modul iv osfis

5/12/2018 modul iv osfis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/modul-iv-osfis 1/14

PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA

MODUL IV

ARUS PERMUKAAN DAN SIRKULASI LAUT

I. TUJUAN

Adapun tujuan dari praktikum modul arus permukaan dan sirkulasi laut ini

diharapkan praktikan dapat :

1. Memahami, mengerti serta membedakan antara arus pasut dan arus residu.

2. Menggambarkan penentuan sistem koordinat yang akan digunakan dalam

perhitungan.

3. Memahami dan mengerti metode pengukuran, pengolahan data, serta

analisisnya untuk penelitian tentang arus permukaan.

4. Memahami pola sirkulasi arus permukaan laut global didunia maupun di

Indonesia, beserta mekanisme terbentuknya, sifat dan karakteristiknya.

II. TEORI DASAR

II.1 Definisi Arus

Arus dan sirkulasi merupakan suatu sistem gerakan massa air laut ke arah

vertikal maupun horizontal yang membangkitkan adanya keseimbangan distribusi

massa dan temperatur.

Satriyo>>Selvi>>Kidung



Gerakan-gerakan tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor dominan seperti

pasang, surut, angin dan perbedaan densitas. Berdasarkan faktor penyebab

terjadinya, macam-macam arus antara lain adalah arus geostropik, arus Ekman,

arus antitropik, dll.

Dalam mempelajari arus kita juga mengenal spiral Ekman dan transport

Ekman. Fenomena spiral Ekman ini terjadi apabila angin berhembus didekat

permukaan laut (atau danau) menyebabkan arus permukaan dan diikuti dengan

pola arus dibawahnya berbentuk spiral. Rata-rata dari gerakan massa air laut

terhadap kedalaman tersebut dinamakan transport Ekman.

Arus laut secara umum digambarkan dalam bentuk skematik sebagai berikut:

II.1.1 Arus Pasut

Arus pasut adalah pergerakan massa air laut secara horizontal yang

dihubungkan dengan naik turunnya permukaan air laut. Arus pasang surut ini

disebabkan oleh adanya fenomena pasang surut air laut. Pada waktu pasang

surut disuatu perairan, maka arus laut akan bergerak menuju arah pasang,

sebaliknya arus bergerak dari daerah yang mengalami pasang pada saat

surut. Arus pasut akan mengalami perubahan pergerakan pada saat elevasi

maksimum maupun minimum.


Arus

ARUS UMUM

Arus Pasut

Harian Ganda

Arus Angin

ARUS PASUT

ArusArus Pasut

Campuran

ARUS RESIDU

Arus Pasut

Harian Tunggal

Arus Dasar

Arus



Gerakan arus pasut ada dua tipe, yaitu gerak rotasi dan gerak yang

berubah arah (belok). Dilaut lepas, gerak arus pasut adalah gerak rotasi yang

berbentuk ellips, dimana arah rotasi adalah searah dengan putaran jarum jam

di BBU dan berlawanan arah dengan jarum jam di BBS.

II.1.2 Arus Residu

Arus residu adalah kolom air rata-rata yang telah melalui current meter

pada suatu periode waktu tertentu. Data pengolahan arus residu dapat kita

analisis penyebab dominan terjadinya arus residu, dengan melihat bagaimana

periode ulang dari magnitudenya atau bentuk siklus dari arus pembentuknya.

Diagram vektor dinamik adalah suatu metode analisis dari arus residu

yang menggunakan data yang dihasilkan dari current meter yaitu dengan

menghitung panjang kolom air yang melewati current meter. Metode ini

digunakan untuk mendapatkan kecepatan rata-rata dan transport volume air

rata-rata dengan perhitungan komponen-komponen arus residu secara

sistematis maupun pengeplotan dengan vektor dinamik. Ini digambarkan

secara geometris oleh suatu tanda panah yang mempunyai panjang

sebanding dengan magnitude kecepatan arusnya dan arah yang tepat dengan

arus tersebut.

Arus residu sendiri itu dibagi menjadi beberapa macam, yaitu

1. Arus Tetap, merupakan arus yang selalu ada walaupun pada perairan

tersebut tidak terjadi hembusan angin ataupun pasang surut.arus tetap ini

terbagi atas dua macam, yaitu arus konveksi dan arus dasar.

