View
153
Download
26
Category
Preview:
DESCRIPTION
hidrografi, geodesi
Citation preview
1
BAB I
LATAR BELAKANG
Negara Indonesia merupakan salah satu negara Kepulauan yang terluas di
dunia, dengan jumlah pulau sekitar 17.499 pulau, luas seluruh wilayah daratan
±2.012.402 km2, luas wilayah perairan ±5.877.879 km2 dan panjang garis pantai
±81.290 km (Dishidros, 2006). Hal tersebut membuat Indonesia memerlukan peta
laut yang akurat dan dapat digunakan untuk kepentingan navigasi, pertambangan,
dan lain-lain.
Muka surutan peta atau chart datum merupakan bidang referensi kedalaman
untuk proses pemetaan di laut. Chart datum merupakan bidang terendah yang
mungkin terjadi dan nilai surut air laut hampir tidak pernah lebih bawah dari chart
datum (De Jong, 2002). Penentuan chart datum disuatu wilayah akan berbeda
dengan penentuan chart datum di wilayah yang lain, karena chart datum sangat
dipengaruhi oleh pergerakan muka air laut dalam hal ini gerakan pasang surut air
laut di wilayah tersebut.
Pasang surut air laut merupakan gerakan naik turunnya permukaan air laut
secara periodik. Pergerakan tersebut disebabkan karena pengaruh gaya tarik
menarik benda-benda angkasa, khususnya bulan dan matahari terhadap laut di
berbagai tempat di bumi. Variasi periodik pergerakan tersebut berhubungan erat
dengan variasi kedudukan bulan maupun matahari dalam orbitnya. Kedudukan atau
pergerakan bulan, bumi, dan matahari bervariasi secara periodik sehingga bisa
dihitung dan diketahui dengan teliti.
Periode pergerakan bulan, bumi, dan matahari tersebut adalah satu bulan
untuk bulan mengelilingi bumi, 1 tahun yang merupakan periode untuk bumi
mengelilingi matahari, 8,85 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk
melakukan gerakan orbital presesi dan 18,6 tahun merupakan waktu yang
dibutuhkan untuk berhimpitnya node bulan dan ekliptik (Ali, dkk, 1994).
Chart datum dapat dihitung dari data pengamatan pasut di lokasi tertentu
yaitu dengan menggunakan nilai MSL (So) dan jarak muka surutan peta (Zo) yang
diperoleh dari penjumlahan konstanta harmonik pasut hasil proses analisis pasut.
Proses pengolahan data pengamatan pasut yang memiliki periode berbeda akan
2
menghasilkan konstanta harmonik pasut yang berbeda, yang selanjutnya akan
menghasilkan nilai Zo yang berbeda dan akhirnya mempengaruhi hitungan nilai
chart datum.
3
BAB II
ISI
II.1. Pasang Surut
Pasang surut merupakan peristiwa naik turunnya muka laut secara berkala
akibat adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama matahari dan bulan
terhadap massa air di Bumi. Peristiwa naik turunnya muka air adalah periodik
dengan rata-rata periodenya 12,4 jam (dibeberapa tempat 24,8 jam) (Pond dan
Pickard,1983 dalam Rufaida, 2008).
Pengertian pasang surut menurut The International Hydrographic
Organization (IHO) adalah naik turunnya permukaan air laut secara periodik yang
disebabkan oleh pengaruh gaya tarik benda-benda langit terutama bulan dan
matahari di bumi yang berotasi. Berdasarkan pengertian diatas, maka bisa diketahui
bahwa pasang surut yang terjadi di Bumi disebabkan oleh gaya tarik matahari dan
bulan, walaupun sebetulnya benda-benda angkasa yang lain juga mempengaruhi,
akan tetapi pengaruhnya dapat diabaikan karena jaraknya lebih jauh dan ukurannya
lebih kecil (IHO dalam Joyosumarto, 2013).
II.2. Gaya Pembangkit Pasang Surut
Gaya yang mempengaruhi pasut merupakan gaya tarik menarik benda-
benda angkasa khususnya bulan dan matahari terhadap berbagai tempat di bumi.
Tiga gerakan utama yang perlu diperhatikan dalam peristiwa pasang surut adalah
gerakaan rotasi bumi pada sumbunya, orbit bulan mengelilingi bumi dan orbit
bumi mengitari matahari.
Gambar II.1. Posisi Matahari, Bumi dan Bulan (Seprapto, 2001)
4
Gaya pembangkit pasang surut (pasut) yang selanjutnya disebut GPP
merupakan resultan gaya tarik bulan, matahari dan gaya sentrifugal yang
mempertahankan kesetimbangan dinamik pada seluruh sistem yang ada.
