Geofisika Kelautan_Nia Maharani, S.si, M.si

7/21/2019 Geofisika Kelautan_Nia Maharani, S.si, M.si

http://slidepdf.com/reader/full/geofisika-kelautannia-maharani-ssi-msi 1/129

GEOFISIKA KELAUTAN

Dosen :

Nia Maharani, S.Si., M.Si.

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “V” YOGYAKARTA

2009



DESKRIPSI MATA KULIAH

Nama Mata Kuliah : Geofisika Oseanografi

Course Title : Geophysical Oseanography

Jumlah Kredit : 2 SKS

Kode Mata Kuliah : 115172022

Sifat : Pilihan

Nama Dosen : Nia Maharani, S.Si., M.Si.

Jurusan Teknik Geofisika

Universitas Pembangunan Nasional ‟V‟ Yogyakarta



SILABUS RINGKAS

Kuliah ini membahas cakupan oseanografi yang difokuskan

pada pada hubungan antara fisika yang terjadi di lautan dan

yang terjadi antara lautan dan atmosfer dan daratan seperti

proses pasang surut, gelombang dan sistem arus.





TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM

Memberikan pengetahuan mengenai prinsip fisis fundamental

dari proses fisik laut.







Aturan Perkuliahan

• Toleransi keterlambatan maksimal 15 menit.

• Tidak diperkenankan memakai sendal, kaos

oblong.• TA (Titip Absen), yang mengabsenin dan

yang menitip absen, NILAI AKHIR langsung

D.





REFERENSI

1. Pickard,L., E.J. Emery, P., 1994,“Descriptive

Physical Oceanography” , Pergamon Press.

2. Pond S., G.L., Pickard., 1993,“Introduction Dynamical Oceanography” , Pergamon

Press.





URAIAN RINCI MATA KULIAH

Minggu

ke-Topik Sub Topik

Activity

K/P/R/X/U

1. Pendahuluan • Histori K

2. K

3. K

4. K





URAIAN RINCI (cont.)

Mingguke-

Topik Sub Topik ActivityK/P/R/X/U

5. K

6. K+P

7. K

8. U

9. K






Minggu

ke-Topik Sub Topik

Tujuan Instruksional

Khusus (TIK)

Activity

K/P/R/X/U

10. K+P

11. K+P

12. K+P

13. K






Minggu

ke-Topik Sub Topik

Tujuan Instruksional

Khusus (TIK)

Activity

K/P/R/X/U

14. K

15. K+P

16. --- --- UAS K+P





I. Pendahuluan

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “V” YOGYAKARTA

2009



PENGERTIAN

• Oseanografi adalah cabang dari ilmu bumi yang

mempelajari segala aspek dari samudera dan lautan.

• Oseanografi berasal dari bahasa yunani yaitu oceanos

yang berarti laut dan graphos yang berarti gambaran

atau deskripsi. Atau disebut jg Oseanologi.

• Secara sederhana oseanografi adalah gambaran atau

deskripsi lautan.

• Secara lebih lengkap oseanografi adalah studi danpenjelajahan (eksplorasi) ilmiah mengenai laut dan

segala fenomenanya.





PENGERTIAN (2)

• Bumi terdiri dari tiga

bagian :

Bagian padat (litosfer)

Bagian cair (hidrosfer)

Bagian udara

(atmosfer)





PENGERTIAN (3)

ATMOSFER HIDROSFER





OSEANOGRAFI (2)

• Para ahli oseanografi mempelajari berbagai topik,termasuk organisme laut dan dinamikaekosistem;arus samudera,ombak, dan dinamikafluida geofisika; tektonik lempeng dan geologi dasarlaut; dan aliran berbagai zat kimia dan sifat fisikdidalam samudera dan pada batas-batasnya. Topikberagam ini menunjukkan berbagai disiplin yangdigabungkan oleh ahli oseanografi untuk

memperluas pengetahuan mengenai samudera danmemahami proses didalamnya:biologi,kimia,geologi,meteorologi, danfisika.





OSEANOGRAFI (3)

• Beberapa sumber lain berpendapat bahwa ada perbedaanmendasar yang membedakan antara oseanografi danoseanologi .

• Oseanologi terdiri dari dua kata (dalam bahasa Yunani) yaitu

oceanos (laut) dan l ogos (ilmu) yang secara sederhana dapatdiartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang laut.

• Dalam arti yang lebih lengkap, oseanologi adalah studi ilmiahmengenai laut dengan cara menerapkan ilmu-ilmu pengetahuantradisional seperti fisika, kimia,matematika, dan lain-lain ke

dalam segala aspek mengenai laut.





