I.PENDAHULUAN1.1.Latar BelakangPasang surut (pasut) merupakan
salah satu parameter oseanografi yang paling penting untuk diukur
dan diketahui dalam perencanaan pembangunan maupun dalam
kepentingan eksplorasi sumber daya pesisir dan laut. Data pasang
surut berguna dalam menganalisa dampak dan pengaruh dari fluktuasi
muka air laut yang diakibatkan oleh gaya gravitasi benda angkasa
terutama matahari dan bulan. Sistem bumi, bulan, dan matahari
merupakan suatu yang setimbang dan kontinyu. Hal ini menyebabkan
pasang surut bisa di prediksi dengan memperhatikan pergerakan dari
benda langit tersebut, serta karakteristik bumi dan kondisi
perairan itu sendiri.Terdapat metode konvensional dan metode modern
yang digunakan dalam pengukuran dan analisa data pasang surut.
Metode konvensional biasa dikenal dengan nama metode Admiralty.
Metode ini biasa dipakai dalam analisa data pasang surut dengan
jangka waktu yang pendek dan lebih banyak memakai perhitungan
manual, sehingga menyebabkan lebih besar kemungkinan terjadi
kesalahan. Metode Admiralty juga tidak bisa digunakan dalam
peramalan keadaan pasang surut untuk waktu-waktu mendatang.Metode
yang telah dikembangkan untuk menggantikan metode Admiralty adalah
metode least square atau biasa dikenal dengan World Tides. World
Tides adalah sebuah program aplikasi komputer yang menggunakan
bahasa pemrograman MATLAB, dibuat khusus untuk menganalisa keadaan
muka air laut. World Tides lebih unggul daripada metode Admiralty
karena penggunaannya yang lebih mudah, komponen yang dapat
dianalisanya lebih banyak, dan dapat melakukan prediksi keadaan
pasang surut hingga tahun-tahun ke depan. Satu-satunya kelemahan
dari World Tides adalah ketidakmampuannya untuk menganalisa data
pasang surut dalam jangka waktu yang pendek.1.2.Tujuan Praktikum1.
Mampu menganalisa data pasang surut dengan menggunakan metode Tide
Analysis program World Tides.2. Mampu melakukan prediksi keadaan
muka air laut di masa mendatang menggunakan metode Tide Prediction
program World Tides.3. Mampu menjelaskan perbedaan antara dua
metode pengukuran pasang surut: Admiralty dan World Tides.
II.TINJAUAN PUSTAKA2.1.MATLABMATLAB diciptakan pertama oleh The
MathWorks, Inc. pada akhir tahun 1970-an sebagai bahasa pemrograman
yang berupa bahasa vektor, yang berarti dapat melakukan banyak
operasi pada grup-grup angka sebagai vektor maupun matriks tanpa
perlu penulisan perintah pengulangan. Bahasa vektor ini lebih
kompak, lebih efisien, dan dapat diparalelisasi (Bovik,
2010).MATLAB adalah sebuah bahasa dengan (high-performance) kinerja
tinggi untuk komputasi masalah teknik. Matlab mengintegrasikan
komputasi, visualisasi, dan pemrograman dalam suatu model yang
sangat mudah untuk pakai dimana masalah-masalah dan penyelesaiannya
diekspresikan dalam notasi matematika yang familiar. Penggunaan
Matlab meliputi bidangbidang: Matematika dan Komputasi Pembentukan
Algorithm Akusisi Data Pemodelan, simulasi, dan pembuatan prototipe
Analisa data, explorasi, dan visualisasi Grafik Keilmuan dan bidang
Rekayasa(Santoso dan Huda, 2009)2.2.Sistem MATLAB2.2.1.Development
EnvironmentMATLAB menyediakan alat yang disebut sebagai GUIDE
(Graphical User Interface Development Environment) untuk membangun
sebuah program GUI. Alat ini memungkinkan seorang Programme untuk
menulis program interaktif berdasarkan grafis dengan proses yang
lebih mudah. Komponen-komponen di dalamnya di antaranya
pushbuttons, toggle-button, radiobutton, checkbox, solider, dan
lainnya yang dapat digeser langsung pada window untuk membangun
sebuah GUI. Window GUIDE memiliki fasilitas seperti tombol
alignment yang berguna untuk meratakan peletakan komponen-komponen,
tombol Menu editor untuk menyunting pengaturan pada komponen,
tombol Property inspector untuk melihat jenis-jenis properti pada