Gambar II.2. Gaya Sentrifugal dan Gaya Tarik Bulan (Ali, et. al., 1994)
II.3. Konstanta Harmonik Pasang Surut
Konstanta harmonik pasut adalah konstanta-konstanta yang dapat
menyebabkan terjadinya pasut. Konstanta-konstanta pasut memilliki sifat yang
harmonik terhadap waktu, sehingga dinamakan konstanta harmonik pasut. Secara
garis besar konstanta harmonik pasut dapat dibagi menjadi tiga kelompok seperti di
bawah ini :
1. Konstanta harmonik pasut periode harian (diurnal period tide).
2. Konstanta harmonik pasut periode harian ganda (semidiurnal period
tide).
3. Konstanta harmonik pasut periode panjang (long period tide).
Selain konstanta-konstanta yang disebutkan di atas, terdapat konstanta
harmonik pasut lain yang dipengaruhi oleh perairan dangkal. Konstanta- konstanta
harmonik pasut dapat dilihat pada Tabel II.1.
5
Tabel II.1. Komponen Harmonik Pasang Surut (De Jong, 2002)
Untuk keperluan rekayasa, umumnya digunakan 9 unsur utama pembangkit
pasut atau komponen utama konstanta harmonik pasut, yaitu M2, S2, K2, N2, K1,
O1, P1, M4, dan MS4. Dari 9 komponen harmonik utama pasut, terdapat 4
konstanta harmonik yang biasa digunakan dalam menentukan tipe pasut, yaitu M2,
S2, K1, dan O1.
Tabel II.2. Tipe Pasang Surut Berdasarkan Bilangan Fornzhal (De Jong, 2002)
6
Gambar II.3. Tipe Pasang Surut (Noaa Ocean Service, 2008)
II.4. Analisis Harmonik Pasang Surut
Analisis harmonik pasut adalah suatu cara untuk mengetahui sifat dan
karakter pasut di suatu tempat dari hasil pengamatan pasut dalam kurun waktu
tertentu. Analisis pasut dilakukan dengan cara menghitung nilai-nilai konstanta
harmonik pasut, yaitu besarnya amplitudo dan beda fase dari unsur-unsur pasut
dengan menggunakan metode tertentu. Berdasarkan definisi tersebut, maka tujuan
dari analisis harmonik pasut adalah menghitung amplitudo hasil respons dari
kondisi laut setempat terhadap pasut setimbang dan beda fase dari gelombang tiap
komponen di tempat itu terhadap keadaan pasut setimbangnya (Ali, dkk, 1994).
Variasi muka air menimbulkan arus yang disebut dengan arus pasang surut,
yang mengangkut massa air dalam jumlah sangat besar. Arus pasang terjadi pada
waktu periode pasang dan arus surut terjadi pada periode air surut. Titik balik
(slack) adalah saat dimana arus berbalik antara arus pasang dan arus surut. Titik
balik ini bisa terjadi pada saat muka air tertinggi dan muka air terendah. Pada saat
tersebut kecepatan arus adalah nol.
Konstanta harmonik dihasilkan dari pengamatan pasang surut. Semakin
lama pengamatan pasang surut, maka akan menghasilkan konstanta harmonik lebih
banyak dan akan menghasilkan nilai muka surutan peta atau chart datum yang
semakin rendah.
7
Karena banyaknya data pengamatan pasang surut yang dihasilkan tiap detik,
maka diperlukan metode untuk menganalisis hasil pasang surut. Metode yang
dikembangkan adalah metode least square, yaitu dengan membuat algoritma
analisis harmonik pasut dan prediksi pasut menggunakan hubungan antara
konstanta pasut dan pada algoritma yang dibuat meperhitungkan faktor ill-condition.
Gambar II.4. Variasi Pasang Surut (Hakim, 2010)
Gelombang pasang surut dan arus pasut merupakan penjumlahan dari
konstanta-konstanta pembentuk pasut yang merupakan hasil dari analisis harmonik.
Kesimpulan dari penelitiannya menyebutkan bahwa metode least square banyak
digunakan untuk proses analisis harmonik pasut karena perkembangan komputer,
algoritma yang baik tidak hanya dapat memfasilitasi hitungan yang cepat akan
tetapi harus dapat digunakan untuk menyelesaikan konstanta-konstanta pasut dari
data pengamatan secara efisien. Untuk menghasilkan konstanta harmonik maka
jumlah data pengamatan pasut harus dipenuhi.