OSEANOGRAFI (4)

• Oseanografi adalah bagian dari ilmu

kebumian atau earth sciences yang

mempelajari laut,samudera beserta isi dan

apa yang berada di dalamnya hingga ke kerak

samuderanya.





Cabang-cabang oseanografi

• Fisika oseanografi : pokok bahasan pada

hubungan antara fisika yang terjadi di lautan

dan yang terjadi antara lautan dan atmosfer

dan daratan.

Proses pasang surut

gelombangSistem arus





Cabang-cabang oseanografi (2)

• Geologi oseanografi : ilmu geologi penting

sekali dalam mempelajari asal lautan yang

telah berubah lebih dari berjuta juta tahun

yang lalu.






• Kimia Oseanografi : ilmu ini membahas

reaksi kimia yang terjadi di dalam dan di dasar

lautan dan juga menganalisa sifat-sifat kimia

dari air laut.






• Biologi Oseanografi: disebut juga biologi laut,

pokok bahasannya pada organisme yang

hidup di lautan.





Sejarah dan perkembangan ilmu

oseanografi

• Manusia tertarik pada lautan pada awal masa

peradaban manusia. Ketika pengertian

tentang dunia dibatasi oleh negara-negara.

• Perkembangan di dunia perkapalan dan

pelayaran sehingga bentuk peta semakin

menjadi tepat.







oseanografi (2)

• Ekspedisi pelayaran mengelilingi dunia pada

abad ke 14 oleh Ferdinando Magelhaens :

membuktikan bahwa bumi itu bulat.

• Peta lautan pasifik dibuat pada abad ke 18

oleh James Cook memperlihatkan bahwa

daratan dibagian selatan kutub yang selalu

ditutupi es.





Ekspedisi

• Challenger (1872-1875) pelayaran sejauh

68.890 mil laut, mengukur kedalaman laut,

contoh material dasar laut, arus laut iklim,

suhu laut dll.

• Gazella (1874-1876)

• Vitiaz (1886-1889)





Penelitian Oseanografi di Indonesia

• 1904 : Koningsbenser mendirikan

laboratorium perikanan di Jakarta.

• 1919 : Berubah menjadi lab. Biologi laut

Lembaga Penelitian Laut.

• 1970 : Lembaga Oseanografi Indonesia.





II. Sifat-sifat fisis dan kimiawi air laut



Sif t Fi i Ai T



Sifat Fisis Air Tawar

• Molekul air tawar terdiri dari dua atom H+ dan

satu atom O=.

• Struktur molekul air tawar (H2

O) unik, dimanasudut antara atom H+ dan atom O= adalah

105º.



Sif t Fi i Ai T (2)



Ikatan kovalen

O=

H+

H+

105º

Gambar 1. Struktur molekul air tawar

Sifat Fisis Air Tawar (2)

• Molekul air bersifat bipolar(mempunyai dua kutub).

• Atom H+ dan O= diikat olehsuat ikatan kimia yangdisebut ikatan kovalen.

• Ikatan kovalen ini terbetukdengan cara saling berbagielektron antara atom H+ danatom O=.

• Tiap atom H+ berbagi (share)elektron tunggalnya denganatom O= dan atom O= berbagi 1 elektronnyadengan tiap atom H+.



H+



H+

H+

O=

O=

O=

H+

H+ H+

H+

Ikatan hidrogen

Ikatan

hidrogen

padamolekul air

Sif t Fi i Ai T (3)



Sifat Fisis Air Tawar (3)

• Karena sifat alami air adalah bipolar, maka

molekul air akan menyatu dengan molekul air

yang lain oleh suatu ikatan yang disebut

ikatan hidrogen (hydrogen bond ).

• Ikatan hidrogen ini membuat air mempunyai

kapasitas panas yang tinggi dibandingkan

dengan zat lain.

• Kapasitas panas air = 1 Cal/g/ºC



T b l 1 K it b t



Tabel 1. Kapasitas beragam zat

Zat (Materi) Cal/g/ºC

Aceton 0,51

Aluminium 0,22

Amonia 0,13Tembaga 0,09

Alkohol 0,23

Timah 0,03Hg 0,03

Perak 0,06

Air 1,0

Apa konsekuensi dari kapasitas panas



p p p

air yang tinggi ?

• Range (kisaran) suhu air laut jauh lebih kecil

daripada range suhu udara.

