antara 0,01 m/det sampai 0,92 m/det.
Pada musim Barat (Desember-Februari) arus kembali menguat dengan arah menuju ke tenggara. Hasil model menunjukkan bahwa pada kedalamn 5,078 m arus yang cukup kuat terjadi pada musim Peralihan I dan musim Barat.
Pola arus di LJ pada kedalaman 5,078 m terlihat jelas untuk sebaran temporal masing-masing komponen (Gambar 7). Pada musim Barat setiap tahunnya terjadi penguatan arus dan perubahan arah yang cukup signifikan pada komponen zonal dan meridonal dibanding musim lainnya. Pada musim ini, komponen zonal didominasi dengan arah menuju timur, sedangkan pada komponen meridional lebih fluktuatif dan cenderung menuju selatan.
Pada kedalaman 15,81 m arus melemah dengan rata-rata 0,05 m/det. Arus yang cukup kuat terjadi pada musim Barat (Lampiran 6). Arus cenderung konstan bergerak ke arah barat daya. Pergerakkan komponen utara-selatan arus didominasi oleh pergerakkan menuju selatan (Gambar 8). Perubahan arah arus terjadi pada musim Barat hingga musim peralihan I. Memasuki musim Timur hingga musim peralihan II arus bergerak ke arah Barat Daya dengan kecepatan yang melemah.
Perubahan arah arus di kedalaman 15,81 m saat musim Barat masih terlihat pada masing-masing komponen arus (Gambar 8) namun dengan kecepatan yang lebih lemah dibanding kedalaman 5,078 m. Arah pada komponen zonal secara keseleruhan lebih berfluktuatif dibanding dengan komponen meridional yang didominasi arah menuju selatan.
Kecepatan arus rata-rata pada kedalaman 29,44 m sebesar 0,04 m/det. Kecepatan dan arah arus relatif sama pada tiap musimnya (Lampiran 7). Arah arus cenderung menuju ke arah Barat Daya. Gambar stickplot arus pada kedalaman ini tidak memperlihatkan perubahan arah dan kecepatan arus yang signifikan. Arus cenderung bergerak dengan kecepatan dan arah yang tetap.
Pergerakkan arus yang cenderung konstan juga diperlihatkan oleh sebaran masing-masing komponen arus. Komponen zonal dan meridonal dominan bernilai negatif dengan arah barat-selatan atau barat daya.
Kecepatan arus di LJ semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman. Karena menurut Groves (1989) besar kecilnya kecepatan arus dan pola sirkulasi lautan dipengaruhi oleh kedalaman kolom air, topografi bawah laut bentuk cekungan dan lokasi tempat dimana arus itu mengalir. Menurunnya kecepatan arus ini mungkin berkaitan dengan adanya lapisan pinoklin yaitu lapisan dimana densitas berubah secara drastis terhadap kedalaman. Lapisan ini berkaitan dengan lapisan termoklin dan haloklin (Baum,2004)
Sebaran temporal masing-masing komponen arus memperlihtakan bahwa arus di LJ memiliki pola yang mirip tiap tahunnya. Perubahan arah dan kecepatan arus yang signifikan terjadi pada musim Barat yakni menuju Timur Laut dan Tenggara dari musim sebelumnya yang cenderung menuju Barat Daya.
13
Gambar 7 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada kedalaman 5,078 m
Gambar 8 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada kedalaman 15,81 m
Gambar 9 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di LJ pada kedalaman 29,44 m
Sebaran Temporal Arus pada Selat Sunda Bagian Selatan (Dekat Samudera Hindia (SH))
Sebaran arus rata-rata pada SH berdasarkan level kedalaman, standar deviasi, nilai maksimal, minimal dan sudut rata-rata arus yang dibentuk disajikan pada Tabel 2. Lokasi pengambilan data untuk fluktuasi temporal arus di SH terletak pada koordinat 6034’8’’LS dan 103042’00’’BT (Lampiran 4).
