Pendahuluan
Dalam Oseanografi, pemahamam mengenai arus menjadi
sangat penting. Dengan memahami pola aliran arus, analisis
mengenai dampak lingkungan yang disebabkan limbah pencemaran, pembangungan atau
perencanaan struktur pantai (pelabuhan), navigasi, perencanaan strukur laut
lepas pantai (offshore), keperluan pelayaran dan perikanan dapat dibangun
atau dirancang dengan baik. Menurut Gross (1990)
arus didefinisikan sebagai mekanisme dan proses dinamika massa air
laut yang terjadi secara terus-menerus dan disebabkan oleh berbagai faktor
eksternal dan internal perairan (Gross, 1990). Arus laut yang terjadi di lautan
luas memiliki karakter yang berbeda di setiap kedalaman. Arus laut yang terjadi
dipermukaan laut umumnya merupakan pergerakan massa air akibat adanya pengaruh
gaya dorong angin sedangkan arus laut yang terjadi di laut dalam dibangkitkan
oleh karena adanya gradien salinitas atau lebih dikenal dengan kemiringan/slope, kerapatan dan suhu perairan.
Tujuan
- Mengetahui
metode-metode pengukuran arus laut.
- Mengetahui
faktor-faktor terjadinya arus laut.
- Mempelajari
proses arus laut.
- Mengetahui cara menghitung kecepatn arus.
Definisi
Arus
Arus merupakan proses pergerakan massa air menuju
kesetimbangan yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air dari
satu tempat ke tempat yang lain. Gerakan tersebut diakibatkan oleh resultan
beberapa gaya yang bekerja pada permukaan, kolom, dan dasar perairan serta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Hasil dari gerakan massa air adalah vektor yang
mempunyai besaran kecepatan dan arah.
Contoh gerakan tersebut seperti gaya coriolis, yaitu
gerakan yang membelokan arah arus dari tenaga bumi. Pembelokkan itu akan
mengarah ke kanan di belahan bumi utara dan mengarah ke kiri di belahan bumi
selatan. Gaya coriolis mengakibatkan adanya aliran gyre yang searah jarum jam
(ke kanan) pada belahan bumi utara sedangkan pada belahan bumi selatan akan
berlawanan dengan arah jarum jam. Perubahan arah arus dari pengaruh angin ke
pengaruh gaya coriolis dikenal dengan spiral ekman (Pond dan Pickard, 1983).
Pengukuran Arus
Gerakan massa air di laut dapat diketahui dengan 3
cara, yaitu pengukuran arus secara insitu, pengukuran arus dengan satelit
altimetri, dan pengukuran arus dengan model hidrodinamika.
Pengukuran
arus secara insitu
Pengukuran arus secara insitu dilakukan dengan menggunakan
berbagai instrumen kelautan. Pengukuran ini dapat dilakukan dengan dua metode,
yaitu metode Lagrangian dan metode Euler.
Metode Lagrarian adalah sebuah metode untuk mengukur
aliran massa air dengan melepas benda apung atau drifter ke laut. Alat pengukur
arus dengan prinsip Lagrangian adalah drifting buoy. Drifting buoy yang telah
dilepas ke dalam perairan akan terhanyut mengikut arah gerak arus pada
kedalaman yang telah diatur, mencatat data real time baik arah mapun kecepatan
arus laut. Alat ini bergerak sesuai dengan pola laut.
Metode Euler adalah sebuah metode pengukuran arus yang
dilakukan pada satu titik tetap pada kurun waktu tertentu. Cara ini biasanya
menggunakan alat yang bernama Current Meter. Berdasarkan sensor kecepatan yang digunakan,
current meter dibagi menjadi dua, yaitu sensor mekanik dan sensor non-mekanik.
Gambar
1. menunjukkan salah satu alat ukur atau drifter yang
ditaruh di laut, pada bagian atas dilengkapi seperangkat elektronik yang mampu
mentranfer data posisi ke stasiun kontrol di darat melalui satelit. Sehingga
secara terus menerus posisinya dapat diplotkan dan akhirnya lintasan arus dapat
diketahui.
Gambar 1.
Salah
satu contoh alat ukur arus dengan menggunakan metode Euler, panel sebelah kiri
merupakan salah satu contoh lintasan arus yang bergerak dari Samudera
Pasifik bergerak memasuki perairan Indonesia.
Cara
lain mengukur arus insitu adalah dengan metode Euler. Pengukuran arus yang
dilakukan pada satu titik tetap pada kurun waktu tertentu. Cara ini biasanya
menggunakan alat yang disebut dengan Current Meter. Salah satu
alat ukur arus dengan metode Euler ditampilkan pada Gamb 2. Pada
alat tersebut dilengkapi dengan sensor suhu, conductivitas untuk mengukur
salinitas, rotor untuk kecepatan dan kompas magnetik untuk menentukan arah.
Gambar 2.
