MODUL II PRAKTIKUM GELOMBANG LAUT (OS3103) STATISTIKA GELOMBANG
LAPORAN PRAKTIKUM
Disusun sebagai laporan dalam pelakasanan praktikum mata kuliah Gelombang Laut (OS3103)
Dosen Pengampu :
Hamzah Latief, M.Si., Ph.D.
Karina Aprilia Sujatmiko, S.Si., M.T., Ph.D.
Gandhi Napitupulu, S.Si., M.Si.
Asisten :
RUSYDI THALIB RAHMATULLAH 12920067
Disusun Oleh :
BRIGITA STEFFY MUTIARA 12921061
(Program Studi Oseanografi)
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Oktober 2023
2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... 2
DAFTAR GAMBAR ... 3
DAFTAR TABEL ... 4
Bab I Pendahuluan... 1
I.1. Latar Belakang ... 1
I.2. Tujuan ... 1
Bab II Studi Pustaka ... 2
II.1 Pendefinisian Gelombang Laut ... 2
II.2 Durasi Perekaman Data Gelombang... 4
II.3 Statistika Gelombang ... 5
II.4 Gelombang Individual ... 8
Bab III Metodologi... 10
III.1 Data ... 10
III.2 Daerah Kajian ... 10
III.3 Langkah Pengerjaan Statistika Gelombang ... 10
III.3.1 Perhitungan Statistika Gelombang ... 10
III.4 Langkah Pengerjaan Gelombang Individual ... 15
III.4.1 Perhitungan Gelombang Individual ... 15
BAB IV Hasil dan Analisis ... 18
IV.1 Hasil ... 18
IV.1.1 Hasil Statistika Gelombang ... 18
IV.1.2 Hasil Pemisahan Gelombang Individual ... 22
IV.2 Analisis ... 23
BAB V Kesimpulan ... 28
V.1. Kesimpulan ... 28
V.2. Saran ... 29
DAFTAR PUSTAKA ... 30
LAMPIRAN ... 31
3
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Upward zero-crossing (bawah) dan downward zero-crossing (atas) ... 3
Gambar II.2 Klasifikasi Gelombang Menurut Teori Gelombang Linier (Airy) ... 4
Gambar III.1 Pengerjaan Tugas………11
Gambar III.2 Pengkategorian Nilai Puncak untuk Kolom Puncak ... 12
Gambar III.3 Pengkategorian Nilai Lembah untuk Kolom Lembah ... 12
Gambar III.4 Metode Zero-Up Crossing ... 12
Gambar III.5 Metode Zero-Down Crossing ... 13
Gambar III.6 Perhitungan Nilai Komponen Gelombang... 13
Gambar III.7 Perhitungan Variabel Gelombang... 14
Gambar III.8 Parameter Statistika Gelombang... 15
Gambar III.9 Script MATLAB Perhitungan Gelombang Individual ... 16
Gambar III.10 Nilai Tinggi dan periode Gelombang Individual ... 16
Gambar III.11 Parameter Statistik Gelombang Individual ... 17
Gambar IV.1 Hasil Pengolahan Excel Raw Data ...……...18
Gambar IV.2 Grafik Elevasi Muka Air Laut Raw Data ... 18
Gambar IV.3 Hasil Pengolahan Excel Probe Data ... 19
Gambar IV.4 Grafik Elevasi Muka Air Laut Probe Data ... 19
Gambar IV.5 Hasil Selisih dari Data(m) dan SWL Raw Data ... 20
Gambar IV.6 Hasil Selisih dari Data(m) dan SWL Probe Data ... 20
Gambar IV.7 Tinggi dan Periode Gelombang dari Script MATLAB ... 22
4
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Persamaan Statistik Periode ... 6
Tabel II.2 Persamaan Statistik E... 7
Tabel II.3 Persamaan Parameter N ... 8
Tabel II.4 Persamaan Parameter Y ... 8
Tabel II.5 Parameter Gelobang Individual ... 9
Tabel IV.1 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang Raw Data...………..21
Tabel IV.2 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang Probe Data ... 21
Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang dengan Metode Pemisahan Gelombang Individual ... 23
1
Bab I Pendahuluan
I.1. Latar Belakang
Gelombang laut adalah fenomena alam yang kompleks dan memiliki signifikansi besar dalam ilmu kelautan dan oseanografi. Pemahaman terhadap sifat-sifat gelombang laut sangat penting bagi mahasiswa oseanografi, karena memengaruhi aspek-aspek penting seperti keselamatan pelayaran, rekayasa pantai, pengembangan energi terbarukan, dan pemahaman ekosistem laut. Gelombang laut muncul dalam berbagai bentuk, mulai dari gelombang kecil hingga gelombang badai yang tinggi dan berbahaya.
Praktikum Modul II Statistika Gelombang membahas pengolahan data gelombang, definisi gelombang menggunakan metode Zero-Up Crossing dan Zero-Down Crossing, serta penerapan metode statistika gelombang dan pemisahan gelombang individual.
Melalui praktikum ini, praktikan akan mengamati dan menganalisis data gelombang, baik dari laboratorium fisik maupun pengukuran lapangan, untuk mengukur dan menganalisis parameter gelombang seperti ketinggian gelombang rata-rata, ketinggian gelombang signifikan, dan periode gelombang.