2. Arus Gradien atau arus geostropik, merupakan arus yang ditinjau karena

adanya kemiringan (slope) bidang isobar dengan bidang datar. Arus

geostropik ini bergerak pada bagian interior laut (daerah yang jauh dari

permukaan dua dasar laut) dan tidak dipengaruhi oleh adanya gaya

gesekan, baik gesekan dasar maupun gesekan angin di permukaan.

3. Arus Angin atau biasa disebut dengan arus Ekman, merupakan arus

dilapisan permukaan yang ditimbulkan oleh angin.




II.2 Metode Pengukuran Arus

II.2.1 Pengukuran Arus Metode Lagrange

Pengukuran arus dengan metode Lagrange yang kita lakukan pada

prinsipnya adalah mengikuti jejak partikel air laut yang digerakkan oleh arus.

Peralatan pengukur yang diperlukan berupa pelampung dan alat penentu

arah seperti Theodolit/Plane Table. Pengukuran biasanya dilakukan dari dua

tempat dipantai yang berbeda posisinya sudah diketahui, sementara itu

pelampung dilepaskan ditengah laut. Untuk interval waktu tertentu posisi

pelampung diukur dari kedua tempat tersebut sehingga pergerakannya

dapat diamati dan dicatat.

II.2.2 Pengukuran Arus Metode Euler

Pada dasarnya pengukuran arus memberikan informasi mengenai

medan kecepatan disetiap tempat dilaut. Bila kita ingin melakukan analisis

dengan metode Euler maka yang akan kita lakukan adalah menempatkan

alat pengukur kecepatan dan arah arus (Current Meter). Current Meter dapat

diletakkan pada kedalaman dan posisi tertentu untuk mencatat arah dan

kecepatan arus dilaut yang akan kita amati. Apabila data-data pengukuran

diseluruh titik dalam daerah yang akan kita tinjau kita plot kedalam peta

maka akan didapatkan pola sebaran arus pada saat tertentu.

III. ALAT DAN BAHAN

A. Alat Pengukuran

1. Current meter: pada prinsipnya current meter ini merupakan alat yang dilengkapi

baling-baling, kumparan dan skala penunjuk kecepatan dimana setelah alat

diturunkan baling-balilng mulai berputar, ekor menggerakan badan alat kearah

sesuai dengan datangnya arus. Besar nilai arus biasa dibaca pada skala

penunjuk yang ada diatas kapal survey.

2. Kompas: digunakan untuk menentukan arah arus yang mana penentuannya

berdasarkan arah/posisi current meter.




3. Pelampung, yang diberi hambatan /resisten body untuk pengukuran arus.

4. Theodolit/Plane Table: alat untuk mengukur sudut dan arah.

5. Stop Watch/jam: digunakan untuk penentuan selang waktu yang digunakan

dalam pengamatan.

B. Alat Pengolahan Data

Tabel data arus

Peta arus

Busur derajat

Penggaris

Jangka

IV. TUGAS PENDAHULUAN

Tugas pendahuluan diberikan pada saat sebelum praktikum.


Kalkir/kertas roti

Spidol/pensil warna

Kalkulator

Alat tulis

Diktat dan referensi yang lain



V. TUGAS PRAKTIKUM

A. Pengukuran arus dengan metode Lagrange

Dari hasil pengukuran dilapangan diperoleh data primer yang akan diolah lebih

lanjut. Dari pengamatan arus didapat data berupa sudut pada kedua theodolittersebut dan waktu yang akan diolah untuk mendapatkan posisi pelampung dan

kecepatan arus.