Tabel 2 Nilai rata-rata, standar deviasi, nilai maksimal dan minimal serta sudut rata-rata kecepatan arus di SH
Kedalaman (m) Kec Rata-rata (m/s) Standar Deviasi Max (m/s) Min (m/s) Sudut Rata-rata (0) 5,078 0,32 0,17 0,86 0,002 189,6 15,81 0,25 0,12 0,65 0,004 185,5 29,44 0,20 0,12 0,67 0,002 181,3
14
Hasil dari Tabel 2 menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kedalaman maka kecepatan arus rata-rata semakin menurun. Besarnya sudut rata-rata yang dibentuk memperlihatkan bahwa arah arus berada di kuadran tiga namun lebih mengarah ke Selatan.
Gambar stickplot arus yang menunjukkan arah dan kecepatan arus hasil penapisan dengan metode hanning tahun 2007-2010 pada tiga level kedalaman (5,078 m, 15,81 m dan 29,44 m) di SH disajikan pada Lampiran 8, 9 dan 10. Gambar 10, 11 dan 12 merupakan sebaran temporal masing-masing komponen arus (zonal dan meridional) pada masing-masing level kedalaman.
Kecepatan arus rata-rata pada kedalaman 5,078 meter (Lampiran 8) sebesar 0,32 m/det dengan kecepatan maksimal mencapai 0,86 m/det. Pada tahun 2007 dan 2008 memasuki musim barat arus bergerak menuju tenggara. Perubahan arah terjadi pada akhir musim Barat (Bulan Februari) yakni menuju ke arah Timur Laut. Hal ini mungkin disebakan karena pada bulan November sampai Februari di belahan bumi bagian selatan bertiup Angin Muson Barat Laut yang mengakibatkan angin permukaan bergerak ke arah timur (Wyrtki, 1961). Sedangkan tahun 2009 dan 2010 arus pada musim Barat cenderung bergerak ke arah tenggara.
Pada musim peralihan I di tahun 2007 dan 2008 arah masih cenderung bergerak dengan arah yang bervariasi menuju Tenggara, Timur Laut, Selatan dan Barat Daya. Pada tahun 2009 dan 2010 arus yang lebih lemah mengarah ke arah Tenggara dan Barat Daya. Arah arus cenderung menuju ke Tenggara dan Barat Daya ketika memasuki musim Timur dan Hingga akhir musim Peralihan II. Kecepatan arus menurun dengan bertambahnya tahun. Menurut Wyrtki (1973) pada saat musim Peralihan I dan musim Peralihan II berkembang Jet Wyrtki (Indian Equatorial Jet ) yang bergerak arah timur di wilayah tropis Samudera Hindia hingga perairan barat Sumatera. Jet Wyrtki sangat berpengaruh terhadap perubahan karakter massa air di Samudera Hindia.
Selain pengaruh Jet Wyrtki fluktuasi arus yang tak menentu di SH kemungkinan juga disebabkan adanya kejadian Gelombang Kelvin. Gelombang
Kelvin terbentuk akibat gangguan yang berasal dari Samudera Hindia. Gangguan tersebut berupa angin baratan (westerly wind brust) yang bertiup di bagian barat ekuator sekitar April-Mei dan Oktober-November menghasilkan Coastally Trapped Kelvin Wave. Gelombang ini menjalar di ekuator lalu menabrak Pulau Sumatera dalam waktu sekitar satu bulan kemudian terpecah ke utara dan selatan. Karakteristik gelombang di utara ekuator menjalar di kiri daratan sedangkan di selatan menjalar di sebelah kanan daratan.