Current
Meter Aandera Type RCM-7
Gambar 3. menunjukkan
salah satu contoh hasil rekaman arus di tiga lapisan kedalaman pada periode 15
April-15 Juni 1997 di perairan lepas pantai Cilacap. Panel (a) paling atas
merupakan stik plot data angin rata-rata harian selama periode
yang sama seperti pengukuran arus. Panel (b) sampai (d) merupakan
vektor arus pada kedalaman 55m, 115m dan 175m. Secara umum kecepatan arus
semakin menurun dengan bertambahnya kedalaman. Panel (e) paling bawah
merupakan plot data salinitas pada lapisan kedalaman 55m (garis utuh), 155m
(garis putus-putus) dan 175m (garis titik). Pada periode 15 Mei dan 10 Juni
nampak perbedaan salinitas yang cukup signifikan, dimana pada lapisan kedalaman
55m salinitas drop menjadi 34,00 psu.
Gambar 3.
Contoh
hasil rekaman mooring dengan alat ukur Current Meter type Aandera
b. Pengukuran
arus dengan satelit altimetri
Satelit altimetri biasa digunakan untuk melihat atau
melakukan observasi terhadap muka laut yang meliputi perubahan fisis dan
aplikasinya dalam analisis gerakan arus permukaan. Pengukuran arus dengan
satelit altimetri menggunakn prinsip penginderaan jauh. Dengan menggunakan
sistem kanal yang terdapat pada sensor satelit, maka satelit altimetri dapat
merekam dan memantau arah pergerakan arus global. Pengukuran arus dengan cara ini harus
memperhatikan aspek-aspek seperti koreksi spasial, geometri, dan lainnya.
Adanya
perkembangan teknologi satelit dewasa ini sangat memungkinkan untuk mengetahui
tinggi muka laut atau topografi muka laut. Salah satu satu satelit yang mampu
untuk membedakan perbedaan tinggi muka laut adalah Topex/Poseidon (Gambar.
4a). Satelit altimetri pada prinsipnya mentransmisikan gelombang
dengan panjang tertentu, kemudian dicatat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh
jarak dari satelit ke permukaan laut dan kembali ke reciever di satelit,
sehingga jarak dari lintasa satelit ke muka laut diketahui. Jarak yang lebih
dekat saat muka laut lebih tinggi akan membutuhkan waktu yang lebih pendek bila
dibandingkan dengan saat muka laut lebih rendah. Gambar.4b menggambarkan
tinggi rendah muka laut dan hasil analisis gerakan massa air permukaan.
(a)
(b)
Gambar 4.
(a)
Satelit Topex-Poseidon, (b) hasil rekaman satelit Topex-Posaidon
Seiring
dengan perkembangan teknologi komputer, para pakar oseanografi fisika
mengembangkan model-model hidrodinamika untuk memprediksi gerak massa air di
laut. Dengan memahami prinsip-prinsip fisika dan dengan alat bantu matematika
dan komputer beberapa permasalahan yang secara analitik sulit dipecahkan dapat
dipecahkan dengan metode numerik. Sampai saat ini banyak sekali model
dikembangkan, misalnya POM (Princeton Ocean Modeling). Bahkan beberapa
institusi kelautan dunia membuat paket-paket model yang bisa di-running dalam
personal komputer berbasis windows, misalnya SMS 8.0 (Surface water
Modelling System). Gambar 5. merupakan
salah satu contoh model arus yang dihasilkan dari program SMS 8.0 dengan
memasukkan data kedalaman, komponen pasang-surut M2, S2, N2. O1 dan K1.
Gambar 5.
Pola arus
di pantai Aceh Timur, hasil simulasi dengan SMS 8.0
Pengukuran
arus dengan model hidrodinamika
Model hidrodinamika adalah pendekatan matematika dan
fisika yang digunakan untuk menentukan arah dan kecepatan dengan menggunakan
beberapa variabel dan peubah. Pendekatan yang digunnakan adalah pendekatan
metode numerik dengan bantuan super komputer, sehingga dengan itu dapat
dilakukan simulasi pola arus suatu perairan pada waktu tertentu dengan
memasukkan beberapa variabel seperti batimetri, pasang surut, angin, dan
lainnya. Penentuan arah dan kecepatan arus lebih teliti akan tetapi dalam
penggunaanya sangat rumit.
Faktor Penyebab Terjadinya Arus
Menurut Piers Chapman (2009) meskipun sistem arus
dunia sangat kompleks tetapi ia menyimpulkan bahwa terdapat dua gaya utama
pembangkit arus laut di bumi yaitu matahari dan rotasi bumi. Matahari mempengaruhi lautan dengan dua cara. Pertama,
matahari memanaskan atmosfer, menciptakan angin, dan menggerakan permukaan laut
melalui gesekan atau friksi. Angin ini cenderung mendorong permukaan air sepanjang
arah hembusan angin di atasnya. Meskipun angin cukup kuat mempengaruhi lapisan
permukaan, pengaruhnya hanya kurang dari 100 meter kedalaman. Kedua, matahari
mengubah kerapatan atau densitas permukaan air lautan secara langsung dengan
mengubah suhu dan atau salinitasnya. Jika air menjadi dingin atau menjadi
lebih asin (garam tinggi) melalui proses evaporasi maka air laut akan menjadi
lebih rapat. Hal ini akan menghasilkan kolom air menjadi tidak stabil, mengakibatkan arus
menjadi fungsi densitas, hal ini juga dikenal dengan sebagai sirkulasi
termohalin (Thermohaline circulation).