Adapun langkah-langkah pengolahan data arus adalah sebagai berikut:

1. Penentuan sistem koordinat yang akan digunakan dalam perhitungan (lihat

gambar dibawah ini)

A : Posisi theodolit A UA : Arah 00 menurut theodolit A




B : Posisi theodolit B UB : Arah 00 menurut theodolit B

U : Arah utara magnetis αAB : Sudut Azimuth AB

P : Posisi pelampung yang dilepaskan

2. Menghitung sudut a (sudut antara AB dan AP)

A = sudut pengamatan AB – αA

3. Menghitung sudut b (sudut antara AB dan BP)

B = αB - sudut pengamatan BA

4. Menghitung Azimuth AP

Azimuth AP = azimuth AB – A

5. Menghitung azimuth BP

Azimuth BP = azimuth AB + 180 + B

6. Menghitung jarak antara theodolit A dengan pelampung (AP)

AP/sin b = AB/sin(p)

sehingga

AP = AB (sinB)/sin(p)




7. Menghitung jarak antara theodolit B dengan pelampung (BP)

BP = AB sin(a)/sin(p)

8. Menentukan posisi pelampung pada sumbu X dari theodolit A (XP1)

XP1 = XA + (AP sin ((azimuth AP)*3,14/180))

9. Menentukan posisi pelampung pada sumbu Y dari theodolit A (YP1)

YP1 = YA + (AP cos ((azimuth AP)*3,14/180))

10. Menentukan posisi pelampung pada sumbu X pada theodolit B (XP2)

XP2 = XB + (BP sin ((azimuth BP)*3,14/180))

11.Menentukan posisi pelampung pada sumbu Y pada theodolit B (YP2)

YP2 = YB + (BP cos ((azimuth BP)*3,14/180))

12. Menentukan posisi fix pelampung pada sumbu X (XP)

XP = (XP1 + XP2)/2

13. Menentukan posisi fix pelampung pada sb. Y (YP)

YP = (YP1 + YP2)/2

14. Menentukan selisih jarak dalam arah sumbu X (DEL X)

DEL X = XP (pada posisi I+1 pelampung) – XP (pada posisi I pelampung)




15. Menentukan selisih jarak dalam arah sumbu Y (DEL Y)

DEL Y = YP (pada posisi I+1 pelampung) – YP (pada posisi I pelampung)

16. Menentukan komponen kecepatan dalam arah x (u)

u = DEL-X / DEL-T

Dimana DEL-T adalah selang waktu pembacaan posisi pelampung (30s)

17. Menentukan komponen kecepatan dalam arah y (v)

v = DEL-Y / DEL-T

18. Menentukan magnitude kecepatan arus (speed)

Speed = (u2 + v2)½

19. Menentukan arah dari magnitude kecepatan arus dengan menggunakan

prinsip kwadran system koordinat kartesian.

Mula-mula kita tentukan terlebih dahulu sudut β dengan menggunakan

rumus:

β = arctan (u/v)*180/3,14

Setelah sudut b diperoleh maka ditentukan arah dari speed tersebut yaitu:

Jika u > 0 dan v > 0, maka arah = β - KW 1

Jika u > 0 dan v < 0, maka arah = 180 – β KW 2

Jika u < 0 dan v < 0, maka arah = 180 + β KW 3




Jika u < 0 dan v > 0, maka arah = 360 – β KW4

20. Pengeplotan hasil kedalam peta

Hasil yang diplotkan kedalam peta adalah koordinat titik XP dan YP,

sehinggga dapat diperoleh gambaran pola arusnya.

B. Pengamatan Arus Metode Euler

Pengukuran arus dengan menggunakan current meter ini menghasilkan data

sebagai berikut (salah satu contoh data):

Dari data diatas dilakukan pengolahan data dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1. Untuk masing-masing tangga kita gambarkan vektor-vektor kecepatan arus

untuk masing-masing kedalaman, dimana besar vektor menunjukkan besar

kecepatan dalam cm/detik dan arah vektor menunjukkan arah terhadap arah

utara (00) dengan arah searah jarum jam.

2. Dalam praktikum ini kedalaman pengukuran diklasifikasikan kedalam tiga

golongan, yaitu:

• Kedalaman 1 : 0,2 h



Dimana h adalah kedalaman perairan.

3. Tentukan resultan dari vektor plot kecepatan arus tersebut.




C. Analisis Hubungan dengan Arus Permukaan

Untuk menganalisis hubungan ini dengan arus permukaan, kita buat vektor plot

kecepatan angin dari data yang diberikan. Langkah-langkah pengolahan datanya

adalah sebagai berikut:

1. Untuk masing-masing tanggal kita gambarkan vektor-vektor kecepatan angin

(seperti pada point B).

2. Untuk data kecepatan angin dilakukan konservasi satuan dari knot menjadi

cm/detik. 1 knot = 44.703 cm/detik.