Gambar 10 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada kedalaman 5,078 m
15
Gambar 11 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada kedalaman 15,81 m
Gambar 12 Sebaran temporal komponen arus zonal dan meridonal di SH pada kedalaman 29,44 m
Fluktuasi komponen zonal dan meridional pada kedalaman 5,078 m tersaji pada Gambar 10. Rata-rata kecepatan zonal adalah sebesar 0,26 m/det dan kecepatan meridional sebesar 0,15 m/det. Arah komponen zonal cenderung lebih bervariasi dibanding komponen meridional. Dari gambar terlihat terjadi penguatan arus pada bulan-bulan tertentu dengan arah yang bervariasi. Komponen meridional cenderung memiliki kecepatan arus konstan dan arah yang didominasi ke arah selatan.
Pada kedalaman 15,81 meter kecepatan arus rata-rata yakni sebesar 0,25 m/det dengan kecepatan maksimal mencapai 0,67 m/det. Lampiran 9 menunjukkan variasi arah arus pada kedalaman ini cenderung mengikuti arah arus pada kedalaman 5,078 meter.
Gambar 11 menunjukkan fluktuasi komponen zonal dan meridional pada kedalaman ini menyerupai fluktuasi pada kedalaman 15,81 meter. Rata-rata kecepatan zonal adalah sebesar 0,19 m/det dan komponen meridional sebesar 0,14 m/det. Komponen zonal bergerak dengan arah yang bervariasi dimana terjadi penguatan arus pada Musim Barat sedangakan komponen meridional memiliki kecepatan arus yang konstan dengan arah didominasi menuju ke selatan.
Besar kecepatan arus rata-rata pada kedalaman 29,44 meter (Lampiran 10) yakni sebesar 0,20 m/det dengan kecepatan maksimal mencapai 0,65 m/det. Pola arah arus yang terbentuk cenderung mengikuti pola arah arus pada kedalaman sebelumnya namun dengan kecepatan yang lebih kecil. Kecepatan arus melemah pada awal musim timur (Juni-Juli) dan kembali menguat memasuki musim peralihan II (Oktober).
Gambar 12 menunjukkan bahwa pada komponen zonal di kedalaman 29,44 meter penguatan arus juga terjadi pada Musim Barat dengan arah arus yang bervariasi antara barat-timur. Sedangkan komponen meridional arah arus masih cenderung menuju ke selatan dan tidak terlihat penguatan arus secara signifikan.
16
Rata-rata kecepatan komponen arus zonal adalah sebesar 0,15 m/det dan kecepatan komponen meridional adalah sebesar 0.10 m/det.
Perbandingan Amplitudo Arus di LJ dan SH
Kecepatan arus di SH lebih tinggi dibanding di LJ. Fluktuasi arah arus di SH lebih berfluktuasi dibandingkan di LJ. Hal ini bisa disebabkan karena wilayah SH mendapat pengaruh dari dinamika wilayah ekuator Samudera Hindia. Samudera Hindia memiliki pergerakan massa air yang tetap ke arah barat yang dikenal dengan Arus Khatulistiwa Selatan (South Equatorial Current). Arus Khatulistiwa Selatan atau AKS mengalir sepanjang tahun ke arah barat dari posisi geografis (100LS, 1000BT) sampai Laut Madagaskar dan merupakan arus dangkal yang dalamnya kurang dari 200 meter. Tomczak dan Godfrey (1994) menambahkan bahwa kecepatan AKS biasanya kurang dari 0,3 m/s walau dapat mencapai kecepatan 0,5 - 0,8 m/s pada 50LU – 20LS dan 600BT – 750BT.
Selain itu adanya aliran arus kuat yang datang dari arah barat yang dikenal dengan Arus Skal Khatulistiwa Samudera Hindia (ASH) juga mepengaruhi besarnya kecepatan arus di SH. Tomczak dan Godfrey (1994) menyebutkan bahwa ASH memilik kecepatan 0,5-0,8 m/det.
