suhu, salinitas, densitas

TUGAS PENDAHULUAN

MODUL 1 : SUHU, SALINITAS, DENSITAS

PRAKTIKUM OSEANOGRAFI FISIKA

NAMA             : DANAR PRASETYO UTOMO

NIM                 : 26020110141024

PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011

TUGAS PENDAHULUAN MODUL I

TOPIK I.1. PENGOLAHAN MANUAL DATA SUHU, SALINITAS, DAN DENSITAS

1. Jelaskan metode dan prinsip kerja pengukuran temperature dan konduktivitas di laut dengan menggunakan CTD (Conductivity, Temperature and Depth Profiler) ! Sertakan gambar alatnya !

Jawab :

CTD (Conductivity Temperature Depth) adalah instrumen yang digunakan untuk mengukur karakteristik air seperti suhu, salinitas, tekanan, kedalaman, dan densitas. Secara umum, sistem CTD terdiri dari unit masukan data, sistem pengolahan, dan unit luaran. Unit masukan data terdiri dari sensor CTD, rosette, botol sampel, kabel koneksi dll. Sensor berfungsi untuk mengukur parameter karakteristik fisik air laut yang terdiri dari sensor tekanan, temperatur, dan konduktivitas. Unit pengolah terdiri dari sebuah unit pengontrol CTDS (CTD Sensor) dan komputer yang dilengkapi perangkat lunak. Unit pengontrol berfungsi sebagai pengolah sinyal CTD, penampil hasil pengukuran serta pengubah sinyal analog ke digital. CTD mengontrol setiap kegiatan akusisi dan pengambilan sampel serta kalibrasi. Setiap penekanan tombol fungsi sesuai padamenu, maka printer akan mencetak posisi, kedalaman, salinitas, konduktifitas dan temperatur sehingga kronologis kegiatan pengoprasian CTD dapat terekam.CTD memiliki tiga sensor utama, yakni sensor tekanan, sensor temperatur, dan sensor untuk mengetahui daya hantar listrik air laut (konduktivitas).a. Sensor Tekanan, sensor tekanan merupakan sensor yang memanfaatkan hubungan langsung antara tekanan dan kedalaman. Sensor ini terdirai dari tahanan yang berbentuk seperti jembatan wheat srone kemudian dinamakan strain gauge. Strain gauge merupakan alat resistansi yang berubah ketika mendapat tekanan, Tahanan ini akanmemegang peranan ketika mendapat gaya dalam bentuk fisika seperti tekanan, beban (berat), arus dll. b. Sensor Temperatur. Sensor temperatur adalah sensor yang berpengaruh terhadap suatu hambatan, dalam bentuk termistor. Termistor (tahanan termal) merupakan alat semikonduktor yang berperan sebagai tahanan dengan besar koefisien tehanan temperatur yang tinggi dan biasanya bernilai negative. Alat ini terbuat dari campuran Oksida-Oksida logam yang diendapkan seperti mangan, nikel, kobalt dll. c. Sensor Konduktifitas, sensor konduktifitas merupakan sensor yang mendeteksi adanya nilai daya hantar listrik di suatu perairan. Sensor ini merupakan sensor yang terdiri dari tabung berongga dan empat buah terminal elektroda platina-rhodium di belakang sisinya. Sebagai sensor yang melewati nilaikonduktifitas maka rata-rata hasil proses dalam pengukuran akan melewati nilai rendah (low passfliter). Sensor ini akan mulai mengukur ketika alat telah bergerak masuk kedalam air sampai pada posisi yang diinginkan. Sebenarnya sensor ini mengukur nilai konduktifitas untuk mengetahui nilai salinitas atau kadar garam di sebuah perairan secara tidak langsung.