• Contoh : – Range suhu air laut

-2 ºC s/d 30 ºC : -2 ºC di Antartika

- Range suhu udara

-50 ºC s/d 50 ºC : -50 ºC di Antartika dan 50º C

di gurun pasir





Proses terjadinya angin laut



Proses terjadinya angin laut

sun

daratan

laut

Tekanan udara >>

tekanan udara

diatas daratan

Angin

laut

Tekanan tinggi

Tekanan rendah

Kapasitas air lebih tinggi daripada kapasitas

panas daratan, daratan menyerap panas lebih

besar daripada lauut

Proses pembentukan angin musim



Proses pembentukan angin musim



Kapasitas

Panas air

tinggi

Perubahan

Suhu laut

atau danau

berlangsungsecara perlahan

Suhu permukaanBumi stabil



Ikatan

hidrogen

air

Air cenderung

Berkelompok

atau terikat

satu dengan lainnya

Sifatkohesif

Airpunya

Tegangan

Permukaan

tinggiJurusan Teknik Geofisika


Examples :



Examples :

• Tetes air pada permukaan kaca akan

membuat lengkungan.

• Kandungan garam memperbesar tegangan

permukaan air. Ini akan mempermudah

terbentuknta „ripples‟





airkohesif adhesif

Kecenderungan air untukmelekat pada material lain

atau membasahi

material lain

Efekkapiler

Air yang naik di dalam

PipetAir yang merembes dari

Ujung handuk yang dicelupkan

Ke air





• Air mempunyai viskositas yang rendah.

• Oli mempunyai viskositas yang jauh lebihbesar daripada air.

• Viskositas adalah resistensi terhadap suatugerakan atau gesekan internal.

• Viskositas bergantung pada suhu.

• Penurunan suhu akan memperbesarviskositas.



Densitas air



Densitas air

• Densitas = rapat jenis

• Lambang : ρ

Pengaruh suhu pada densitas air tawar ?

Anomali sifat air :

ρ max pada suhu 3,98ºC, ρ akan berkurangbila suhu dinaikkan di atas 4ºC danditurunkan dibawah 4ºC



Densitas air (2)



Densitas air (2)

• Penurunan suhu dibawah 20ºC misalnya,

mula-mula akan memperbesar densitas air,

tetapi penambahan densitas ini tidak

berlangsung secara kontinu.• Air akan mencapai densitas maksimum pada

suhu 4ºC.

• Penurunan suhu dibawah 4ºC malahmemperkecil densitas.



Kenapa pengurangan suhu dibawah

4ºC k il h d it i ?



4ºC memperkecil harga densitas air ?

• Pada suhu 4ºC molekul air saling berdekatan

dan bergerak sangat lambat sehingga tiap

molekul dapat membentuk ikatan hidrogen

dengan 4 molekul air lainnya.• Bila suhu diturunkan dibawah 4ºC, molekul air

sedikit terpisah dan pada 0ºC terbentuk es.

• Air dalam bentuk padat mengambil ruang lebih

banyak daripada air dalam bentuk cair. Sehingga

sedikit moleku air yang ada dalam 1 cm3.



Kenapa air dalam bentuk padatmengambil ruang lebih besar daripada



mengambil ruang lebih besar daripada

air dalam bentuk cair ?

• Pada pembentukan kristal air es, sudut antara

atom H+ dan O= bertambah dari 105ºC

menjadi lebih besar 109ºC.

• Suatu ruang yang dapat diisi 27 molekul air

dalam kondisi cair hanya dapat diisi oleh 24

molekul air dalam kondisi padat.

• Ada pengembangan volume sekitar 9 %



Pengembangan dan pemadatan

i



10ºC4ºC0ºC

konraksi

ekspansi

kontraksi

ekspansi

massa air

Ekspansi : ρ berkurang

Kontraksi : ρ bertambah

Winter overturning di danau



Winter overturning di danau

• Konsekuensi anomali sifat air ?

• Danau air tawar di daerah yang mengalami musim dingin.

• Suhu air danau air tawar di lapisan dalam tidak lebih rendah dari 4ºC ?

• Pada saat permukaan dari danau tersebut suhunya turun mencapai 4ºC,maka pada saat itu nilai ρ nya sudah mencapai maksimum. Karena ρ maksimum (berat) maka massa air di permukaan akan turun ke bawahdan mendorong massa air yang ringan ke permukaan. Proses ini akanmembuat massa air yang berat selalu berada di lapisan dalam..

• Fenomena ini disebut “winter overturning”.

• Suhu danau air tawar di lapisan dalam tidak ldapat lebih rendah dari 4ºC.

4ºC

Efek Penambahan Garam



• Densitas air bertambah; air tawar berada

diatas air laut.

• Titik bekunya berkurang/menurun (lebih kecil

dari 0º) atau bisa mencapai -2ºC di kutub

selatan.