I.2. Tujuan
Adapun tujuan dari Praktikum Modul II Statistika Gelombang adalah sebagai berikut:
1. Mendefinisikan gelombang menggunakan metode Zero-Up Crossing dan Zero- Down Crossing.
2. Mengekstraksi sfar-sifat dari gelombang gelombang dengan menggunakan metode statistik dan pemisahan gelombang individual.
2
Bab II Studi Pustaka
II.1 Pendefinisian Gelombang Laut
Gelombang merupakan pergerakan naik dan turunnya permukaan air laut yang disebabkan oleh berbagai faktor seperti angin, gravitasi bulan, pergerakan kapal, dan bahkan gempa bumi atau letusan gunung berapi dalam periode tertentu. Di laut, gelombang bisa sangat kompleks dan sulit untuk diprediksi dengan tepat. Permukaan laut seringkali berubah-ubah, dan fenomena ini dapat disebabkan oleh banyak faktor, termasuk arah perambatan gelombang yang bervariasi dan bentuk gelombang yang tidak teratur akibat angin. Gelombang laut biasanya dibangkitkan oleh angin. Ketinggian gelombang angin dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti kecepatan angin yang bertiup, durasi angin yang bertiup, dan panjang daerah pengaruh angin (fetch). Terdapat dua kelompok gelombang angin, yaitu gelombang badai (ombak) dan gelombang alun (swell).
Gelombang badai adalah jenis gelombang yang terbentuk di daerah yang masih dipengaruhi oleh angin. Gelombang ini cenderung memiliki karakteristik yang sangat tidak teratur, dengan panjang gelombang yang pendek. Puncak gelombangnya sering kali tajam dan berbuih. Sementara itu, gelombang alun adalah gelombang yang telah keluar dari daerah pengaruh angin. Gelombang ini memiliki bentuk yang lebih teratur, dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Gelombang alun juga cenderung bergerak perlahan menuju pantai, bahkan dalam kondisi cuaca yang tenang. Selain angin ada pula gaya pembangkit gelombang lainnya seperti gaya tarik benda langit dan gempa bumi.
Pencatatan gelombang dapat dilakukan menggunakan dua metode, yaitu metode downward zero-crossing (di mana perhitungan dimulai dari titik nol ke lembah gelombang) dan metode upward zero-crossing (di mana perhitungan dimulai dari titik nol ke puncak gelombang). Perbedaan kedalaman antara lembah gelombang sebelumnya dan setelahnya berhubungan langsung dengan perbedaan dalam distribusi frekuensi tinggi gelombang yang diperoleh dengan metode down-zero-crossing dan up-zero-crossing.
Selanjutnya, metode alternatif dalam mendefinisikan gelombang dapat dikembangkan dengan menggunakan metode Crest to Trough. Metode ini mendefinisikan satu gelombang sebagai satu puncak, dan tinggi gelombang (H) diukur sebagai jarak vertikal
3
dari puncak ke lembah sebelumnya. Sebuah gelombang laut didefinisikan mempunyai beberapa parameter yaitu:
a. Puncak gelombang (Crest) adalah titik tertinggi dari sebuah gelombang.
b. Lembah gelombang (Trough) adalah titik terendah gelombang, diantara dua puncak gelombang.
c. Panjang gelombang (Wave length) adalah jarak mendatar antara dua puncak gelombang atau antara dua lembah gelombang.
d. Tinggi gelombang (Wave height) adalah jarak tegak antara puncak dan lembah gelombang.
e. Periode gelombang (Wave period) adalah waktu yang diperlukan oleh dua puncak gelombang yang berurutan untuk melalui satu titik.
Gambar II.1 Upward zero-crossing (bawah) dan downward zero-crossing (atas) (Sumber: Holthuijsen, 2007)
4
Gambar II.2 Klasifikasi Gelombang Menurut Teori Gelombang Linier (Airy) (Sumber: Nur Yuwono, 1982)
II.2 Durasi Perekaman Data Gelombang
Durasi perekaman data gelombang yang optimal dapat didasarkan kepada beberapa faktor diantaranya:
1. Dalam pendefinisian gelombang yang akurat, diperlukan suatu titik tinggi yang tetap secara statistik sebagai referensi. Namun, hal ini sulit dicapai sepenuhnya karena tinggi elevasi laut yang selalu berubah-ubah.
2. Untuk mengurangi dispersi statistik, rekaman data gelombang harus mencakup setidaknya 200 zero-down crossing. Oleh karena itu, waktu optimal untuk merekam data gelombang umumnya adalah 15-30 menit, dianggap dapat memenuhi kedua kondisi tersebut. Dengan kemajuan teknologi saat ini, perekaman data gelombang dapat dilakukan secara digital dengan frekuensi antara 1-10 kali per detik (1-10 Hz). Sebagai contoh, jika data direkam selama 25 menit dengan frekuensi 2 Hz, maka akan menghasilkan data sebanyak 3000. Dalam pengolahan data, langkah pertama adalah memeriksa kualitasnya untuk menghilangkan outlier dan kesalahan yang mungkin terjadi akibat sensor atau kesalahan rekaman.