Prinsip Kerja :

Pada prinsipnya teknik pengukuran pada CTD ini adalah untuk mengarahkan sinyal dan mendapatkan sinyal dari sensor yang menditeksi suatu besaran, kemudian mendapatkan data dari metode multiplexer dan pengkodean (decode), kemudian memecah data dengan metode enkoder untuk di transfer ke serial data stream dengan dikirimkan ke kontrolunit via cabel.CTD diturunkan ke kolom perairan dengan menggunakan winch disertai seperangkat kabel elektrik secara perlahan hingga ke lapisan dekat dasar kemudian ditarik kembali ke permukaan. CTD memiliki tiga sensor utama, yakni sensor tekanan, sensor temperatur, dan sensor untuk mengetahui daya hantar listrik air laut (konduktivitas). Pengukuran tekanan pada CTD menggunakan strain gauge pressure monitor atau quartz crystal.

Tekanan akan dicatat dalam desibar kemudian tekanan dikonversi menjadi kedalamandalam meter. Sensor temperatur yang terdapat pada CTD menggunakan thermistor, termometer platinum atau kombinasi keduanya. Sel induktif yang terdapat dalam CTD digunakan sebagaisensor salinitas. Pengukuran data tercatat dalam bentuk data digital. Data tersebut tersimpandalam CTD dan ditransfer ke komputer setelah CTD diangkat dari perairan atau transfer datadapat dilakukan secara kontinu selama perangkat perantara (interface) dari CTD ke komputer tersambung.

CTD diletakan pada kerangka Rosette. Kemudian probe dihubungkan dengan kabel elektrik yang ada kerangka Rosette. Berat dari kerangka Rosette tersebut sekitar 25 Kg dan menghabiskan panjang kabel sekitar 5 meter untuk mengikat probe ke lengan-lengan kerangka. Setelah semua perangkat di pasang, akan lebih baik jika kita memeriksa keseimbangan peralatan, jika dipastikan fix maka kita dapat mulai memasukan CTD kedalam laut.

Langkah-langkahnya sebagai berikut :

1.    Mulai dengan program akusisi data dan dilengkapi profil untuk mengidentifikasi data. Siapkan peralatan yang akan digunakan dan letakkan botol sesuai dengan prosedur paemasangan.

2.    Setelah kerangka (Rosette) diletakan pada posisinya dan CTD (Probe atau rangkaian sensor yang sudah di Set) diletakan di dalamnya, maka instrumen ini akan ke sisi (pinggir) kapal, lalu dihubungkan kabel-kabek interkoneksinya maka instrumen tersebut siap diturunkan.

3.    Setelah CTD siap untuk diturunkan maka kontrol unit di set untuk kondidi ON. Ketika kontrol unit sedang dipersiapkan maka instrumen (Rosette dan Probe) dapat diturunkan pelan-pelan mendekati permukaan air.

4.    CTD mulai diturunkan kedalam air secara pelan-pelan, dan pada saat inilah rangkaian Probe dan kontrol unit saling berhubungan untuk merekam data dalam benntuk sinyal analog pada tipe recorder. Pada saat ini juga prosedur akusisi dimulai dan kerangka Rosette pada CTD diturunkan dengan kecepatan tertentu sampai pada kedalaman yang diinginkan.

5.    Pada saat CTD probe diturunkan maka pengiriman data ke kontrol unit juga di mulai. Perhatikan data yang di dapat dan keaadaan kece[atan penurunannya.

6.    Setelah mendapatkan data yang diinginkan maka stop penerimaan data dari Probe. Berhentikan juga perekaman data pada recorder. Kemudian dapat ditarik ke permukaan air, dengan catatan tidak ada lagi data yang di kirim oleh CTD dan dipastikan OFF.

7.    Setelah unit data akusisi di-Offkan dan instrument diletakan di atas kapal maka tekan End of Profile data dan diberhentikan akusisi program. Data yang di dapat bisa langsung disambungkan ke personal Computer atau direkam oleh Tipe Recorder.

8.    Proses pengambilan data selesai (Wyrtki, K. 1961).

Gambar alatnya :

   

2. Dari no 1. Jelaskan bagaimana nilai salinitas dan densitas ditentukan dari CTD !

Jawab :

Definisi salinitas ditinjau kembali ketika tekhnik untuk menentukan salinitas dari pengukuran konduktivitas, temperatur dan tekanan dikembangkan. Sejak tahun 1978, didefinisikan suatu satuan baru yaitu Practical Salinity Scale (Skala Salinitas Praktis) dengan simbol S, sebagai rasio dari konduktivitas.