• Suhu dimana densitas air maksimum

berkurang (lebih kecil dari 4ºC).





Pertemuan ke II

Sifat-Sifat Fisis Air Laut



Parameter utama

suhu salinitas

Massa air laut

Gerakan air laut

densitas

tekanan

Sifat-Sifat Fisis Air Laut (2)



Distribusi spasial(horisontal n

vertikal)

Temporal

(harian, musim

dan tahunan)

( )

Suhu Air Laut



• Ditinjau dari distribusi sifat-sifat fisis atau kimiawinya

secara umum : berlapis (stratified)

• Distribusi sifat-sifat fisis air laut umumnya zonal

(tidak banyak perubahan dalam sifat-sifat air padaarah barat-timur.

• Peta distribusi suhu secara horisontal, akan dilihat

isoterm membentang secara zonal.

• Distribusi suhu horisontal << distribusi suhu dalam

arah meridional (utara-selatan).

Distribusi Suhu Air Laut



Secara vertikal

Lapisan Homogen

(mixed layer)

Termoklin Deeplayer

Lapisan air laut berdasarkan profil

vertikal temperatur



60ºS 60ºN40 20 0 20 40

Mixed Layer

Termocline

Deep Layer

vertikal temperatur

(Safwan Hadi, 2002)

Mengapa mixed layer di daerah ekuator lebihtipis dibanding di lintang menengah ?



tipis dibanding di lintang menengah ?

Mixed layer

(wel l m ixed)

Angin dan

gelombang turbulensi

Lapisan atas air

Kekuatan

angin

Continue…



Lintang menengah

Musim dingin

Angin besar4 musim di lintang

Perbedaan tekanan

Udara sangat besar

Kekuatan

Angin

>>

Mixed

Layer

Lebih

tebal

Continue…



Ekuator

Angin tidak

Begitu

kuat

2 musim di ekuator

Perbedaan tekanan

Udara tidak begitu besar

Kekuatan

Angin

<<Mixed

Layer

Lebih

tipis

TERMOKLIN



TºC

h (m)

TºC

h (m)

Mixed layer

termoklin

Distribusi suhu vertikal tanpa angin Distribusi suhu vertikal jika ada angin

Perubahan suhu atau pengurangan

panas terhadap kedalaman

Deep Layer



50-200 m

1000-1500 m

termoklin

Z (m)

TºC

Profil vertikal suhu air laut

Perubahan suhu air laut

sangat lambat karena

suplai panas dari lapisanatas sudah berkurang

Lintang MenengahTermoklinmusiman



Mixed layer dan

termoklin

MUSIM

Termoklinpermanen



TºC

Z (m)

10 14

Musim

semi

Musim panas

Termoklin

musiman

Termoklin

permanen

Profil vertikal suhu air laut dengan memperhatikan musim

Pengaruh dari garam-garam yang larutdi dalam air laut



• Kapasitas panas air berkurang 4 %

Untuk menaikkan suhu 1 gr air laut di sekitar 1ºC

hanya diperlukan 0,96 cal.

• Garam-garam yang larut mengganggu jaringankerja (network ) dari ikatan hidrogen di dalam air

yang mengakibatkan titik beku air laut lebih kecil

dari titik beku air murni (<0ºC)

misal : air laut dengan S=35% mempunyai titik beku

-1,91ºC.

Pengaruh dari garam-garam yang larutdi dalam air laut (2)



( )

• Garam-garam yang larut di dalam air laut

cenderung menarik molekul air sehingga air

laut lebih lambat menguap daripada air tawar.

• Tekanan osmosis bertambah dengan

bertambahnya salinitas.

Sifat koligatifSifat bervariasi

Terhadap



gTerhadap

salinitas

Garam-garam larutDalam air

Unsur-unsur

Komponen minor

+

Trace elemen1 %

Unsur-unsur

Komponen utama

99%

Konsentrasi komponen utama

pembentuk air laut



pembentuk air laut

Ion-ion utama Konsentrasi (‰) Chlor (Cl-) 18,98

Natrium (Na+) 10,55

Sulfat (SO42-) 2,649Magnesium (Mg2+) 1,272

Calcium (Ca2+) 0,400

Potasium (K+

) 0,380Bicarbonat (HCO3-) 0,140

Jumlah 34,377

Komponen Minor



• Brom (Br) = 65 ppm

• Boron (B) = 8 ppm

• Strontium (Sr) = 4 ppm

• Silika (Si) = 3 ppm

• Fluor (F) = 1 ppm

Trace Elemen



• Nitrogen (N) = 280 ppb

• Lithium (Li) = 124 ppb

• Jod (J) = 60 ppb

• Pospor (P) = 30 ppb

• Mercury (Hg) = 0,03 ppb

• Timah (Pb) = 0,04 ppb

• Aluminium (Al) = 2 ppb

• Mangan (Mn) = 2 ppb

• Seng (Zn) = 10 ppb

• Besi (Fe) = 6 ppb

• Emas (Au) = 4.10-5

ppb

Pertumbuhan

pytoplankton

Sumber dari garam-garam yanglarut dalam air



• Proses pelapukan (weathering ) dari batu-

batuan (rock ).