Durasi perekaman data gelombang dapat berbeda-beda tergantung pada tujuan pengukuran dan kondisi lingkungan di mana pengukuran dilakukan. Durasi pengukuran yang lebih lama dapat memberikan data yang lebih akurat dan representatif, namun juga memerlukan biaya dan waktu yang lebih besar. Sedangkan durasi pengukuran yang lebih
5
pendek dapat memberikan data yang lebih cepat dan efisien, namun juga dapat menghasilkan data yang kurang akurat dan representatif.
II.3 Statistika Gelombang
Metode statistika merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mencari nilai parameter gelombang yang memiliki tingkat ketidakteraturan tinggi (Dean & Dalrymple, 1984). Dalam praktiknya, gelombang laut yang memiliki sifat acak dapat diuraikan menggunakan metode statistik menjadi kombinasi tak terbatas gelombang sinusoidal (monokromatis). Setiap gelombang sinusoidal dalam kombinasi ini memiliki tinggi, panjang gelombang, dan periode yang berbeda-beda. Parameter statistika gelombang melibatkan serangkaian ukuran yang digunakan untuk menggambarkan dan menganalisis karakteristik gelombang laut, seperti H1/3, Ts, dan Hrms.
a. Ketinggian gelombang signifikan (H1/3) adalah tinggi rata-rata dari sepertiga gelombang tertinggi dalam satu set data gelombang, memberikan gambaran tentang ukuran gelombang secara keseluruhan.
𝐻1 3
= ∑(𝐻𝑚𝑥𝑓𝑚)
∑ 𝑓𝑚 =∑ 𝐻𝑖
𝑁 3 𝑖=1
(𝑁 3 )
b. Periode gelombang signifikan (T1/3) mengukur waktu yang diperlukan untuk satu gelombang dari puncak ke puncak berikutnya, memberikan informasi tentang karakteristik waktu gelombang dominan.
𝑇1 3
= ∑(𝑇𝑛𝑥𝑓𝑛)
∑ 𝑓𝑛 =∑ 𝑇𝑖
𝑁 3 𝑖=1
(𝑁 3)
c. Ketinggian gelombang maksimum (Hmax) dan periode gelombang maksimum (Tmax) menyediakan informasi tentang gelombang paling ekstrem dalam suatu periode tertentu.
d. Ketinggian gelombang rata-rata (Hrms) adalah akar kuadrat dari nilai rata-rata kuadrat ketinggian gelombang, memberikan gambaran tentang tinggi gelombang secara umum.
6 𝐻𝑟𝑚𝑠 = (∑(𝐻2𝑚𝑥𝑓𝑚)
∑ 𝑓𝑚 )
1⁄2
= √∑𝑁𝑖=1𝐻𝑖 𝑁 Keterangan:
𝑓 : jumlah tinggi gelombang yang muncul (𝐻𝑚 muncul sebanyak m-kali) 𝑁 : jumlah data gelombang
Berikut adalah Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk melakukan perhitungan statistika gelombang.
1. Parameter data gelombang yang dihitung meliputi:
A = Ketinggian puncak gelombang dari garis rata-rata B = Ketinggian puncak terbesar kedua
C = Kedalaman lembah terbesar dari garis rata-rata D = Kedalaman lembah terbesar kedua
Nc = Jumlah puncak Nd = Jumlah lembah
Nz = Jumlah zero up-crossing Ny = Jumlah zero down-crossing Nx = Jumlah crest to trough
2. Periode (T) dari setiap metode dihitung dengan menggunakan perhitungan:
𝑇 = 𝑡
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Sehingga nilai periode untuk setiap metode pendefinisian gelombang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Tabel II.1 Persamaan Statistik Periode
Parameter Persamaan Matematis
Zero up-crossing 𝑇 = 𝑡
𝑁𝑧
Zero up-crossing 𝑇 = 𝑡
𝑁𝑦
7
Crest to trough 𝑇 = 𝑡
𝑁𝑥 Dengan nilai t yang digunakan adalah dalam satuan detik
3. Estimasi nilai E atau suatu bilangan pendekatan matematis yang akan digunakan untuk menghitung tinggi gelombang signifikan (Hs) dan tinggi gelombang akar rata-rata kuadrat (Hrms). Nilai E dihitung dengan persamaan:
𝐸11/2 =𝐴 + 𝐶
2√20[1 +𝐴1 2𝜃− 𝐴2
8𝜃2]
−1
𝐸21/2 =𝐵 + 𝐷
2√20 [1 +(1 − 𝐴1)
2𝜃 −(2𝐴1𝐴2) 8𝜃2 ]
−1
Berikut ini adalah nilai E untuk setiap metode pendefinisian gelombang:
Tabel II.2 Persamaan Statistik E
Metode Persamaan Matematis
Zero up-crossing 𝜃 = ln(𝑁𝑐)
Zero down-crossing 𝜃 = ln(𝑁𝑑)
Crest to trough 𝜃 = ln(𝑁𝑥)
Untuk menghitung nilai rata-rata digunakan persamaan:
𝐸12 = (𝐸1
1 2+ 𝐸2
1 2) 2
4. Estimasi nilai Hs dan Hrms yang dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.
𝐻𝑟𝑚𝑠 = √8 (𝐸12)
2
𝐻1 3
= 4𝐸12
5. Estimasi nilai Hmax dari gelombang (berdasarkan data selama x jam).
8 a. Menghitung nilai N (𝑁 =𝑥×60×60
𝑇 )
Tabel II.3 Persamaan Parameter N
Parameter Persamaan Matematis
Zero up-crossing 𝑁𝑧 =𝑥 × 60 × 60 𝑇𝑧
Zero down-crossing 𝑁𝑦 =𝑥 × 60 × 60 𝑇𝑦
Crest to trough 𝑁𝑥= 𝑥 × 60 × 60 𝑇𝑥
b. Menghitung nilai Y (𝑌2 = ln( 𝑁))
Tabel II.4 Persamaan Parameter Y
Parameter dari Metode Persamaan Matematis Zero up-crossing 𝑌𝑧 = √ln(𝑁𝑐)
Zero down-crossing 𝑌𝑦 = √ln(𝑁𝑦) Crest to trough 𝑌𝑥 = √ln(𝑁𝑥)
c. Menghitung nilai stream function (ѱ), yang dapat dinyatakan dalam persamaan:
Ѱ = 0.566405 + 0.316548Y + 0.33057𝑌2− 0.073068𝑌3 + 0.006361𝑌4
d. Menghitung nilai Hmax:
𝐻𝑚𝑎𝑥= √8 (𝐸12)
2
ѱ
II.4 Gelombang Individual
Gelombang individual adalah gelombang yang diperoleh berdasarkan data elevasi sehingga menghasilkan nilai tinggi gelombang pada setiap satu gelombang. Berikut ini adalah parameter dari gelombang individual.
9
Tabel II.5 Parameter Gelobang Individual
Parameter Penjelasan Persamaan Mataematis
Tinggi Signifikan (H1/3)
Tinggi gelombang rata-rata dari 33% gelombang tertinggi hasil pencatatan.
𝐻1 3
= 1 𝑁1
3
∑ 𝐻1 3
Tinggi
gelombang akar rata-rata kuadrat (Hrms)
Periode gelombang rata-rata dari 33% gelombang tertinggi hasil pencatatan
𝐻𝑟𝑚𝑠 = (1
𝑁∑ 𝑇𝑖)
1 2
Tinggi
gelombang rata- rata
Tinggi gelombang yang memiliki seluruh data tinggi gelombang
𝐻 = 1 𝑁∑ 𝐻𝑖
H1/10
Tinggi gelombang rata-rata dari 10% gelombang tertinggi hasil pencatatan
𝐻1 10
= 1 𝑁1
10
∑ 𝐻1 10
Periode rata-rata gelombang
Periode gelombang yang memiliki seluruh data tinggi gelombang
𝑇 = 1 𝑁∑ 𝑇𝑖
Periode gelombang signifikan (T1/3)
Periode gelombang rata-rata dari 33% gelombang tertinggi hasil pencatatan
𝑇1 3
= 1 𝑁1
3
∑ 𝑇1 3
T1/10
Periode gelombang rata-rata dari 10% gelombang tertinggi hasil pencatatan
𝑇1 10
= 1 𝑁1
10
∑ 𝑇1 10
Periode maksimal (Tmax)
Periode terbesar dari seluruh
data periode gelombang -
10
Bab III Metodologi
III.1 Data
Terdapat dua data yang digunakan dalam Modul 2 ini, yaitu:
1. Raw data rekaman gelombang hasil pengukuran lapangan yang berbentuk tinggi muka air laut.
2. Data pengukuran dari model fisik. Probe data adalah data pembentukan gelombang dari model fisik yang berbentuk elevasi permukaan laut. Data yang digunakan oleh praktikan sesuai dengan file pembagian data yang telah disediakan.
III.2 Daerah Kajian
Daerah yang digunakan untuk pengambilan data adalah Laboratorium Balai Pantai, Pusat Penelitian Pengembangan Sumber Daya Air yang telah dibagikan pada Modul 1 data ke- 1 dan dapat diakses melalui tautan Google Drive.
III.3 Langkah Pengerjaan Statistika Gelombang III.3.1 Perhitungan Statistika Gelombang
1. File Ms. Excel “Lembar_Pengolahan_Data.xlsx” dibuka, kemudian tabel dengan data sebagai berikut diisi:
11
Gambar III.1 Pengerjaan Tugas 1
a. Kolom data diisi dengan data yang sesuai dengan tabel pembagian yaitu pada Modul 1 data ke-1.
b. Kolom Data (m) diisi dengan tinggi data yang telah dikonversi ke satuan meter, karena pada pengukuran lapangan dan pengukuran model fisik data diukur dalam satuan meter maka langkah ini dapat dilewati atau diisi dengan nilai yang sama dengan kolom sebelumnya.
c. Kolom SWL merupakan rata-rata tinggi dari kolom Data (m).
d. Untuk mengisi Kolom Selisih, proses pengurangan dilakukan antara nilai pada setiap baris Kolom Data (m) dan Kolom SWL.
e. Kolom Puncak dan Lembah, baris pertama dan terakhir dikosongkan.
f. Demikian pula, Kolom Zero-up, Zero-down, dan Crest to Trough dikosongkan pada baris pertama.
g. Proses pengisian Kolom Puncak dan Lembah dilakukan dengan mengkategorikan data pada Kolom Selisih sesuai dengan metode tertentu.