Salinitas praktis dari suatu sampel air laut ditetapkan sebagai rasio dari konduktivitas listrik (K) sampel air laut pada temperatur 15^oC dan tekanan satu standar atmosfer terhadap larutan kalium klorida (KCl), dimana bagian massa KCl adalah 0,0324356 pada temperatur dan tekanan yang sama. Rumus dari definisi ini adalah:

S = 0.0080 - 0.1692 K^1/2 + 25.3853 K + 14.0941 K^3/2 - 7.0261 K² + 2.7081 K^5/2

Dari penggunaan definisi baru ini, dimana salinitas dinyatakan sebagai rasio, maka satuan ^o/_oo tidak lagi berlaku, nilai 35^o/_oo berkaitan dengan nilai 35 dalam satuan praktis. Beberapa oseanografer menggunakan satuan "psu" dalam menuliskan harga salinitas, yang merupakan singkatan dari "practical salinity unit". Karena salinitas praktis adalah rasio, maka sebenarnya ia tidak memiliki satuan, jadi penggunaan satuan "psu" sebenarnya tidak mengandung makna apapun dan tidak diperlukan. Pada kebanyakan peralatan yang ada saat ini, pengukuran harga salinitas dilakukan berdasarkan pada hasil pengukuran konduktivitas.

Salinitas di daerah subpolar (yaitu daerah di atas daerah subtropis hingga mendekati kutub) rendah di permukaan dan bertambah secara tetap (monotonik) terhadap kedalaman. Di daerah subtropis (atau semi tropis, yaitu daerah antara 23,5^o - 40^oLU atau 23,5^o - 40^oLS), salinitas di permukaan lebih besar daripada di kedalaman akibat besarnya evaporasi (penguapan). Di kedalaman sekitar 500 sampai 1000 meter harga salinitasnya rendah dan kembali bertambah secara monotonik terhadap kedalaman. Sementara itu, di daerah tropis salinitas di permukaan lebih rendah daripada di kedalaman akibatnya tingginya presipitasi (curah hujan).

Densitas merupakan salah satu parameter terpenting dalam mempelajari dinamika laut. Perbedaan densitas yang kecil secara horisontal (misalnya akibat perbedaan pemanasan di permukaan) dapat menghasilkan arus laut yang sangat kuat. Oleh karena itu penentuan densitas merupakan hal yang sangat penting dalam oseanografi. Lambang yang digunakan untuk menyatakan densitas adalah ? (rho).

Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water):

P = p (T,S,p)

Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, ? dinyatakan dalam g cm-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran yang lebih besar, menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalam oC, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm-3 dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m-3 dalam Persamaan Keadaan Internasional.

Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m-3 sedangkan pada air tawar 1000 kg m-3. Para oseanografer biasanya menggunakan lambang pt (huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana pt = ? - 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan p). Densitas rata-rata air laut adalah pt = 25. Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: pt berubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1oC, S 0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m (Prager, Ellen J, and Sylvia A. Earle, 2000).

3. Jelaskan apa yang Anda ketahui tentang suhu potensial dan suhu insitu !

Jawab :

Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur insitu (selanjutnya disebut sebagai temperatur saja) dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 10. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -20 s.d. 35°C.

Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Jadi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah (jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam), maka temperatur potensial (yang dihitung pada tekanan permukaan) akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya.

Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0°C = 273,16K. Perubahan 10°C sama dengan perubahan 1K.

Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus Q = densitas energi panas specifik*temperatur (temperatur dalam satuan Kelvin). Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas (dalam mks) adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt (Joule/detik). Aliran (fluks) energi panas dinyatakan dalam Watt/meter2 (energi per detik per satuan luas) (Robert H. Stewart, 2008).