• Gas-gas yang keluar dari punggung

samudera (MOR) dan gunung api bawah

laut yang meliputi : karbondioksida,

belerang, sulfur, fluorine, nitrogen dan uap

air



Excess

Volatiles

Cl -

gas-gas yang keluar

didasar

laut

Na+

weathering

Aturan Komposisi Konstan



• Perbandingan unsur-unsur utamanya tetap(konstan).

• Contoh : ingin ditentukan

konsentrasi K+ pada suatuperarian dengan S = 36‰, diketahui konsentrasiK+ pada S = 34,4 ‰adalah 0,38 ‰ (tabel).

Jawab :

Konsentrasi K+ diperaiarandengan S = 36 ‰ adalah0,011 x 36 ‰ = 0,390 ‰

011036

0110

434

380

,

,

,

,

ppm

K i Konsentras

Total Salinitas

K i Konsentras

Distribusi Salinitas



Distribusi horisontal

- Penguapan (evaporasi)

- Curah hujan (presipitasi)

- Run off

- Pencairan es

Minimum ekuator

Maksimum di sub

tropis

Ke arah kutub

berkurang

Maksimum di area

angin pasat E >> P

Minimim P >> E

Distribusi suhu horisontal (2)



Variasi

Salinitas terhadap

lintang

S = S (E,P), E = Evaporasi

P = Presipitasi

Hubungan

Empiris salinitasdan E dan P

S ( ‰) = 34,6 + 0,0175 (E -P)



N2040 0 20 40 60

E < P

E > PE > P

Distribusi zonal salinitas

salinitas

33

34

35

36

S

60

Distribusi vertikal



• Tidak dapat dinyatakan secara sederhana

seperti distribusi vertikal suhu.

• Densitas air laut yang merupakan faktor

penentu kestabilan kolom air.

• Range salinitas di laut lepas : 35-37 (ppm).

• Salinitas rendah terdapat dekat pantai

dimana input air sungai banyak dan daerah

kutub dimana terjadi pencairan es.



Laut tengah ~ 39 ™

Laut merah 41™

Atlantik utara 35,5™

Samudera pasifik

Samudera hindia

~35,2™

Pasifik utara 34,2™

S (‰)

Profil halocline pada distribusi vertikalsalinitas



S (‰)

Z (m)

500

1000

halocline

3433.5 34.5 35

Z (m)

S (‰)

33.5 34 34.5 35

500

1000

halocline



• Variasi tahunan dari salinitas di open ocean <

0,5™..

• Daerah-daerah dengan variasi tahunan dari

presipitasi yang besar seperti pasifik utara,teluk Benggala memiliki variasi tahunan

salinitas yang besar.

• Variasi harian dari salinitas sangat kecil.



• Distribusi vertikal dari salinitas di bawahpermukaan sangat dipengaruhi oleh pencampuranmassa air.

• Untuk kondisi-kondisi lokal tertentu aturankomposisi yang konstan tidak berlaku.

1. Daerah estuari (muara sungai) : karena pengaruh air sungai total garamyang larut kecil sehingga rasio antara unsur utama yang larut dengansalinitas total berbeda dengan yang di laut terbuka.

2. Di Fjord dimana terdapat dua lapisan massa air denganlapisan bawah

yang relatif stagnan akibat pertukaran massa air dengan laut lepasdihambat oleh sebuah sill. O2 minim mikroorganisme di lapisandalam menggunakan S04

2- pengganti O2.



Open ocean Fjord

Air tawar hasil pencairan es

Sill

Air asin

O2 minimum kondisi

anaerobik kandungan O2 = 0



3. Di daerah pemekaran samudera, daerah ini

banyak input dari gas-gas vulkanik termasuk Cl,

4. Didalam sedimen dasar laut, reaksi dengan

sedimen dapat menambah konsentrasi unsur-unsur di dalam air laut.