12
Gambar III.2 Pengkategorian Nilai Puncak untuk Kolom Puncak
Gambar III.3 Pengkategorian Nilai Lembah untuk Kolom Lembah
h. Kolom Zero-up crossing diisi dengan melakukan pengukuran gelombang berdasarkan nilai pada kolom selisih.
Gambar III.4 Metode Zero-Up Crossing
i. Kolom zero-down crossing diisi dengan melakukan pengukuran gelombang berdasarkan nilai pada kolom selisih menggunakan metode zero-down crossing.
13
Gambar III.5 Metode Zero-Down Crossing
j. Pengkategorian nilai pada kolom data (m) dilakukan untuk menentukan apakah data tersebut tergolong crest to trough atau tidak. Proses ini melibatkan pengkategorian data pada puncak sehingga nilai pada Kolom Crest to Trough sama dengan nilai pada kolom puncak.
k. Data probe, yang berbentuk elevasi, diolah dengan menggunakan cara yang serupa dengan melalui langkah b hingga d, serta dilibatkan langkah g hingga i dengan menggunakan kolom data untuk perhitungan.
2. Nilai pada tabel dibawah diisi untuk mengetahui informasi nilai komponen- komponen gelombang berdasarkan data sebagai berikut:
Gambar III.6 Perhitungan Nilai Komponen Gelombang
a. Kolom (A) diisi dengan nilai maksimum dari kolom selisih sebagai ketinggian puncak gelombang dari garis rata-rata.
b. Kolom (B) diisi dengan nilai terbesar kedua dari kolom selisih sebagai puncak terbesar kedua.
c. Kolom (C) diisi dengan nilai minimum dari kolom selisih sebagai kedalaman lembah terbesar dari garis rata-rata.
d. Kolom (D) diisi dengan nilai terkecil kedua dari kolom selisih sebagai kedalaman lembah terbesar kedua.
e. Kolom (Nc) diisi dengan menjumlahkan nilai pada kolom puncak, mewakili jumlah puncak dalam data.
14
f. Kolom (Nd) diisi dengan menjumlahkan nilai pada kolom lembah, mewakili jumlah lembah dalam data.
g. Kolom (Nz) diisi dengan menjumlahkan nilai-nilai pada kolom zero-up, mewakili jumlah zero-up crossing dalam data.
h. Kolom (Ny) diisi dengan menjumlahkan nilai-nilai pada kolom zero-down, mewakili jumlah zero-down crossing dalam data.
i. Kolom (Nx) diisi dengan menjumlahkan nilai-nilai pada kolom crest to trough, mewakili jumlah crest to trough dalam data.
j. Kolom N-gelombang merupakan banyaknya gelombang berdasarkan data yang digunakan, sehingga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
𝑁 − 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔 =𝑁𝑐 + 𝑁𝑑 2
3. Nilai komponen variabel gelombang dihitung untuk mendapatkan nilai bilangan E:
Gambar III.7 Perhitungan Variabel Gelombang a. Nilai t merupakan durasi pengukuran data elevasi (detik).
b. Nilai T dihitung sebagai rata-rata periode gelombang dengan membagikan nilai t dengan banyaknya gelombang (N-gelombang).
𝑇 = 𝑡
𝑁 − 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔
c. Nilai theta up-crossing, theta down-crossing, dan theta crest to trough dihitung menggunakan persamaan statistik.
15
d. Nilai A1 dan A2 merupakan koefisien dengan nilai masing-masing 0.5772 dan 1.9781.
4. Parameter statistik gelombang dihitung dengan:
Gambar III.8 Parameter Statistika Gelombang
a. Nilai pada kolom T diisi dengan perhitungan berdasarkan persamaan yang tercantum pada Tabel II.1.
b. Kolom E1/2(1), E1/2(2), dan E1/2 dihitung untuk mendapatkan nilai Hrms dan Hs berdasarkan persamaan yang dijelaskan pada subbab 2.4, langkah pengerjaan ke-3.
c. Nilai Hrms dan Hs dihitung sesuai dengan persamaan yang dijelaskan pada Subbab 2.3, langkah pengerjaan ke-4.
d. Kolom N dihitung sesuai dengan persamaan yang tercantum pada Tabel II.3.
e. Nilai pada kolom Y dihitung sesuai dengan persamaan yang dijelaskan pada Tabel 2.4 dan persamaan pada Subbab 2.4 langkah pengerjaan ke-5 bagian c.
f. Nilai Hmax dihitung sesuai dengan persamaan yang dijelaskan pada subbab 2.4, langkah pengerjaan ke-5 bagian d.
III.4 Langkah Pengerjaan Gelombang Individual III.4.1 Perhitungan Gelombang Individual
1. File Ms. Excel diisi dengan data "Selisih" (hasil pengolahan data pada bagian Perhitungan Statistika Gelombang) dan waktu.