Rotasi bumi pun mengakibatkan terjadinya arus melalui
gaya coriolis. Gaya ini menyebabkan air dibelokan menuju kanan pada belahan
bumi utara dan menujukiri pada belahan bumi selatan. Gaya coriolis meningkatkan
kecepatan arus ketika menjauhi ekuator. Menurut Pond dan Pickard (1983) pergerakan potensial
massa air yang menyebabkan timbulnya arus erat yang dipengaruhi oleh dua gaya
utama, yakni gaya primer dan sekunder. Gaya primer yang
menyebabkan gerak adalah gravitasi, wind stress, tekanan
atmosfer, dan seismic. Sedangkan, gaya sekunder yang menimbulkan gerak adalah
gaya coriolis dan dan gesekan (friction). Gross (1990), berpendapat bahwa faktor penyebab
terjadinya arus terdiri dari empat bagian, yaitu gesekan angin, gaya
pasang surut, perbedaan densitas air laut, dan gaya gradien tekanan mendatar,
serta gaya coriolis. Berdasarkan penjelasan diatas, dapat disimpulakan
bahwa arus laut dibangkitkan oleh dua gaya penggerak utama yaitu matahari
sebagai penggerak primer dan rotasi bumi sebagai penggerak skunder
sedangkan faktor lainnya hanyaturunan dari faktor utama.
Jenis-Jenis Arus
Menurut letaknya arus dibedakan menjadi dua yaitu arus
atas (permukaan) dan arus bawah. Arus atas (surface current) adalah arus yang
bergerak dipermukaan laut dan pada umumnya disebabkan oleh angin. Sedangkan
arus bawah adalah arus yang bergerak di bawah permukaan laut biasanya
disebabkan oleh perbedaan densitas.
Menurut Piers Chapman (2009), arus dapat dibedakan
pula menjadi dua golongan besar, yaitu:
- Surface Currents,
arus yang sangat dominan dipengaruhi oleh gaya dorong angin dan pada umumnya
bergerak mengikuti arah rambat angin.
- Deep Currents,
arus laut dengan kedalaman lebih dari 200 meter dimana gaya
penggerak utamanya bukanlah angin melainkan fungsi kerapatan atau
densitas, lebih umum dikenal dengan nama thermohaline.
Sedangkan menurut Gross (1990), klasifikasi arus
berdasarkan gaya yang ditimbulkan, dapat dibagi menjadi empat golongan, yaitu:
1. Arus Eikman, yaitu arus yang disebabkan oleh gesekan angin
dan bergerak membentuk spiral di laut dalam.
2. Arus Pasang Surut,
yaitu arus yang disebabkan oleh adanya gaya pembangkit pasang surut umumnya
benda-benda langit seperti bulan dan matahari.
3. Arus Thermohaline, yaitu arus yang disebabkan oleh
gradien atau kemirinagan atau perbedaan densitas air laut.
4. Arus Geostrofik,
yaitu arus yang disebabkan karena terjadinya kesetimbangan antara gaya gradien
tekanan mendatar dengan gaya coriolis pada dua gradien densitas yang berbeda.
KESIMPULAN
- Arus
merupakan proses pergerakan massa air menuju kesetimbangan yang menyebabkan
perpindahan horizontal dan vertikal massa air.
- Gerakan
massa air di laut dapat diketahui dengan 3 cara, yaitu pengukuran arus secara
insitu, pengukuran arus dengan satelit altimetri, dan pengukuran arus dengan
model hidrodinamika.
- Terdapat
banyak faktor yang dapat menimbulkan terjadinya arus dan perubahannya factor utama disebabkan oleh
panas matahari, angin, dan lain-lain.
Daftar Pustaka
Bernawis, Lamona I. 2000. Temperature and Pressure Responses
on El-Nino 1997 and La-Nina 1998 in Lombok Strait. Proc. The JSPS-DGHE
International Symposium on Fisheries Science in Tropical Area.
Gross,M.G.1990.Oceanography : A View of Earth. Prentice Hall,
Inc. Englewood Cliff. New Jersey.
Pond, S dan G.L Pickard. 1983. Introductory dynamical
Oceanography. Second edition. Pergamon Press. New York.
Gross, M. 1972. Oceanography sixth edition.
New Jersey : Prentice-Hall.Inc.
Pond, S
dan G.L Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography,
2th edition. Pergamon Press.
Open
University Team. 1989. Ocean Circulation. Pergamon Press.
Pinet, P.R. 2000. Invitation to
Oceanography. 2nd Edition. Jones
and Bartlett Publishers. Sudbury, Massachuesetts.