5. Di perairan dangkal yang mendapatan pemanasan

yang kuat, akibat reaksi kimia dan atau biologi

bisa mengendapkan Ca2+ sehingga rasio Ca2+ /salinitas total berbeda dengan laut terbuka.



A. Cara KlasikCara kimia

Sainitas ditentukan dari konsentrasi Chlor (Chlorinitas) didalam sampel air laut dengan cara titrasi menggunakan perak

nitrat (AgNO3).Salinitas ditentukan dari hubungan empiris :

S (™) = 1,80655 x Cl (™)

Ketelitian : ± 0,02™

Sampai tahun 1955 hubungan empiris masih digunakan.



B. Cara ModernCara fisika.

Salinitas Konduktivitas air laut

Kapasitas air laut untuk menghantarkan arus listrik

Suhu dan salinitasAlat ukur : salinometer

Ketelitian : ± 0,003™

CTD Conductivity, temperature and depth



Tahun 1960 salinitas kesepakatan internasionaldidasarkan pada :

Konsentrasi larutan KCl standar adalah 3,24356™

std KCl tas Konduktivi

laut air tas Konduktivi K



Hubungan empiris dari salinitas sebagai fungsi dari R padasuhu 15ºC dan tekanan 1 atm (R.15) adalah :

S = 0,0080-0,1692.R151/2 + 25,3851.R15 +

14,0941.R153/2 – 7,0261.R152 + 0,7081.R155/2

Satuan S psu ( practical salinity unit ) satuan salinitas

praktis yang setara dengan ™.Bila R15 =1 diperoleh S = 35,0 psu≈35 ™



Out gassingPelapukan

Batuan kerak

bumi

bertambah

Air laut

bertambah

Asin ???

Air lautBerada pada

Kesetimbangan

kima

Laju penambahan

ion kedalam air laut=

Pengurangan ion-ion

dari dalam laut

Berapa lama unsur-unsur yang larut di

dalam air laut



laut daritersebut zat n pengurangadan penambahan Laju

laut air dalamditerlarut zat total JumlahTinggal Waktu

T.W.F Bart, 1952

Waktu tinggal komponen utamapembentuk air laut



Unsur yang larut Waktu tinggal

(Tahun)

Chlor (Cl-) 100 Juta

Sodium (Na+) 68 Juta

Magnesium

(Mg2+)

13 Juta

Potasium (K+) 12 Juta

Sulfat (SO42-) 11 Juta

Unsur yang larut Waktu tinggal

(Tahun)



(Tahun)

Calsium (Ca2-

) 1 Juta

Carbonat (CO32-) 110.000

Silika (Si) 20.000

Air (H2O) 3.500

Mangan (Mn) 1.300

Aluminium (Al) 600

Besi (Fe) 200



Tekanan

Air lautp = -ρgz decibar

1 dbar = 10-1 bar

105 dyne/cm2



• 1 bar = 1 tekanan atmosfer• p = -ρgz

• P = gr/cm3.cm/det2 = gr cm/det2.1/cm2 = dyne/cm2 = dbar

Contoh : Ingin ditentukan tekanan air pada kedalaman 1meter.

Maka :p = -ρgz

ρ = 1,035 gr/cm3

g = 980 cm/det

z = -100 cm

Maka p = -(1,035gr/cm3) x 980 cm/det2 x (-100 cm)= 101430 gr cm/cm2det2 = 101430 dyne/cm2

= 1,01430 dbar ≈ 1 dbar



• Ahli oseanografi satuan internasional (SI)

Tekanan

p = -ρgz

p = [kg/m3] [m/det2] [m]

= [kg m/det2m2]

= [N/m2] = [Pa]



• Pascal satuan SI

• Tekanan air laut dapat didekati sebagai

p = -10 z Pa

g = 9,8 m/det2ρ = 1035 kg/m31

ρg = 1035 kg/m3 x 9,8 m/det2 = 10143 kg/m2det2

p = -ρgz = -10143 kg/m2det2 z N/m P = -10143 z Pap = -1,0143 x 104 z = -104 z



• Densitas air laut adalah fungsi dari salinitas, suhu dantekanan (kedalaman)

• ρ = ρ(S,T,P)

• Densitas >> salinitas >, suhu < dan p >.

• Lapisan permukaan perubahan densitas salinitas dan suhuair laut.

• Lapisan dalam perubahan tekanan.

• Suhu dan salinitas densitas kecil 1,020-1,030 gr/cm3.

• Tekanan efeknya besar permukaan, ρ = 1,028 gr/cm3,di kedalaman 5000 m densitas air laut = 1,151 gr/cm3.



• Satuan densitas = [gr/cm3] atau [kg/m3].