4. Gambar dan jelaskan profil temperature terhadap kedalaman (penjelasan berikut lapisan-lapisannya) !

Jawab :

Suhu menurun secara teratur sesuai dengan kedalaman. Semakin dalam suhu akan semakin rendah atau dingin. Hal ini diakibatkan karena kurangnya intensitas matahari yang masuk kedalam perairan. Pada kedalaman melebihi 1000 meter suhu air relatif konstan dan berkisar antara 2°C – 4°C. Suhu mengalami perubahan secara perlahan-lahan dari daerah pantai menuju laut lepas. Umumnya suhu di pantai lebih tinggi dari daerah laut karena daratan lebih mudah menyerap panas matahari sedangkan laut tidak mudah mengubah suhu bila suhu lingkungan tidak berubah. Di daerah lepas pantai suhunya rendah dan stabil. Lapisan permukaan hingga kedalaman 200 meter cenderung hangat, hal ini dikarenakan sinar matahari yang banyak diserap oleh permukaan. Sedangkan pada kedalaman 200-1000 meter suhu turun secara mendadak yang membentuk sebuah kurva dengan lereng yang tajam. Pada kedalaman melebihi 1000 meter suhu air laut relatif konstan dan biasanya berkisar antara 2-4°C.
Faktor yang mempengaruhi suhu permukaan laut adalah letak ketinggian dari permukaan laut (Altituted), intensitas cahaya matahari yang diterima, musim, cuaca, kedalaman air, sirkulasi udara, dan penutupan awan (Hutabarat dan Evans, 1986).

·            Well-mixed surface layer(10- 500 m) merupakan lapisan yang hangat di bagian teratas dimana pada lapisan ini gradient suhu berubah secara perlahan. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan epilimnion.

·            Thermocline, lapisan transisi (500 - 1000 m) merupakan lapisan dimana gradient suhu berubah secara cepat sehingga terjadi perubahan suhu yang sangat mencolok. Pada lapisan termoklin ini memiliki ciri gradien suhu yaitu perubahan suhu terhadap kedalaman sebesar 0.1ºC untuk setiap pertambahan kedalaman satu meter.

·            Deep layer (lapisan yang relatif homogen dan dingin (> 1000 m) merupakan lapisan terbawah yaitu lapisan dimana suhu air rendah bahkan relative konstan yaitu sebesar 4^oC. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan hipilimnion (Hutabarat dan Evans, 1986).

5. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi ketebalan masing-masing lapisan untuk temperature yaitu mixed layer, termoklin dan deep layer !

Jawab :

·         Letak ketinggian dari permukaan laut dan kedalaman : Suhu akan menurun secara teratur sesuai dengan kedalaman. Hal ini disebabkan karena pengaruh intensitas cahaya matahari yang masuk ke dalam air yang menyebabkan semakin dalam suatu perairan suhunya pun semakin rendah. Dan pada suhu melebihi 1000 meter suhu air relative konstan yaitu 2°C– 4°C. Berdasarkan perubahan suhu itulah, sehingga suhu di dalam laut memiliki wilayah sebaran secara vertikal (menegak) yang membagi lapisannya menjadi tiga bagian yaitu Mix Layer, Thermocline dan Deep Layer.

Lapisan Mix Layer merupakan lapisan yang hangat di bagian teratas dimana pada lapisan ini gradient suhu berubah secara perlahan. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan epilimnion.

Lapisan thermocline merupakan lapisan dimana gradient suhu berubah secara cepat sehingga terjadi perubahan suhu yang sangat mencolok. Pada lapisan termoklin ini memiliki ciri gradien suhu yaitu perubahan suhu terhadap kedalaman sebesar 0.1ºC untuk setiap pertambahan kedalaman satu meter (Nontji,1987).

Lapisan deep layer yang merupakan lapisan terbawah yaitu lapisan dimana suhu air rendah bahkan relative konstan yaitu sebesar 4°C. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan hipilimnion. Menurut Lukas and Lindstrom (1991), kedalaman setiap lapisan di dalam kolom perairan dapat diketahui dengan melihat perubahan gradien suhu dari permukaan sampai lapisan dalam. Lapisan permukaan tercampur merupakan lapisan dengan gradien suhu tidak lebih dari 0,03 °C/m (Wyrtki, 1961), sedangkan kedalaman lapisan termoklin dalam suatu perairan didefinisikan sebagai suatu kedalaman atau posisi dimana gradien suhu lebih dari 0,1 °C/m (Ross, 1970).