Kestabilan proses analisis harmonik pasut disebabkan karena faktor
astronomis, efek nonlinier dan karena variasi topografi dasar laut, kemudian
meteorologi juga dapat mempengaruhi kestabilan dari analisis pasut akan tetapi
pengaruhnya tidak terlalu besar. Untuk menghasilkan semua konstanta yang dapat
8
menunjukan pengaruh dari gaya pembangkit pasut memerlukan periode panjang
selama 19 tahun karena periode 1 tahun belum bisa mengeluarkan seluruh konstanta.
Variasi tinggi muka air laut di lokasi tertentu dapat dinyatakan sebagai hasil
dari superposisi dari berbagai gelombang konstanta harmonik pasut. Tinggi muka
air laut pada saat t dituliskan oleh Pawlowicz, et.al (2002) sebagai berikut :
(I)
Keterangan :
x(t) : tinggi muka air pada waktu t
Bo : tinggi muka air rata-rata saat t = 0
Bit : tinggi muka air rata-rata saat t
ak : amplitudo
N : konstituen pasang surut dengan bilangan Doodson
σk : frekuensi yang diperoleh dari potensia
Persamaan (I) dapat disederhanakan dengan pendekatan model pasut
menggunakan pendekatan tradisional sinusoidal sebagai berikut dan dengan
menggunakan metode least square :
(II)
II.5. Periode Sinodik
Ali, dkk (1994) menyebutkan bahwa banyaknya gelombang yang akan
diperoleh dari hasil analisis pasang surut tergantung pada panjang data pengamatan
pasut. Panjang data pengamatan pasut dapat diperoleh menggunakan kriteria
Reyleigh, yaitu bahwa komponen A dan B dapat saling dipisahkan apabila lama
pengamatan data pasut melebihi periode tertentu yang dikenal dengan periode
sinodik. Periode sinodik dapat didefinisikan sebagai berikut :
(III)
dalam hal ini :
PS : Periode sinodik dinyatakan dalam jam
9
: Kecepatan sudut dinyatakan dalam derajat/ jam dari komponen A
dan B.
Dari penjelasan diatas, maka periode sinodik merupakan lama pengamatan
minimum yang digunakan untuk analisa harmonik pasut agar dapat digunakan
untuk menghitung amplitudo dan beda fase dari dua buah komponen A dan B.
Sebagai contoh kasus dalam memisahkan antara konstanta diurnal dan
semidiurnal yaitu K1 dan M2, maka cukup menggunakan data yang pendek.
Kecepatan sudut dari K1 adalah 28,984 dan kecepatan sudut konstanta M2 adalah
15,041, maka akan diperoleh periode sinodiknya 32 jam. Hal ini berarti dengan
pengamatan pasut selama 32 jam akan dapat diperoleh konstanta K1 dan M2.
Semakin kecil perbedaan frekuensi komponen A dan B, maka semakin panjang pula
periode data yang diperlukan untuk dapat memisahkan konstanta keduanya. Seperti
halnya akan memisahkan konstanta harmonik semidiurnal yaitu K2 dan S2 yang
memiliki kecepatan sudut masing-masing 30o,082 dan 30o, maka memerlukan
periode pengamatan selama 182 hari, dengan demikian jumlah komponen harmonik
pasut yang diperoleh dari analisa harmonik sangat bergantung pada panjang data
pengamatan.
Ada cara yang dapat digunakan untuk memisahkan dua konstanta harmonik
pasut apabila jumlah pengamatan kurang dari periode sinodik, yaitu dengan
menggunakan harga perbandingan antara dua komponen equilibrium tide. Seperti
misalnya akan menghitung nilai komponen K2 dari data satu bulan. Dari data satu
bulan kita dapat memperoleh nilai konstanta S2. Untuk dapat menghitung K2, maka
digunakan hubungan perbandingan amplitudo dan beda fase antara K2 (komponen
lemah) dengan komponen S2 (komponen kuat). Amplitudo (A) K2 dihitung
berdasarkan perbandingan K2/S2 dan beda fase (g) dihitung dari pengurangan beda
fase S2 dikurangi beda fase K2 di stasiun acuan.
Apabila di tempat yang di amati tidak ada Stasiun acuan, maka dapat
digunakan harga perbandingan amplitudo antara dua komponen equilibrium tide
nya dengan persamaan :
10
(IV)
Berikut contoh data hasil perhitungan perbandingan amplitudo:
Tabel II.3. Hasil Perhitungan Perbandingan Amplitudo
II.6. Chart Datum
Chart datum adalah bidang permukaan acuan pada suatu perairan yang
didefinisikan terletak dibawah permukaan air laut terendah yang mungkin terjadi.