• Densitas air laut > 1 gr/cm3 tetapi tidak

pernah melampaui 1,1 gr/cm3.

• Parameter sigma densitas



• Pergerakan massa air secara vertikal danhorisontal sehingga menujukeseimbangannya.

• Gerakan air yang sangat luas yang terjadi diseluruh lautan dunia.

• Arus jg merupakan gerakan mengalir suatumassa air yang dikarenakan tiupan angin atau

perbedaan densitas atau pergerakangelombang panjang.



• Arah angin• Perbedaan tekanan air

• Gaya Coriolis

• Arus ekman• Perbedaan densitas air laut

• Topografi dasar laut

• Arus permukaan

• Upwelling• Downwelling



• Bentuk topografi dasar lautan dan pulau-pulaudisekitarnya.

Beberapa sistem lautan utama di dunia dibatasi oleh

massa daratan dari 3 sisi dan satu sisi oleh arus equatorial counter di sisi yang keempat.

Batas-batas ini menghasilkan sistem aliran yang

hampir tertutup dan cenderung membuat aliran

mengarah kedalam suatu bentuk bulatan.



• Gaya Coriolis dan Arus Ekman

Gaya coriolis mempengaruhi aliran massa air.

Timbul akibat pengaruh rotasi bumi.

Membelokkan arah mereka dari arah yang lurus. Timbulnya perubahan-perubahan arah arus yang

kompleks susunannya yang terjadi sesuai dengan

semakin dalamnya kedalaman suatu perairan.



• Perbedaan densitas

Menyebabkan aliran massa dari air laut yang

dalam di daerah kutub selatan dan kutub

utara ke arah daerah tropik

Arus Angin



Penyebab

Terjadinya

Ekman

Arus

TermohalineDensitas dan

gravitasi

Arus pasut Pasut

Arus

geostropik Gradien tekanan

horisontal

Wind driven

current Pola Pergerakanangin



Kedalaman

Arus Permukaan

Arus Dalam



• Densitas air laut bertambah dari ekuatormenuju lintang tinggi.

• Densitas > dari 22 di dekat ekuator menjadi

26 di 50º dan 27 di lintang 60º.• Diluar 60º densitas sedikit berkurang.



• Umumnya densitas air laut berambah terhadapkedalaman.

• Air yang ringan berada di atas (permukaan) dan airyang berat berada di lapisan dalam.

• Densitas di laut tidak bertambah secara seragam.• Ekuator dan tropis suatu lapisan yang

densitasnya seragam.

• Di bawah lapisan ini terdapat suatu lapisan dimana

densitas bertambah dengan cepat terhadapkedalaman Lapisan pinoklin.



• Di bawah pinoklin densitas bertambahsecara perlahan terhadap kedalaman.

• Lintang tinggi densitas bertambah secara

perlahan dengan kedalaman.• Lintang tinggi densitas lapisan permukaan

tidak jauh berbeda dengan densitas di

lapisan dalam.



• Di lintang tinggi densitas lapisan permukaantidak jauh berbeda dengan densitas di

lapisan.

• Lapisan permukaan = 27,5, h > 2000 m ,densitas = 27,9 perbedaan yang kecil.

• Lapisan pinoklin di lintang tinggi tidak senyata

di ekuator dan tropis.



• Stabilitas kolom air laju perubahan densitasterhadap kedalaman;

E = Stabilitas

dz

d

E

1

Densitas >> E > 0 Kolom air stabil0

dz

d



• Kondisi stabil menghalangi gerakan vertikalmassa air.

• Air dengan densitas tertentu diangkat ke level

dengan densitas yang lebih ringan akan kembali ke

posisi semula akibat gaya apung (bouancy)

lebih ringan daripada massa air sekitarnya.

• Lapisan pinoklin atau termoklin lapisan yang

sangat stabil gerak vertikal massa air umumnyahorisontal.



0

dz

d Densitas < kedalaman E <0 Kolom

Air tidak

stabil

Air yang

beratBerada di

atas air yangringan

Gerakan

vertikalmassa air



0dz

d Densitas tidak

berubah

terhadap

kedalaman

E = 0 Kolom air

netral

Stabilitas laju perubahan densitas terhadap kedalaman

dz

d E

1

)( 11 x 103 dz d E 110

3

Kedalaman Tho t E Tipe stabil



(m)

0 26,42 -400 x 10-5 Tidak stabil

-10 26,38 -100 x 10-8 Tidak stabil

-50 26,34 480 x 10-8 Stabil

-100 26,58 0 Netral

-200 26,58

Hubungan antara Salinitas dan Suhu



• Parameter-parameter diukur : suhu, salinitas,kandungan O2 dan kandungan zat hara

(nutrien) : fosfat, nitrat, silikat.