·         Intensitas cahaya matahari : Cahaya matahari berperan penting terhadap suhu air laut. Wilayah permukaan memiliki suhu yang lebih tinggi di bandingkan di bagian dalam. Karena wilayah permukaan lebih banyak terkena sinar matahari dibandingkan bagian dalam perairan lautnya.Cahaya matahari dapat masuk hingga kedalaman 200 sampai 1000 meter. Hal ini ditandai oleh hangatnya suhu air pada kedalaman 200 meter dan pada kedalaman antara 200 sampai 1000 meter, suhu air pun berubah secara drastis.

·         Presipitasi dan evaporasi : Presipitasi terjadi di laut melalui curah hujan yang dapat menurunkan suhu permukaan laut, sedangkan evaporasi dapat meningkatkan suhu permukaan akibat adanya aliran bahang dari udara ke lapisan permukaan perairan.

·         Kecepatan angin dan sirkulasi udara : Menurut McPhaden and Hayes (1991), adveksi vertikal dan entrainment dapat mengakibatkan perubahan terhadap kandungan bahang dan suhu pada lapisan permukaan. Kedua faktor tersebut bila dikombinasi dengan faktor angin yang bekerja pada suatu periode tertentu dapat mengakibatkan terjadinya upwelling. Upwelling menyebabkan suhu lapisan permukaan tercampur menjadi lebih rendah. Pada umumnya pergerakan massa air disebabkan oleh angin. Angin yang berhembus dengan kencang dapat mengakibatkan terjadinya percampuran massa air pada lapisan atas yang mengakibatkan sebaran suhu menjadi homogen (Ilahude, A.G. 1999).

6. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi penyebaran temperatur secara horisontal !

Jawab :

Faktor-faktor yang mempenagruhi suhu permukaan air laut dan suhu udara ialah keseimbangnan kalor dan keseimbangan masa air di lapisan permukaan laut. Faktor meteorologi yang mengatur keseimbangan ialah curah hujan, penguapan, sedang surut, sebaliknya jika arus pasut menuju kearah darat, maka arus sungai akan dihambat, dengan hasil salinitas lebih tinggi akan mengalir dibawahnya arus sungai yang selalu mengarah kearah laut dan bersalinitas rendah sekali (freshwater).

Pola distribusi suhu permukaan laut dapat digunakan untuk mengidentifikasi parameter-parameter laut seperti arus laut, umbalan air (upwelling) dan front. Proses umbalan air (upwelling) akan membawa massa air yang kaya akan zat hara yang akan meningkatkan produktivitas perairan sehingga mendukung proses kehidupan di laut. Daerah front suhu dan umbalan air (upwelling) merupakan daerah potensial perikanan. Front di lautan menunjukkan suatu batas antara dua tipe massa air yang berbeda dalam hal suhu dan/ atau salinitas, bahkan kerapatan yang mempunyai gradien suhu yang kuat. Front yang terbentuk mempunyai produktiviatas yang tinggi karena merupakan perangkap bagi zat hara dari kedua massa air yang bertemu sehingga merupakan feeding ground  bagi ikan pelagis (Laevastu dan Hela, 1970).

            Faktor-faktor yang mempengaruhi :

·         Letak ketinggian dari permukaan laut dan kedalaman : Suhu akan menurun secara teratur sesuai dengan kedalaman. Hal ini disebabkan karena pengaruh intensitas cahaya matahari yang masuk ke dalam air yang menyebabkan semakin dalam suatu perairan suhunya pun semakin rendah. Dan pada suhu melebihi 1000 meter suhu air relative konstan yaitu 2°C – 4°C. Berdasarkan perubahan suhu itulah, sehingga suhu di dalam laut memiliki wilayah sebaran secara vertikal (menegak) yang membagi lapisannya menjadi tiga bagian yaitu Mix Layer, Thermocline dan Deep Layer.