komponen, tombol Object browser untuk melihat daftar nama-nama
komponen, dan tombol Figure activator untuk mengaktifkan layout
dari GUI yang telah dibuat (Singh, 2009). 2.2.2.MATLAB Mathematic
Function LibraryMathematic Function Library merupakan sekumpulan
algoritma komputasi mulai dari fungsi-fungsi dasar sepertri: sum,
sin, cos, dan complex arithmetic, sampai dengan fungsi-fungsi yang
lebih kompek seperti matrix inverse, matriks eigenvalues, Bessel
functions, dan fast fourier transforms (Santoso dan Huda,
2009).2.2.3.MATLAB LanguageMerupakan suatu bahasa matriks/ array
tingkat dengan control flow statements, functions, data structures,
input/output, dan fitur-fitur object-oriented programming. Ini
memungkinkan bagi kita untuk melakukan kedua hal baik "pemrograman
dalam lingkup sederhan " untuk mendapatkan hasil yang cepat, dan
"pemrograman dalam lingkup yang lebih besar" untuk memperoleh
hasil-hasil dan aplikasi yang kompleks (Santoso dan Huda,
2009).2.2.4.GraphicsMATLAB memiliki fasilitas untuk menampilkan
vektor dan matriks sebagai suatu grafik. Didalamnya melibatkan
fungsi-fungsi level tinggi untuk visualisasi data dua dikensi dan
data tiga dimensi, image processing, animation, dan presentation
graphics. Ini juga melibatkan fungsi level rendah yang memungkinkan
bagi anda untuk membiasakan diri untuk memunculkan grafik mulai
dari benutk yang sederhana sampai dengan tingkatan graphical user
interfaces pada aplikasi MATLAB anda (Santoso dan Huda,
2009).2.2.5.MATLAB Application Program InterfaceMerupakan suatu
pengaturan yang memungkinkan program yang telah anda tulis dalam
bahasa C dan Fortran mampu berinterakasi dengan MATLAB. Ini
melibatkan fasilitas untuk pemanggilan routines dari MATLAB
(dynamic linking), pemanggilan MATLAB sebagai sebuah computational
engine, dan untuk membaca dan menuliskan MAT-files (Santoso dan
Huda, 2009).
2.3.World Tides/ Least Square2.3.1.Tide AnalysisDewasa ini,
perbincangan bagi banyak peneliti oseanografi fisika dan coastal
engineer di seluruh dunia salah satunya adalah bagaimana
menyediakan sebuah metode pengukuran pasang surut yang lebih
akurat. Definisi akurat tersebut adalah metode yang dapat
menyediakan suatu data analisa dan prediksi ketinggian muka air
dalam jangka waktu yang panjang dan dengan kesalahan yang sedikit.
Pengurangan kebergantungan pada data time-series pasang surut dan
jumlah maksimal dari komponen-komponen pasang surut juga dapat
dimasukkan dalam pertimbangan pembangunan metode tersebut. Tide
analysis pada World Tides adalah salah satu metode yang telah
dikembangkan dan dianggap cukup memenuhi kebutuhan analisa dan
prediksi pada ocean engineer (Masoud dkk., 2012).Metode yang
digunakan dalam pengembangan World Tides adalah harmonic analysis
by method of least square (HAMELS), yang persamaannya adalah
sebagai berikut:
dengan
(Liang dkk., 2012).Least square akan memberikan solusi konstanta
harmonik dengan melakukan perhitungan harga minimum yang mungkin
dari persamaan dibawah ini, yang kemudian diubah menjadi bentuk
lain yang ekuivalen.
Variabel A0, Aj, Bj dalam persamaan diatas yang belum diketahui
ini dapat dipecahkan dengan menggunakan matriks pendekatan
persamaan least square:
(Masoud dkk., 2012).2.3.2.Tide PredictionMenganalisa frekuensi
pasang surut dalam bentuk time-series kini diakui sebagai metode
yang efektif dalam mempelajari kinematika deformasi. Least Square
Harmonic Estimation (LS-HE) atau metode Tide Prediction yang ada
pada program World Tides adalah salah satu metode yang
mengaplikasikan prinsip tersebut. Metode ini didasarkan pada
aplikasi fungsi harmonik untuk pemodelan konstituen periodik pada
suatu fenomena, tanpa dibatasi oleh jumlah data atau frekuensi
integer dari data yang dianalisis (Mousavian dan Hossainali,
2012).