2. Script Matlab "MZeroCross.m" dibuka dan disesuaikan dengan data waktu dan selisih yang telah dipersiapkan.
16
Gambar III.9 Script MATLAB Perhitungan Gelombang Individual
3. Nilai Heights (tinggi gelombang individual) dan Nilai Periods (periode gelombang individual) yang ada pada workspace disalin ke dalam Ms. Excel untuk membentuk tabel seperti yang ditunjukkan pada Gambar III.10.
Gambar III.10 Nilai Tinggi dan periode Gelombang Individual
17
4. Parameter statistik gelombang individual dihitung pada tabel sesuai dengan persamaan yang tercantum pada Gambar III.6.
Gambar III.11 Parameter Statistik Gelombang Individual
18
BAB IV Hasil dan Analisis
IV.1 Hasil
IV.1.1 Hasil Statistika Gelombang
1. Hasil Pengolahan Excel dan Grafik Elevasi Muka Air Laut Raw Data dan Probe Data.
Gambar IV.1 Hasil Pengolahan Excel Raw Data
Gambar IV.2 Grafik Elevasi Muka Air Laut Raw Data
19
Gambar IV.3 Hasil Pengolahan Excel Probe Data
Gambar IV.4 Grafik Elevasi Muka Air Laut Probe Data
20 2. Hasil Selisih Data (m)-SWL.
Gambar IV.5 Hasil Selisih dari Data(m) dan SWL Raw Data
Gambar IV.6 Hasil Selisih dari Data(m) dan SWL Probe Data
21
3. Nilai parameter gelombang Hmax, H1/3, Hrms, dan T menggunakan metode Zero-Up Crossing, Zero-Down Crossing, dan Crest to Trough (Raw Data dan Probe Data).
Tabel IV.1 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang Raw Data
Metode T Hs Hrms Hmax
Zero Up-
Crossing 6.682352941 -0.332939561 0.235423821 0.344681345 Zero Down-
Crossing 6.682352941 -0.404548194 0.286058771 0.418815402 Crest to
Trough 7.376623377 -0.332939561 0.235423821 0.342830657
Tabel IV.2 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang Probe Data
Metode T Hs Hrms Hmax
Zero Up-
Crossing 20.21348315 0.001875589 0.001326241 0.001946533 Zero Down-
Crossing 20.21348315 0.001875589 0.001326241 0.001946533 Crest to
Trough 19.98888889 0.001875589 0.001326241 0.001947694
22 IV.1.2 Hasil Pemisahan Gelombang Individual 1. Hasil tabel dari script “MzeroCross.m”.
Gambar IV.7 Tinggi dan Periode Gelombang dari Script MATLAB
23
2. Tabel nilai parameter gelombang Hmax, H1/3, H1/10, Hrms, Tmax, T1/3, dan T1/10.
Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Parameter Gelombang dengan Metode Pemisahan Gelombang Individual
Parameter Gelombang
H1/3 0.048362009
H1/10 0.061013298
Hrms 0.181084609
Hmax 0.068820135
Ts 0.000126373
T1/10 0.000192453
Tmax 2.31E-04
Tavg 7.52E-05
H 0.032791636
IV.2 Analisis
Pengolahan data gelombang menggunakan dua metode definisi gelombang yang berbeda, yaitu statistika gelombang dan pemisahan gelombang secara individual untuk menghasilkan nilai parameter gelombang. Pada metode statistika gelombang, setiap
24
parameter dihitung untuk kondisi Zero-Up Crossing, Zero-Down Crossing, dan Crest to Trough. Nilai parameter gelombang ini diperoleh melalui perhitungan statistika dengan mengurangkan nilai elevasi dengan nilai MSL. Grafik elevasi muka laut ditampilkan pada Gambar IV.2 dan Gambar IV.4 untuk raw data dan probe data. Selanjutnya, kontribusi dari puncak dan lembah, serta kontribusi dari kondisi tersebut dihitung dan dijumlahkan.
Selain menghitung kontribusi puncak dan lembah, kedalaman dan ketinggian gelombang juga dihitung, dan nilai periode untuk masing-masing kondisi dicari, sehingga mendapatkan nilai Hs, Hrms, dan Hmax untuk masing-masing kondisi. Perbedaan antara ketiga parameter tersebut tidak terlalu signifikan di setiap kondisi.
Dapat dilihat bahwa nilai periode gelombang raw data dan probe data berturut-turut untuk metode Zero Up Crossing sebesar 6.682352941 dan 20.21348315 detik, Zero Down Crossing sebesar 6.682352941 dan 20.21348315 detik, dan Crest to Trough sebesar 7.376623377 dan 19.98888889 detik. Pada metode Crest to Trough nilai periode tertinggi diperoleh pada raw data, sementara pada probe data nilai periode terendah. Perbedaan ini disebabkan oleh jumlah gelombang yang paling sedikit pada raw data, tetapi paling banyak pada probe data. Meskipun ketiga metode dilakukan dalam waktu yang sama, jumlah gelombang yang didapat berbeda. Pada raw data, metode Zero-Up Crossing terdapat sebanyak 85 gelombang, Zero-Down Crossing sebanyak 85 gelombang, dan metode Crest to Trough sebanyak 77 gelombang. Pada probe data untuk metode Zero- Up Crossing terdapat sebanyak 89 gelombang, Zero-Down Crossing sebanyak 89 gelombang, dan metode Crest to Trough sebanyak 90 gelombang. Dilihat dari periodenya, gelombang yang terbentuk dikategorikan sebagai gelombang besar swell untuk raw data dan kategori long swell untuk probe data menurut Pond dan Pickard (1983).