·         Intensitas cahaya matahari : Cahaya matahari berperan penting terhadap suhu air laut. Wilayah permukaan memiliki suhu yang lebih tinggi di bandingkan di bagian dalam. Hal ini disebabkan karena wilayah permukaan lebih banyak terkena sinar matahari dibandingkan bagian dalam perairan.Cahaya matahari dapat masuk hingga kedalaman 200 sampai 1000 meter. Hal ini ditandai oleh masih hangatnya suhu air pada kedalaman 200 meter dan pada kedalaman antara 200 sampai 1000 meter, suhu air pun berubah secara drastis.

·         Presipitasi dan evaporasi : Presipitasi terjadi di laut melalui curah hujan yang dapat menurunkan suhu permukaan laut, sedangkan evaporasi dapat meningkatkan suhu permukaan akibat adanya aliran bahang dari udara ke lapisan permukaan perairan. Menurut McPhaden and Hayes (1991), evaporasi dapat meningkatkan suhu kira-kira sebesar 0,1°C pada lapisan permukaan hingga kedalaman 10 m dan hanya kira-kira 0,12°C pada kedalaman 10 – 75 m.

·         Kecepatan angin dan sirkulasi udara : Menurut McPhaden and Hayes (1991), adveksi vertikal dan entrainment dapat mengakibatkan perubahan terhadap kandungan bahang dan suhu pada lapisan permukaan. Kedua faktor tersebut bila dikombinasi dengan faktor angin yang bekerja pada suatu periode tertentu dapat mengakibatkan terjadinya upwelling. Upwelling menyebabkan suhu lapisan permukaan tercampur menjadi lebih rendah. Pada umumnya pergerakan massa air disebabkan oleh angin. Angin yang berhembus dengan kencang dapat mengakibatkan terjadinya percampuran massa air pada lapisan atas yang mengakibatkan sebaran suhu menjadi homogeny (Dwivedi, R.M, 2000).

7. Jelaskan apa yang Anda ketahui tentang konduktivitas dan salinitas ! jelaskan pula hubungan dari kedua parameter tersebut !

Jawab :

Konduktivitas : Konduktivitas air laut bergantung pada jumlah ion-ion terlarut per volumenya dan mobilitas ion-ion tersebut. Satuannya adalah mS/cm (milli-Siemens per centimeter). Konduktivitas bertambah dengan jumlah yang sama dengan bertambahnya salinitas sebesar 0,01, temperatur sebesar 0,01 dan kedalaman sebesar 20 meter. Secara umum, faktor yang paling dominan dalam perubahan konduktivitas di laut adalah temperatur.

Salinitas : jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, adalah susah untuk mengukur salinitas di laut, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida (Cl). Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida.

Salinitas ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah total dalam gram bahan-bahan terlarut dalam satu kilogram air laut jika semua karbonat dirubah menjadi oksida, semua bromida dan yodium dirubah menjadi klorida dan semua bahan-bahan organik dioksidasi. Selanjutnya hubungan antara salinitas dan klorida ditentukan melalui suatu rangkaian pengukuran dasar laboratorium berdasarkan pada sampel air laut di seluruh dunia dan dinyatakan sebagai:

S (‰) = 0.03 + 1.805 Cl (‰) (1902)Lambang o/oo (dibaca per mil) adalah bagian per seribu. Kandungan garam 3,5% sebanding dengan 35‰ atau 35 gram garam di dalam satu kilogram air laut.

Hubungan antara keduanya : Salinitas Berdasarkan Konduktivitas Pada saat yang sama diadopsi, ahli kelautan telah mulai menggunakan meter untuk mengukur salinitas konduktivitas. Meter sangat tepat dan relatif mudah digunakan dibandingkan dengan teknik kimia digunakan untuk mengukur chlorinity. Akibatnya, Panel juga merekomendasikan Bersama salinitas yang berkaitan dengan konduktivitas air laut menggunakan:

S = - 0,089 96 + 28,297 29 29R₁₅ + 12,808 32R²₁₅

-10,678 69R³₁₅ + 5,986 24R⁴₁₅-1,323 11R⁵₁₅                

R₁₅ = C (S, 15, 0) / C (35, 15, 0)                                           
di mana C (S, 15, 0) adalah konduktivitas sampel air laut pada 15 °C dan atmosfer tekanan, memiliki salinitas S berasal dari (6,4), dan C (35, 15, 0) adalah konduktivitas standar air laut "Copenhagen". Millero (1996) poin bahwa (6,3) bukan definisi baru tentang salinitas, itu hanya memberikan chlorinity sebagai fungsi konduktivitas air laut relatif terhadap air laut standar.