III.MATERI DAN METODE3.1.MateriPraktikum pasang surut modul II
dengan judul World Tides ini dilaksanakan pada:Hari, Tanggal:
Selasa, 22 April 2014Jam: 16:40 18:00 WIBTempat: Ruang E301, Gedung
E Jurusan Kelautan, Kampus FPIK UNDIP Tembalang
Semarang.3.2.Metode3.2.1.Data Excel1. Tulis angka 49 di kolom A
sebagai awal data untuk menghitung pasang surut. Angka 49 adalah
angka pasang surut untuk perairan Indonesia2. Pada kolom kedua (B)
tulis tanggal, bulan, tahun, dan waktu dengan format penulisan
mm/dd/yyyy hh:mm dimulai dari jam 00:00 23:00 WIB.3. Pada kolom
ketiga (C) isi dengan tinggi paut dalam satuan meter.
4. Simpan data dengan jenis tipe file .xls (data Ms. Excel
1997-2003) dan simpan data dalam 1 folder yang sama dengan file
aplikasi World Tides.
3.2.2.Membuka Aplikasi World Tides1. Ganti tampilan Windows
menjadi dalam format Windows Classic
2. Buka aplikasi MATLAB 7.1. lalu akan muncul tampilan muka
depan dari MATLAB
Pilih Browse to Folder untuk membuka data Excel dari metode
3.2.1.
3. Klik 2 kali pada data Excel yang akan dipakai. Pada tampilan
berikut beri tanda centang pada data lalu klik Finish
3.2.3.Aplikasi Tide Analysis1. Buka aplikasi worldtides.fig
sehingga akan muncul tampilan muka depan berikut.
2. Pilih Tide Analysis sehingga muncul jendela seperti
berikut.
3. Pilih low band periodogram dan compute datums. Masukkan nilai
29 hari untuk series length dan pilih satuan meter. Klik 2 kali
pada data yang akan dianalisis. Beri tanda centang pada 9 parameter
pasang surut (O1, P1, K1, N2, M2, S2, K2, MS4, dan S4) yang ingin
diketahui nilainya. Klik pada pilihan ANALYZE.
4. Akan muncul 2 grafik, dan simpan keduanya dalam format
.jpg.
5. Pada kolom To save harmoni constants ketikkan Nama_NIM lalu
pilih SAVE.
3.2.4.Aplikasi Tide Prediction1. Buka aplikasi worldtides.fig
sehingga akan muncul tampilan muka depan berikut.
2. Pilih Tide Prediction sehingga muncul jendela seperti
berikut.
3. Klik 2 kali pada data Harmonic Constants yang telah disimpan
sebelumnya. Pilih bulan (month) yang sesuai dengan data bulan yang
dimiliki (dalam hal ini April) serta tahun dari data (yaitu 2013).
Pilih meter, daylight time, dan year. Kemudian klik pada pilihan
PREDICT.
4. Klik pada pilihan M yang ada pada window Tide Prediction.
Simpan grafik yang muncul sebagai grafik pasang surut bulan April
2013.
5. Selanjutnya klik 2 kali pada data yang telah disimpan
sebelumnya. Pilih bulan (month) yang sesuai dengan data bulan yang
dimiliki (dalam hal ini April) dengan tahun yang akan diprediksi
(pilih tahun 2021). Pilih meter, daylight time, dan year. Kemudian
klik pada pilihan PREDICT.
6. Klik pada tiap pilihan tanggal (1-30), minggu (W1-W4), dan
bulan (M) untuk memunculkan grafik-grafik prediksi. Simpan seluruh
hasil grafik tersebut dalam format .jpg.
3.2.5.Overlay Grafik1. Buat sebuah file Excel baru yang hanya
berisi data tanggal dan waktu, ketinggian muka air bulan April 2013
dalam satuan meter, dan grafik pasang surut dari hasil pengukuran
pasang surut metode Admiralty.
2. Buka file .txt yang dihasilkan dari metode 3.2.4 menggunakan
aplikasi Ms. Excel dengan memilih pilihan All files saat membuka
folder tempat data disimpan.