Ketinggian gelombang signifikan (Hs) adalah tinggi rata-rata dari sepertiga gelombang tertinggi dalam satu periode. Nilai Hs pada raw data dan probe data berturut-turut untuk metode Zero-Up Crossing adalah -0.332939561 dan 0.001875589 meter, pada metode Zero-Down Crossing adalah -0.404548194 dan 0.001875589 meter, dan pada metode Crest to Trough adalah -0.332939561 dan 0.001875589 meter. Ketinggian gelombang
25
rata-rata (Hrms) adalah akar kuadrat dari rata-rata kuadrat ketinggian gelombang dalam satu periode. Nilai Hrms pada raw data dan probe data berturut-turut untuk metode Zero- Up Crossing adalah 0.235423821 dan 0.001326241 meter, pada metode Zero-Down Crossing adalah 0.286058771 dan 0.001326241 meter, dan pada metode Crest to Trough adalah 0.235423821 dan 0.001326241 meter. Nilai Hrms menunjukkan besarnya energi yang terkandung dalam gelombang. Ketinggian gelombang maksimum (Hmax) adalah tinggi gelombang tertinggi dalam satu periode. Nilai Hmax pada raw data dan probe data berturut-turut untuk metode Zero-Up Crossing adalah 0.344681345 dan 0.001946533 meter, pada metode Zero-Down Crossing adalah 0.418815402 dan 0.001946533 meter, dan pada metode Crest to Trough adalah 0.342830657 dan 0.001947694 meter. Nilai Hmax menunjukkan besarnya amplitudo gelombang.
Terlihat bahwa pada raw data, hasil perhitungan untuk Zero-Up Crossing dan Crest to Trough memiliki nilai yang serupa, menunjukkan kesimetrisan gelombang di mana jumlah puncak dan lembah relatif seimbang. Namun, pada probe data, hasil perhitungan menunjukkan kesimetrisan gelombang untuk ketiga metode tersebut.
Metode kedua yaitu pemisahan gelombang individual, memberikan informasi terperinci mengenai parameter gelombang yang terperinci. Hasil analisis pada metode ini mencakup nilai-nilai seperti H1/3 sebesar 0.048362009 meter, H1/10 sebesar 0.061013298 meter, ketinggian rata-rata kuadrat (Hrms) sebesar 0.181084609 meter, ketinggian maksimum (Hmax) sebesar 0.068820135 meter, Ts sebesar 0.000126373 detik, T1/10 sebesar 0.000192453 detik, periode maksimum (Tmax) sebesar 2.31E-04 detik, dan periode rata- rata (Tavg) sebesar 7.52E-05 detik. Pada metode ini, ketinggian gelombang dan nilai periode tertinggi terdapat pada perhitungan gelombang maksimum (100%). Berdasarkan periodenya, gelombang yang terbentuk dapat dikategorikan sebagai gelombang Riak sesuai dengan klasifikasi Pond dan Pickard (1983).
Melalui metode pemisahan gelombang individual, tinggi dan periode gelombang dihitung berdasarkan persentase tertentu, semua data, dan kuadrat data tinggi gelombang. Selisih
26
antara hasil tinggi gelombang untuk H1/10, H1/3, dan Hrms kurang lebih 0.12 meter, sedangkan untuk periode dengan Ts dan T1/10 memiliki selisih kurang lebih 0.000066 detik. Hasil pemisahan gelombang individual, seperti yang ditampilkan pada Tabel IV.3 memberikan nilai parameter gelombang yang lebih banyak dibandingkan metode statistika.
Dua jenis data utama, yaitu data probe dan data raw, memiliki perbedaan signifikan. Data probe merupakan hasil dari proses pengolahan lebih lanjut yang dihasilkan dari data raw.
Pengolahan data probe bertujuan untuk menghasilkan informasi yang lebih spesifik dan terukur, sementara raw data merupakan data mentah tanpa proses pengolahan. Raw data digunakan sebagai bahan dasar untuk diolah menjadi data probe yang lebih spesifik dan terukur. Melalui teknik filtering, data raw diolah untuk menghasilkan informasi yang lebih terperinci mengenai karakteristik gelombang. Dalam praktikum ini, raw data menciptakan pengolahan data yang lebih mendekati kondisi nyata di alam, berbeda dengan probe data yang hasil pengolahan datanya lebih mendekati kondisi ideal. Hal ini terlihat dari grafik elevasi muka laut yang dihasilkan. Karena kondisinya lebih ideal, probe data membantu pengamat dalam melihat dan menganalisis sifat-sifat gelombang yang sulit diamati pada raw data. Sehingga, probe data dapat menghasilkan pemahaman dan interpretasi yang lebih baik terhadap fenomena gelombang yang diamati.