Spektrum Densitas Energi Arus dan Korelasi Silang
Spektrum Densitas Energi (Power Spectral Density (PSD)) Arus di LJ
Spektrum densitas energi (PSD) arus di LJ berdasarkan level kedalaman untuk komponen zonal dan meridional dari Januari 2007 sampai Desember 2010 masing-masing ditampilkan pada Gambar 13 dan 14. Terlihat bahwa PSD komponen zonal dan meridional memiliki jumlah puncak spekral yang berbeda pada setiap level kedalaman. Data untuk analisis PSD di LJ diambil pada koordinat 5009’36’’LS dan 107024’00’’BT (Lampiran 4).
Untuk kedalaman 5,078 m (Gambar 13a) PSD komponen zonal memiliki satu puncak spektrum yakni pada periode 360 hari. Pada kedalaman 15,81 m (Gambar 13b) memiliki empat puncak spektral yaitu pada periode 44 hari, 131 hari, 180 hari dan 360 hari. Sedangkan pada kedalaman 29,44 m (Gambar 13c) memiliki tiga puncak spektral yaitu pada periode 76 hari, 180 hari, dan 360 hari.
Untuk PSD komponen meridional pada kedalaman 5,078 m (Gambar 14a) memiliki lima puncak spektral yaitu pada periode 36 hari, 85 hari 120 hari, 180 hari dan 360 hari. Di kedalaman 15,81 m (Gambar 14b) memiliki empat puncak spektral pada periode 44 hari, 131 hari, 180 hari dan 360 hari. Sedangkan pada kedalaman 29,44 m (Gambar 14c) terdapat empat puncak spektral yaitu pada periode 120 hari, 180 hari, 240 hari dan 360 hari.
Besarnya nilai densitas energi pada masing-masing puncak dapat dilihat pada Tabel 3. Dari tabel dapat diketahui bahwa nilai densitas energi komponen zonal lebih besar dibanding komponen meridional pada setiap level kedalaman. Spektrum densitas energi arus dipengaruhi oleh kedalaman, hal ini dapat dilihat semakin dalam perairan, spektrum densitas energi semakin lemah. Densitas energi terbesar juga terdapat pada kedalaman 5,078 m untuk komponen zonal dan meridional.
17
Gambar 13 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen zonal di LJ.(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalaman 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m
Gambar 14 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen meridional di LJ. (a) kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m
(a) (b) (c)
18
Tabel 3 Periode fluktuasi komponen arus berdasarkan level kedalaman di LJ dan densitas energi signifikan
Kedalaman
(meter) Periode (hari)
Densitas energi signifikan (m/det)2/siklus 5,08 u 360 9694 v 360;180;120;85;36 257,2;74,41;197,6;200,5;190,2 15,81 u 360;180;131;44 754,3;222;127,7;134,5 v 360;180;131;44 213;227,1;52,23;36,98 29,44 u 360;180;76 36,4;187,8;68,73 v 360;240;180;120 22;22,61;45,4;33,06
Secara keseluruhan periode puncak spektral energi di LJ menunjukkan bahwa variabilitas energi arus dipengaruhi oleh fenomena intra musiman (36-85 hari), semi-annual (120-180 hari) dan annual (240-360 hari). Hasil spektrum energi komponen zonal yang dominan di kedalaman 5,078 m dan 15,81 m terjadi pada periode 360 hari yang artinya terjadi variabilitas kecepatan arus yang mengikuti fenomena tahunan (annual). Sedangkan di kedalaman 29,44 m spektrum energi dominan terjadi pada periode 180 hari yang menunjukkan variabilitas kecepatan arus mengikuti fenomena semi-annual
Komponen meridional di kedalaman 5,078 m memiliki nilai spektrum energi dominan pada periode 360 hari yang berarti mengikuti fenomena annual.