3. Rapikan isi dari data dengan memindahkan kolom berisi
JDay(LST), Observed, Predicted dan Residual bergeser satu kolom ke
kanan. menjadi 4. Geser baris 223 dan seterusnya satu kolom ke
kanan sehingga berada tepat di bawah data-data yang berada di
atasnya. menjadi 5. Copy semua data yang berada di bawah kata
Predicted, lalu paste pada file Excel grafik dari metode Admiralty
tepat di samping data muka air, dan masukkan data Predicted ke
dalam grafik yang telah ada menggunakan fasilitas Select Data.
dipindah menjadiIV. HASIL DAN PEMBAHASAN4.1.Hasil4.1.1.Tide
Analysis
Gambar 4.1. Grafik analisis 29 hari data pasang surut pantai
Tanjung Mas Semarang bulan April 2013.
Gambar 4.2. Grafik analisis periodogram residual data pasang
surut pantai Tanjung Mas Semarang bulan April 2013.
Gambar 4.3. Nilai komponen-komponen pasang surut4.1.2.Tide
Prediction
Gambar 4.4. Grafik prediksi pasut pantai Tanjung Mas Semarang
April 2021
Gambar 4.5. Grafik prediksi keadaan muka air pantai Tanjung Mas
Semarang bulan April 20134.1.3.Overlay grafik
Gambar 4.6. Hasil overlay grafik data asli pasang surut dengan
data hasil tide prediction
17
4.2.Pembahasan4.2.1.Perbandingan antara Hasil Metode Admiralty
dan Metode Tide AnalysisMetode Admiralty dan metode Tide Analysis
World Tides sama-sama dapat digunakan dalam perhitungan nilai-nilai
komponen pasang surut untuk kemudian dipakai dalam penentuan nilai
muka air laut seperti muka air rerata, muka air tinggi tertinggi,
dan muka air rendah terendah. Perbedaan keduanya adalah pada
seberapa banyaknya komponen pasang surut yang dapat dihitung serta
jumlah minimal dan maksimal data pasang surut yang dapat
dianalisa.Nilai-nilai komponen pasang surut yang dihitung dengan
metode Admiralty pada praktikum sebelumnya ditemukan sangat berbeda
dengan hasil dari perhitungan menggunakan Tide Analysis. Salah satu
contohnya adalah komponen M2, yaitu unsur pasut ganda utama yang
disebabkan oleh gaya tarik bulan. Metode Admiralty memberikan hasil
6,128 cm sementara metode Tide Analysis menghasilkan nilai 9,8 cm.
Penjelasan dari perbedaan ini adalah bahwa kedua metode memang
memiliki cara dan langkah-langkahnya sendiri untuk menghasilkan
nilai komponen-komponen pasang surut, sehingga perbedaan nilai
komponen yang dihasilkan memang tidak dapat terelakkan.Selain itu,
perbedaan hasil nilai tersebut dapat juga disebabkan karena
berbedanya jumlah data yang digunakan untuk masing-masing metode
perhitungan. Pada metode Admiralty, digunakan data pasang surut
selama 30 hari, sementara untuk metode Tide Analysis hanya
digunakan data pasang surut 29 hari. Meski hanya berbeda satu hari,
hal tersebut tetap dapat dipertimbangkan sebagai salah satu faktor
berbedanya nilai dari komponen-komponen pasang surut yang
dihasilkan.Kemungkinan terakhir penyebab perbedaan yang besar
antara hasil metode Admiralty dan metode Tide Analysis adalah
kesalahan manusia. Metode Admiralty membutuhkan jauh lebih banyak
ketelitian karena pengolahan data masih bersistem semi-manual,
dengan adanya nilai pada tabel-tabel khusus yang harus dimasukkan
ke dalam perhitungan.Namun untuk kenampakan pada grafik dan
nilai-nilai ketinggian pasang surut, kedua metode menghasilkan
nilai yang dapat dikatakan mirip. Hal ini menunjukkan bahwa kedua
metode dapat digunakan dan cukup memadai untuk digunakan dalam hal
analisa ketinggian muka air laut suatu daerah yang masih terkena
dampak fenomena pasang surut.