3. Tentukan resultan dari vektor plot kecepatan angin.

4. Lakukan interpretasi pengaruh angin terhadap pergerakan arus dengan

bertambahnya kedalaman (bandingkan dengan point B dan C).

D. Arus Residu, Arus Pasut

1. Arus Residu

Dalam praktikum ini akan dianalisis arus residu untuk mengetahui pengaruh

arus yang dominan membentuk arus residu tersebut.

Adapun cara pengolahan datanya adalah sebagai berikut:

a. Menghitung dan Membuat tabel

no T(s) ΔT(s) V(m/s) Arah(deg) D Vx Vy Dx Dy A B R Ф kwadra




Dimana :

T : waktu total pengamatan

ΔT : interval waktu antara dua pembacaan

V : kecepatan arus

D : jarak = V x ΔT

(perpanjangan kolom air yang melalui current meter selama waktu antara

dua pembacaan)

Vx : kecepatan arah Timur – Barat = V sinФ

Vy : kecepatan arah Utara – Selatan = V cos Ф

Dx : jarak dalam arah Timur – Barat = D sin Ф

Dy : jarak dalam arah Utara – Selatan = D cos Ф

A = Vx – Vrx

B = Vy – Vry

b. Menghitung perpindahan arah X dan Y

∑ Dx = Dx1 + Dx2 +……………..+ Dxn

∑ Dy = Dy1 + Dy2 +……………..+ Dyn

∑ Vx = Vx1 + Vx2 +……………..+ Vxn

∑ Vy = Vy1 + Vy2 +……………..+ Vyn




c. Menghitung perpindahan residu dan menentukan magnitude kecepatan

arus residu.

@ Perpindahan residu = [(∑ Dx)2 + (∑ Dy)2]2

@ Dengan mistar dikalikan skalanya

@ Dengan rumus : Kecepatan arus residu =

d. Untuk analisisnya, gambarkan juga vektor plotnya, dalam diagram

dengan variabel East West South North.

2. Arus Pasut

a. Menghitung komponen arus pasut (R):

R = (A2 - B2)1/2

b. Menghitung arah komponen pasut

Ф = Arctan (A/B)

c. Gambarkan komponen pasut dengan vektor plot kecepatan komponen

pasut dalam diagram E-W-S-N. dengan ketentuan sebagai berikut:

Jika A > 0 dan B > 0, maka plot di kwadran 1

Jika A < 0 dan B > 0, maka plot di kwadran 2

Jika A < 0 dan B < 0, maka plot di kwadran 3

Jika A > 0 dan B < 0, maka plot di kwadran 4

d. Dari hasil plot tersebut buat ellips


Waktu total

perpindahan residux 60 x 60



VI. ANALISIS

1. Dari hasil yang diperoleh dari data dengan menggunakan metode Lagrange dan

Euler, antara lain mengenai pola lintasan pelampung, plot vektor kecepatan arus,

spiral ekman, dsb.

2. Analisis hasil pengolahan data arus residu, antara lain mengenai hasil

perhitungan matematis dan grafis vektor arus setiap saat dan vektor arus residu

serta hubungannya dengan pola pasang surut setempat.

3. Analisis arus regional Indonesia dari tiap peta yang telah diberikan, antara lain

mengenai pola arus secara umum dan ditempat-tempat tertentu serta

hubungannya dengan pola angin monsoon.

4. Analisis arus global dunia dari peta yang telah diberikan, antara lain mengenai

arus-arus yang terkenal, posisi/tempat, temperature laut relative, kecepatan

relative, penyebabnya, pengaruh terhadap iklim daerah sekitar, dsb.

VII. KESIMPULAN

Sesuaikan hasil dari pengolahan data dan analisis terhadap teori dasar yang ada.

VIII. REFERENSI

Hadi, S. 1992. Arus Laut. Laboratorium Oseanografi, Jurusan Geofisika dan

Meteorologi, ITB.

Ningsih, N.S. 2002. Oseanografi Fisika. ITB. Bandung.

Hutabarat, Sahala, dan M. Evans, Stewart. 1984.Pengantar Oseanografi. UI Press.

Jakarta.


Documents

modul iv osfis