Kedalaman 15,81 m dan 29,44 m spektrum energi arus yang dominan terjadi pada periode 180 hari yang mengikuti fenomena semi-annual. Sehingga dari PSD dapat disimpulkan bahwa variabilitas arus di LJ mengikuti fenomena annual dan
semi-annual
Spektrum Densitas Energi (Power Spectral Density (PSD)) Arus di SH
Spektrum densitas energi (PSD) arus di SH untuk komponen zonal dan meridional berdasarkan level kedalaman dari Januari 2007 sampai Desember 2010 masing-masing ditampilkan pada Gambar 15 dan 16. Data untuk analisis PSD di SH diambil pada koordinat 6034’8’’LS dan 103042’00’’BT (Lampiran 4).
Jumlah puncak spektral yang dihasilkan berbeda untuk masing-masing komponen dan kedalaman. Untuk komponen zonal pada kedalaman 5,078 m (Gambar 15a) PSD memiliki tiga puncak spektral yakni pada periode 50 hari , 96 hari dan 360 hari, sedangkan komponen meridional (Gambar 16a) memiliki dua puncak spektral yakni pada periode 60 hari dan 360 hari.
Pada kedalaman 15,81 m PSD komponen zonal (Gambar 15b) dan meridional (Gambar 16b) memiliki tiga puncak spektral yakni 50 hari, 96 hari dan 360 hari untuk zonal serta 50 hari, 206 hari dan 360 hari untuk meridional. Di kedalaman 29,44 m PSD memiliki lima puncak spektral untuk komponen zonal (Gambar 15c) yakni pada periode 50 hari, 96 hari, 131 hari, 206 hari dan 360 hari. Komponen meridonal memiliki empat puncak spektral (Gambar 16c) yakni pada periode 50 hari, 96 hari, 180 hari dan 360 hari.
19
Gambar 15 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen zonal di SH.(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m
Gambar 16 Spektrum densitas energi kecepatan arus komponen meridonal di SH.(a) kedalaman 5,078 m (b) kedalamn 15,81 m (c) kedalaman 29,44 m
(a) (b) (c)
20
Tabel 4 Periode fluktuasi komponen arus berdasarkan level kedalaman di SH dan densitas energi signifikan
Kedalaman
(meter) Periode (hari)
Densitas energi signifikan (m/det)2/siklus 5,08 u 360;96;50 84090;12630;10610 v 360;60 3677;2849 15,81 u 360;96;50 34460;8602;5902 v 360;206;50 3915;2845;738,1 29,44 u 360;206;131;96;50 9805;2267;3643;5240 v 360;180;96;50 1553;509;1203;4055
Berdasarkan puncak spektral energi, arus di SH dipengaruhi oleh fenomena intra musiman (50-96 hari), semi-annual (131-206 hari) dan tahunan (360 hari). Namun periode spektrum energi dominan yang terjadi pada komponen zonal adalah pada periode 360 hari yang artinya variabilitas arus pada komponen zonal di tiga level kedalaman mengikuti fenomena tahunan (annual). Spektrum energi dominan komponen meridional di kedalaman 5,078 m dan 15,81 m terjadi pada periode 360 hari yakni mengikuti fenomena annual sedangkan di kedalaman 29,44 m terjadi pada periode 50 hari sehingga variabilitasnya mengikuti fenomena intra musiman (intraseasonal)
Korelasi Silang Antara LJ dan SH
Hasil analisis PSD menunjukkan terdapat nilai puncak energi spektral signifikan pada periode yang sama baik di LJ dan SH untuk masing-masing komponen. Hal ini menunjukkan terdapat korelasi antara LJ dan SH.
Nilai puncak energi spektrum yang sama di LJ dan SH pada komponen zonal dan meridonal di kedalaman 5,078 m dan 15,81 m terdapat pada periode 360 hari (annual). Hubungan flkutuasi komponen zonal dan meridional yang kuat antara LJ dan SH pada periode 360 hari ditunjukkan dengan nilai koherensi sebesar 0,99. Hal ini dapat diartikan bahwa fluktuasi LJ mempengaruhi fluktuasi di SH pada fenomena annual.