Ketiga metode analisis gelombang, yaitu metode statistika gelombang dan metode pemisahan gelombang individual, meskipun menghasilkan beberapa parameter yang sama, tetapi memiliki nilai yang berbeda. Perbedaan ini muncul karena perhitungan parameter gelombang dilakukan dengan metode yang berbeda. Pada metode statistika gelombang, parameter dihasilkan dengan menghitung jumlah puncak dan lembah gelombang, memperhatikan titik awal pendefinisian gelombang, menghitung nilai E dan Y, serta menghitung stream function. Meskipun metode ini praktis dan dapat diolah langsung di Ms. Excel, tetapi memerlukan konsentrasi tinggi dan hasilnya perlu diperhatikan dengan teliti, mengingat ada tiga pendefinisian yang dapat mempengaruhi hasil. Pendefinisian tersebut menghitung parameter gelombang saat kondisi zero to up,
27
zero to down, dan crest to trough sehingga dapat memberikan informasi lebih detail tentang karakteristik gelombang dalam berbagai kondisi.
Di sisi lain, metode pemisahan gelombang individual menguraikan gelombang terlebih dahulu untuk mendapatkan tinggi dan periode masing-masing gelombang individu, lalu hasilnya diurutkan dari yang tertinggi hingga yang terendah. Metode ini memberikan gambaran yang lebih terperinci tentang kontribusi masing-masing gelombang terhadap spektrum total. Ini dapat membantu dalam memahami variasi yang lebih halus dalam distribusi energi gelombang. Meskipun metode ini lebih komprehensif karena memfokuskan pada data yang dianggap signifikan, kekurangannya terletak pada sensitivitas terhadap pencilan yang dapat signifikan memengaruhi nilai parameter.
Meskipun demikian, metode ini cocok untuk menganalisis gelombang kuat, ekstrim, dan variasi yang lebih kompleks.
.
28
BAB V Kesimpulan
V.1. Kesimpulan
1. Metode Zero-Up Crossing mendefinisikan siklus gelombang sebagai perjalanan dari titik awal kenaikan (zero crossing) hingga zero crossing berikutnya yang menuju ke atas, yakni dari lembah gelombang ke puncaknya. Dalam hal ini, periode gelombang diukur sebagai interval waktu antara dua perpotongan nol berturut-turut ke atas. Selain itu, ketinggian gelombang diukur dari titik nol (nilai minimum atau lembah) hingga puncak gelombang. Sebaliknya, metode Zero- Down Crossing mendefinisikan siklus gelombang sebagai perjalanan dari titik awal penurunan (zero crossing) hingga zero crossing berikutnya yang menuju ke bawah, yakni dari puncak gelombang ke lembahnya. Periode gelombang dihitung sebagai interval waktu antara dua perpotongan nol berturut-turut ke bawah, dan ketinggian gelombang diukur dari puncak gelombang ke titik nol (nilai minimum atau lembah).
2. Dalam pengolahan data gelombang menggunakan metode statistika gelombang, hasil klasifikasi gelombang didasarkan pada kondisi Zero-Up Crossing, Zero- Down Crossing, dan Crest to Trough. Pada metode Zero-Up Crossing, Zero- Down Crossing, nilai periode gelombang raw data dan probe data masing-masing sekitar 6.68 detik dan 20.21 detik, sedangkan pada metode Crest to Trough, periode tertinggi diperoleh pada raw data sekitar 7.38 detik, sementara pada probe data nilai periode terendah. Berdasarkan periodenya, gelombang dapat dikategorikan sebagai gelombang besar swell untuk raw data dan kategori long swell untuk probe data menurut klasifikasi Pond dan Pickard (1983). Sementara itu, pada metode pemisahan gelombang individual, hasil klasifikasi gelombang mencakup parameter seperti H1/3, H1/10, Hrms, Hmax, Ts, T1/10, Tmax, dan Tavg. Berdasarkan periodenya, gelombang yang terbentuk dapat diidentifikasi sebagai gelombang Riak sesuai dengan klasifikasi Pond dan Pickard (1983).
Metode ini memungkinkan untuk mengkategorikan gelombang sesuai dengan parameter tertentu, memberikan pemahaman yang lebih rinci tentang karakteristik gelombang.
29 V.2. Saran
1. Tidak ada saran yang ingin praktikan berikan kepada asisten dalam pemberian modul ini.
2. Dalam mengerjakan laporan, pertimbangkan untuk mengeksplorasi pengembangan lebih lanjut dari hasil praktikum, sehingga analisis yang diperoleh dapat menjadi lebih tepat dan rinci.
30
DAFTAR PUSTAKA
Ardyansyah, R. (2018): Analisis Perubahan Spektrum Gelombang pada Floating Breakwater Bentuk Hexagonal, Tugas Akhir, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
Iffah, U. (2014): Perambatan Gelombang Monokromatik pada Dasar Berundak, Jurnal MATHunesa, 3(3).
Kurnianto, A., Sugianto, D. N., dan Purwanto. (2017): Kajian Karakteristik Gelombang di Pantai Kejawaan, Cirebon, Jurnal Oseanografi, 6(1), 79-88.
Rahmatullah, R. T. (2023): Modul II Praktikum Gelombang Laut (OS3103): Statistika Gelombang, Program Studi Oseanografi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung.
Syofian, J. (2020): Laporan Praktikum Gelombang Laut (OS3103): Modul IV Pemodelan Spektrum Gelombang Laut, Program Studi Oseanografi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung.
31