• Penggambaran perairan distribusi suhudan salinitas terhadap kedalaman

karakteristik suatu perairan berubah

dengan waktu.

Hubungan antara Salinitas dan Suhu(2)



Distribusi

Suhu dan

Salinitas

Musim

Dingin

Musim panas

Berbeda

Musim

Hujan

Musim

Kemarau







UNIK

Tiap-tiap

Perairan

berbeda



• Mengecek apakah data suhu dan salinitas yangdidapatkan dari lapangan dapat dipercaya atau

tidak.

• Mengidentifikasi massa air dan menentukan proses

pencampuran.

• Melihat kestabilan kolom air.

• Melacak gerakan massa air dengan cara

membandingkan beberapa diagram T-S dari suatuperairan.



• Kurva T-S yang diplotberupa kurva yang

smooth.

• Bila tidak smooth,

maka data tersebut

salah atau tidak baik.

T (ºC)

S (‰)



T ºC

S ‰

Kurva T-S yang tidak smooth



IdentifikasiMassa

Air

Antartic Bottom

Water

-0,5 ºC - 0 ºC

34,6 - 34,7 ‰

Antartic Intermediate

Water

2 ºC - 4 ºC

34,9 - 35 ‰

North Antartic

Deep Water

3 ºC - 4 ºC

34,2 – 34,3 ‰

Melacak



Gerakan massaair

Sill

Atlantik

Dingin Hangat dan berat

Laut Tengah

-100 m

-1500 m

SPANYOL



SELAT

GIBLARTAR

AFRIKA

St.1

St.2

Beberapa Istilah



• Water type (tipe air ) : mempunyai satu hargaT dan satu harga S.

contoh : air laut Tengah dan Atlantic Bottom

Water• Water Mass (massa air) : mempunyai range n

salinitas dan suhu tertentu.

Identifikasi proses percampuran darikurva T-S



• Kurva T-S memotong kurva tho t dalam arahpertambahan tho t kolom air stabil.

• Kurva T-S sejajar tho t kolom air stabil

netral.• Kurva T-S memotong kurva tho t dalam arah

pengurangan harga tho t kolom air tidak

stabil.

Kurva T-S untuk identifikasi massa aircampuran?



• T dan S adalah sifat air yang konservatif.• Sifat-sifat air laut konservatif hanya berubah akibat

proses-proses yang terjadi di batas laut dan didalam laut.

• Perubahan terjadi akibat pencampuran massa airyang mempunyai karakteristik T dan S berbeda.

• Massa air memperoleh sifat-sifatnya di permukaan bergerak menjauhi sumbernya dan bercampur

dengan massa air yang lain yang berbedakarakteristiknya.



• Akibat pencampuran T dan S dari massa airakan berubah.

• Diagram T-S bisa dilihat besarnya

pencampuran yang terjadi dan menentukanporsi atau presentasi dari massa air yang

bercampur.

Mi lk d i i d T d S b b d



• Misalkan dua tipe air dengan T dan S yang berbedabercampur membentuk massa air dengan T-S yangtertentu.

• Pencampuran dua tipe air digambarkan dengan

suatu garis lurus dalam diagram T-S.• Massa air yang terbentuk oleh pencampuran akan

terletak pada garis lurus tersebut.

• Ingin diketahui berapa besar porsi (persentasi) dari

dua tipe air dalam membentuk massa air tertentulewat proses percampuran.

T t b l b h d i h d



• Tanpa turbulen perubahannya dari suhu dansalinitas dapat menghasilkan pencampuran

akibat proses difusi molekuler .

• Air hangat dan asin berada diatas air dingintetapi kuranga asin transfer panas dan

transfer garam (hangat dingin, asin

kurang asin) proses difusi molekuler .



Difusi panas Difusi garam /

difusi ganda

Salt Fingering



Salt

Finger

= difusi garam

= Transfer panas

Ilustrasi difusi garam dan difusi pada proses salt fingering

Dif i l bih t d i d dif i



• Difusi panas lebih cepat daripada difusigaram.

• Proses double diffusion pertama kali diamati

di bawah aliran keluar dari laut Tengahmemasuki Lautan Antartik Utara.

Pencampuran di Daerah Konvergensi

D h k i d h t d



• Daerah konvergensi : daerah pertemuan duaarus atau lebih.

• Di daerah pertemuan ini massa air akan turun

(sinking ).

Documents

Geofisika Kelautan_Nia Maharani, S.si, M.si