Nilai puncak energi spektrum yang sama di kedalaman 29,44 m untuk komponen zonal di LJ dan SH juga terdapat pada periode 360 hari. Periode yang sama untuk komponen meridional pada kedalaman ini terdapat pada 360 hari dan 180 hari. Besar nilai koherensi pada kedua komponen tersebut adalah sebesar 0,99 untuk masing-masing periode yang menunjukkan hubungan kuat antara kedua wialayh tersebut. Fluktuasi LJ mempengaruhi fluktuasi di SH pada fenomena semi-annual dan annual.
21
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil validasi antara data SSHA hasil keluaran model dan data satelit altimetri menunjukkan korelasi yang signifikan di kedua wilayah, sehingga data hasil keluaran simulasi model dapat digunakan untuk analisis selanjutnya. Sebaran temporal arus di LJ dan SH menunjukkan bahwa arah arus didominasi menuju ke arah barat daya (Samudera Hindia). Kecepatan arus semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman. Amplitudo kecepatan arus di SH lebih tinggi dibanding LJ.
Hal ini juga ditunjukkan oleh profil menegak rataan harian kecepatan arus di LJ dan SH yang menunjukkan pergerakkan arus ke arah barat daya. Fluktuasi arus terbesar terdapat di permukaan yang ditunjukkan dengan besarnya nilai standar deviasi. Fluktuasi arus semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman.
Hasil analisis PSD arus di LJ menujukkan adanya varibilitas arus dalam rentang skala seasonal dan annual. Sedangkan di SH variabilitas arus lebih beragam yakni dalam skala intra-seasonal, seasonal dan annual. Nilai densitas energi di SH jauh lebih besar dibanding LJ, hal ini berhubungan dengan besarnya amplitudo kecepatan arus di kedua wilayah tersebut. Hasil analisis korelasi silang menunjukan hubungan yang kuat antara fluktuasi di LJ engan di SH.
Saran
Pada penelitian lebih lanjut, validasi terhadap data hasil keluaran simulasi model sebaiknya dilakukan dengan data arus hasil pengukuran lapangan langsung.
DAFTAR PUSTAKA
Dombrowsky E, Bertino L, Chanut J, Drillet Y, Huess V, Misyuk A, Siddorn J dan Tonani M. 2012. NEMO in Myocean Monitoring and Forcasting Centers (MFCS). Mercator Ocean Newsletter.
Ducet N, Le Traon PY, Reverdin Dn G. 2000. Global high resolutin of Ocean Circulation from TOPEX/Poseidon and ERS-1 and -2. J.Geophys. Res.,
105: 19477-19498.
Emery WJ dan Thomson RE. 1998. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Pergamon Press.
Gross MG. 1990. Oceanography a View of Earth. Prentice Hall. Englewood Cliffs, New Jersey.
Hadikusumah. 2003. Karakteristik Arus di Selat Sunda Bulan Juli 2001. Pesisir dan Pantai Indonesia. 9(4):1-8.
Le Traon PY, dan Ogor F. 1998. ERS1/2 orbiy improvement using TOPEX/POSEIDON: the 2 cm challenge. J. Geophys. Res., 103:8045-8057.
22
Madec GP, Delecluse P, Imbard M dan Claire Levy. 1998. OPA 8.1 Ocean General Circulation Model Reference Manual. Note du Pole de Modelisation. Institut Pierre Simon Laplace (IPSL). Paris.