4.2.2.Tide PredictionSalah satu keunggulan dari penggunaan World
Tides daripada metode Admiralty adalah adanya fasilitas metode Tide
Prediction. Tide Prediction digunakan untuk menghasilkan nilai dan
grafik-grafik prediksi keadaan muka air laut di masa-masa
mendatang. Prediksi yang ditampilkan dapat berupa data harian,
mingguan, dan bulanan. Pada praktikum ini, peramalan yang dilakukan
adalah untuk mengetahui keadaan pasang surut dalam 8 tahun
mendatang. Data yang digunakan adalah data pasang surut April 2013
dan prediksi yang dicari adalah untuk pasang surut April 2021.Dari
grafik yang ditampilkan, terlihat bahwa pada April 2021, muka air
rerata berada di sekitar angka 0,55 meter, muka air tinggi
tertinggi terjadi pada sekitar tanggal 23 April dengan ketinggian
lebih dari 1 meter, dan muka air rendah terendah akan terjadi pada
tanggal 8 April dengan nilai sekitar 0,1 meter. Dari prediksi yang
diperoleh, kemungkinan besar kedudukan bulan, bumi, dan matahari
pada sekitar tanggal 8 April 2021 adalah membentuk sudut yang
saling tegak lurus sementara di sekitar tanggal 23 April adalah
membentuk suatu garis lurus. Sudut yang saling tegak lurus
menyebabkan terjadinya pasang surut perbani, sementara kedudukan
garis lurus menimbukan terjadinya pasang surut
purnama.4.2.3.Overlay GrafikOverlay grafik dilakukan dengan
menyatukan grafik antara data asli yang didapat dari Badan
Meteorologi dan Geofisika (BMG) Maritim Semarang dengan data hasil
metode Tide Prediction. Overlay ini bertujuan untuk membandingkan
antara keadaan pasang surut yang sudah terjadi dengan pasang surut
prediksi di waktu yang akan datang.Grafik overlay yang didapat
menunjukkan tidak terjadinya perubahan yang terlalu signifikan
antara keadaan muka air di Pantai Tanjung Mas Semarang tahun 2013
dengan tahun 2021 yang akan datang. Fluktuasi dan perbedaan nilai
yang terjadi juga masih dalam batas kewajaran sehingga kenampakan
grafik tampak tidak jauh berbeda.
V.KESIMPULAN1.Metode Tide Analysis yang dilakukan memberikan
hasil nilai komponen-komponen pasang surut yang berbeda dengan
hasil dari metode Admiralty, karena adanya faktor
kesalahan-kesalahan teknis dan manusia.2. Tide Prediction yang
dilakukan memberikan hasil bahwa keadaan muka air di Pantai Tanjung
Mas pada April 2021 tidak jauh berbeda dengan keadaan muka air pada
April 2013, dengan nilai muka air rerata adalah 0,55 m, muka air
tinggi tertinggi adalah 1 m, dan muka air rendah terendah adalah
0,1 m.3.Perbedaan antara metode Admiralty dan metode Least Square/
World Tides terletak pada tingkat ketelitian yang dibutuhkan,
jumlah data yang diperlukan untuk melakukan analisa, mampu tidaknya
metode untuk melakukan prediksi keadaan muka air di masa mendatang,
dan jumlah komponen pasang surut yang dapat dihasilkan dari
perhitungan.
DAFTAR PUSTAKABovik, Alan C. 2010. Handbook of Image & Video
Processing. Massachusetts: Academic Press.Liang, Shin-Jye., Lan,
Chiung-Yang., Chen, Ying-Chih. 2012. Shallow Water Flow Modelling
Using Space-Time Least Squares Finite-Element Method. Journal of
Marine Science and Technology. Vol. XX (5):595-602.Masoud,
Mahmoudof., Babak, Banjamali., Vahid, Chegini. 2012. Least Square
Analysis of Noise-Free Tides Using Energy Conservation and Relative
Concentration of Periods Criteria. Journal of The Persian Gulf.
Vol. III (8):13-24.Mousavian, R., Hossainali, Mashhadi. 2012.
Detection of Main Tidal Frequencies using Least Squares Harmonic
Estimation Method. Journal of Geodetic Science. Vol II (3):
224-233.Santoso, Tri Budi dan Huda, Miftahul. 2009. Modul I:
Dasar-Dasar Operasi MATLAB. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
Nopember.Singh, Kirani Y., Chaudhuri, B.B. 2009. MATLAB
Programming. New Delhi: PHI Learning Private Limited.