Chart datum digunakan sebagai dasar penentuan angka kedalaman pada peta
bathimetri, pada dasarnya chart datum merupakan bidang nol peta batimetri yang
ditentukan dari suatu bidang muka air terendah yang mungkin terdapat di wilayah
yang bersangkutan. Setiap daerah mempunyai tipe dan karakteristik pasut yang
berbeda-beda, oleh karena itu banyak model untuk menentukan muka surutan peta
(chart datum).
Gambar II.5. Kedudukan Chart Datum (Soeprapto, 2001)
Beberapa contoh dari muka surutan yang dipakai oleh badan-badan
hidrografi di dunia adalah :
1. Inggris : air rendah purnama rata-rata (mean Low Water spring).
11
2. Amerika Serikat : di Atlantik, air rendah rata-rata (mean low water).Di Pasifik,
air rendah terendah rata-rata (mean lower low water).
3. Australia : air rendah purnama Indian (Indian Spring Low water).
4. Belanda : air rendah terendah purnama rata-rata (mean lower low water spring).
5. Bulgaria : permukaan laut rata-rata (mean sea level).
6. Norwegia : air rendah purnama equator (equatorial spring low water).
Di negara Indonesia sendiri menggunakan muka surutan dengan
perhitungan sebagai berikut:
LWS = S0 – Z0 (V)
Dimana:
LWS : Low Water Spring
S0 : Mean Sea Level (MSL)
Z0 : Chart Datum
Dalam standar penentuan Z0 yang digunakan oleh beberapa negara di dunia yang
berbeda. Saat ini cenderung direkomendasikan penggunaan LAT sebagai muka
surutan. (Poerbandono, 2005)
LAT = Lowest Astronomical Tide
Kedudukan permukaan laut terendah yang ditentukan oleh pengamatan pasang
surut secara kontinyu selama 1(satu) tahun untuk dapat memperkirakan secara
cukup andal pasut terendah bagi suatu periode 19 tahun (satu periode pasut
astronomis yg mengacu adanya pengaruh matahari dan bulan)
Gambar II.6. Letak macam-macam surut terendah (low water tidal datums)
Penentuan chart datum secara teoritis dipilih dengan pertimbangan sebagai
berikut:
12
1. Air ketika surut tidak pernah berada dibawah muka surutan peta atau
chart datum sehingga para pemakai peta batimetri yakin bahwa pada
kondisi normal kedalaman air sesuai dengan yang tertera pada chart.
2. Chart datum tidak boleh lebih rendah daripada batas kedangkalan
perairan yang bersangkutan, sehingga tidak dijumpai kedalaman yang
bernilai negatif.
3. Chart datum tidak boleh berbeda terlalu banyak dalam setiap perubahan
lokasi melainkan harus harmonis dengan chart datum perairan
disekitarnya.
4. Dalam menentukan chart datum sebaiknya menyertakan semua
konstanta harmonik yang membentuknya.
Gambar II.7. Contoh Aplikasi Chart Datum pada Bangunan Air
13
BAB III
KESIMPULAN
1. Pengertian pasang surut menurut The International Hydrographic
Organization (IHO) adalah naik turunnya permukaan air laut secara periodik
yang disebabkan oleh pengaruh gaya tarik benda-benda langit terutama
bulan dan matahari di bumi yang berotasi.
2. Analisis harmonik pasut adalah suatu cara untuk mengetahui sifat dan
karakter pasut di suatu tempat dari hasil pengamatan pasut dalam kurun
waktu tertentu.
3. Untuk menghasilkan semua konstanta yang dapat menunjukan pengaruh
dari gaya pembangkit pasut memerlukan periode panjang selama 19 tahun.
4. Chart datum merupakan bidang terendah yang mungkin terjadi dan nilai
surut air laut hampir tidak pernah lebih bawah dari chart datum (De Jong,
2002).
5. Penentuan chart datum disuatu wilayah akan berbeda dengan penentuan
chart datum di wilayah yang lain, karena chart datum sangat dipengaruhi
oleh pergerakan muka air laut dalam hal ini gerakan pasang surut air laut di
wilayah tersebut.
14
DAFTAR PUSTAKA
Malik, Slide Kuliah Pasang Surut, Slideshare, www.slideshare.net
Poerbandono, 2005, Survei Hidrografi, Refika Aditama
Harsono, 2016. Penentuan Chart Datum dengan Menggunakan Komponen Pasut
untuk Penentuan Kedalaman Kolam Dermaga
Hakim, 2016. Teori Harmonik Pasut.
Youtube.com
Recommended