Minarto E, Heron S, Elizabeth V, Tjiong GP, Muzilman M dan Eka S. 2008. Distribusi Temperatur dan Salinitas Bulan November 2008 di Selat Sunda. [artikel bebas]
Pariwono JI. 1999. Kondisi Oseanografi Perairan Pesisir Lampung. Proyek Pesisir Publication, Technical Report (TE- 99/12-I) Coastal Resource Center, University of Rhode Island. [15 Oktober 2009]
Sakti, E.P. 2004. Variabilitas Angin dan Paras Laut serta Interaksinya di Perairan Utara dan Selatan Pulau Jawa. Skripsi (Tidak dipublikasikan). Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Sprintall J, Gordon AL, Murtugudde R, and Susanto RD. 2000. A Semiannual Indian Ocean Forced Kelvin Wave Observed in the Indonesian Seas in May 1997. J. Geophys. Res. 105 (C7) : 17,217- 17,230.
Stewart RH. 2003. Introduction to Physical Oceanography. Department of Oceanography, Texas & M University.
Tomczak M dan Godfrey JS. 1994. Regional Oceanography: An Introduction. Pergamon Press. Australia.
Tomosada A. 1989. Application of Remote Sensing Technology to Marine Resources. Technical Report. TRFRL and LAPAN, 48 pp.
Wyrtki K. 1961. Physical Oceanography of The Southeast Asian Water. NAGA Report Vol 2. Scripps Inst. Oceanography. The University of California. La Jolla, California.
23 Lampiran 1 Wilayah validasi model SSHA di LJ dan SH
24
Lampiran 2 Level Kedalaman di LJ Level Kedalaman (meter)
1 0,5 2 1,5 3 2,6 4 3,8 5 5,1 6 6,4 7 7,9 8 9,6 9 11,4 10 13,5 11 15,8 12 18,5 13 21,6 14 25,2 15 29,4 16 34,4
25 Lampiran 3 Level kedalaman di SH
Level Kedalaman (meter)
1 0,5 2 1,5 3 2,6 4 3,8 5 5,1 6 6,4 7 7,9 8 9,6 9 11,4 10 13,5 11 15,8 12 18,5 13 21,6 14 25,2 15 29,4 16 34,4 17 40,3 18 47,4 19 55,8 20 65,8 21 77,9 22 92,3 23 109,7 24 130,7 25 155,9 26 186,1 27 222,5 28 266 29 318,1 30 380,2 31 453,9 32 541,1 33 643,6 34 763,3 35 902,3
26
Lampiran 4 Daerah pengambilan data struktur menegak arus, fluktuasi temporal arus dan spektrum densitas energi
27 Lampiran 5 Stickplot arus di LJ pada kedalaman 5,078 m
28
29 Lampiran 7 Stickplot arus di LJ pada kedalaman 29,44 m
30
31 Lampiran 9 Stickplot arus di SH pada kedalaman 15,81 m
32
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Paninjauan, Sumatera Barat, 18 April 1990 dari Ayah bernama Syafrizal dan Ibu bernama Nuzuraida. Penulis adalah anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan di Sekolah Menengah Atas Negeri (SMAN) 1 Sawahlunto pada taun 2005-2008. Penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada tahun 2008.
Selama kuliah di Institut Pertanian Bogor, Penulis aktif mengikuti lembaga kemahasiswaan kampus sebagai Sekretaris II Himiteka (Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan) masa jabatan 2009-2010 dan sebagai Sekretaris I Himiteka masa jabatan 2010-2011. Selain itu, penulis juga berperan sebagai panitia pelaksana sebagai Bendahara pada kegiatan fieldtrip Ekolatrop (Ekologi Laut Tropis) tahun 2010 dan Ikhtiologi tahun 2009. Selain itu penulis juga ikut serta dalam Pertemuan Ilmiah Nasional Tahunan Ikatan Sarjana Oseanologi Indonesia (PIT X ISOI) pada tahun 2013 sebagai peserta poster dengan judul “Struktur dan Variabilitas Arus di Selatan dan Utara Selat Sunda.
Dalam menyelesaikan studi di Falkutas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Penulis melakukan penelitian dengan judul “Variabilitas Arus di Sekitar Selat Sunda pada Tahun 2007-2010 dari Hasil Model INDESO”.