Salinitas Praktis Skala 1978 Pada awal 1970-an, konduktivitas akurat meter dapat dikerahkan dari kapal untuk mengukur konduktivitas di kedalaman. Para perlu mengevaluasi kembali skala salinitas dipimpin Panel Bersama untuk merekomendasikan pada tahun 1981 (Jpots, 1981; Lewis, 1980) bahwa salinitas didefinisikan dengan menggunakan konduktivitas saja, pemutusan hubungan dengan chlorinity. Semua sampel air dengan konduktivitas yang sama rasio memiliki salinitas yang sama meskipun chlorinity mereka mungkin berbeda.

S = 0,0080 - 0.1692K^{1 / 2}₁₅ + 25.3851K₁₅ + 14.0941K^{3 / 2}₁₅

- 7.0261K²₁₅ + 2.7081K^{5 / 2}₁₅                                                             
K₁₅ = C (S, 15, 0) / C (KCl, 15, 0)                                                     
2 ≤ S ≤ 42

di mana C (S, 15, 0) adalah konduktivitas sampel air laut pada suhu 14,996 ◦ C pada Skala Suhu Internasional 1990 (nya-90, lihat § 6.2) dan tekanan atmosfer standar 101 325 Pa C (KCl, 15, 0) adalah konduktivitas dari larutan standar kalium klorida (KCl) pada suhu 15 °C dan standar atmosfer tekanan. Solusi KCl standar berisi massa 32,435 6 gram KCl dalam massa 1.000 000 kg solusi. Millero (1996: 72) dan Lewis (1980) memberikan persamaan untuk menghitung salinitas pada tekanan lain dan suhu.

Hubungan antara konduktivitas dan salinitas memiliki akurasi sekitar ± 0,003 salinitas. Kesalahan yang sangat kecil yang disebabkan oleh variasi konstituen seperti SiO2 yang menyebabkan perubahan kecil dalam kepadatan tapi tidak ada perubahan dalam konduktivitas

(Goetz, P. W, 1986).

8. Gambar dan jelaskan profil salinitas terhadap kedalaman (penjelasan berikut lapisan-lapisannya) !

Jawab :

Sebaran menegak dan melintang suhu ditunjukkan pada Gambar 7 dan 8. Kedua gambar memperlihatkan adanya perbedaan pola pelapisan suhu pada kedua waktu pengukuran. Dari sebaran suhu pada Musim Barat pada kedua transek terlihat lapisan permukaan tercampur yang relatif tipis. Sementara pada Musim Timur, lapisan homogen lebih tebal. Sebaran suhu pada lapisan dalam di bawah lapisan termoklin memperlihatkan pola yang hampir sama pada kedua waktu pengukuran, terutama mulai dari kedalaman 400 m ke bawah (dari isotermal 9 ^oC ke bawah). Perbedaan suhu permukaan antara kedua waktu pengamatan tidak terlalu besar yakni suhu pada Januari 2004 lebih tinggi 0,43 ^oC dari suhu pada Juni 2005. Namun lebih lebih tebalnya lapisan permukaan tercampur dan sedikit lebih dingin pada Juni 2005 diperkirakan karena Angin Muson Tenggara yang mulai bertiup bulan Juni lebih kuat mencampur massa lapisan permukaan dibanding Angin Muson Barat Daya yang bertiup bulan Januari di Selat Lombok. Kemungkinan lain adalah pada bulan Juni 2005 aliran ke selatan dengan membawa massa air dari Laut Flores lebih kuat dibading aliran bulan Januari (Wyrtki, 1961). Sebagai akibatnya, lapisan permukaan cenderung akan lebih tebal. Bertiupnya Angin Muson Tenggara yang umumnya membawa udara yang dingin akan mendinginkan suhu permukaan laut. Salinitas di lapisan permukaan(sampai sekitar 100m) yang lebih rendah pada Musim Timur dibanding Musim Barat mengindikasikan dua hal. Indikasi pertama adalahMusim Timur, massa air dari Laut Flores sudah mulai masuk ke Selat Lombok. Akan tetapi massa air tersebut diperkirakan masih merupakan sisa massa air dari Laut Jawa yang pada Musim Barat sebelumnya bergerak ke timur memasuki Laut Flores. Massa air Laut Jawa pada Musim Barat mempunyai salinitas yang rendah akibat presipitasi dan masukan air tawar dari sungai di Indonesia bagian barat (Wyrtki, 1961).

9. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi ketebalan masing-masing lapisan untuk salinitas yaitu mixed layer/homohalin, haloklin dan deep layer !

Jawab :

Faktor – faktor yang mempengaruhi salinitas

·         Penguapan, makin besar tingkat penguapan air laut di suatu wilayah, maka salinitasnya tinggi dan sebaliknya pada daerah yang rendah tingkat penguapan air lautnya, maka daerah itu rendah kadar garamnya.

·         Curah hujan, makin besar/banyak curah hujan di suatu wilayah laut maka salinitas air laut itu akan rendah dan sebaliknya makin sedikit/kecil curah hujan yang turun salinitas akan tinggi. Banyak sedikitnya sungai yang bermuara di laut tersebut, makin banyak sungai yang bermuara ke laut tersebut maka salinitas laut tersebut akan rendah, dan sebaliknya makin sedikit sungai yang bermuara ke laut tersebut maka salinitasnya akan tinggi (Nontji, A.2007).

Lapisan Mix Layer merupakan lapisan yang hangat di bagian teratas dimana pada lapisan ini gradient suhu berubah secara perlahan. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan epilimnion.

Holocline adalah kemerosotan dibabkan penurunan salinitas dalam badan air.

Deep layer (lapisan yang relatif homogen dan dingin (> 1000 m) merupakan lapisan terbawah yaitu lapisan dimana suhu air rendah bahkan relative konstan yaitu sebesar 4^oC. Lapisan ini juga biasa disebut lapisan hipilimnion (Goetz, P. W, 1986).

10. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi penyebaran salinitas secara horisontal !

Jawab :

Sebaran salinitas di laut dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti pola sirkulasi air, penguapan, curah hujan, aliran sungai. Perairan estuaria atau daerah sekitar kuala dapat mempunyai struktur salinitas yang kompleks, karena selain merupakan pertemuan antara air tawar yang relatif lebih ringan  dan air laut yang lebih berat, juga pengadukan air sangat menentukan. Beberapa kemungkinan ditunjukkan secara diagramatis pada gambar 1. Pertama adalah perairan dengan stratifikasi salinitas yang sangat kuat, terjadi di mana air tawar merupakan lapisan yang tipis di permukaan sedangkan di bawahnya terdapat air laut. Ini bisa ditemukan di depan muara sungai yang alirannya kuat sedangkan pengaruh pasang-surut kecil. Nelayan atau pelaut di pantai Sumatra yang dalam keadaan darurat kehabisan air tawar kadang-kadang masih dapat menyiduk air tawar di lapisan tipis teratas dengan menggunakan piring, bila berada di depan muara sungai besar.

Kedua, adalah perairan dengan stratifikasi sedang. Ini terjadi karena adanya gerak pasang-surut yang menyebabkan terjadinya pengadukan pada kolom air hingga terjadi pertukaran air secara vertikal. Di permukaan, air cenderung mengalir keluar sedangkan air laut merayap masuk dari bawah. Antara keduanya terjadi percampuran. Akibatnya garis isohalin (=garis yang menghubungkan salinitas yang sama) mempunyai arah yang condong ke luar. Keadaan semacam ini juaga bisa dijumpai di beberapa perairan estuaria di Sumatra (Nontji, A.2007).

11. Jelaskan apa yang Anda ketahui tentang densitas !

Jawab :

Densitas merupakan salah satu parameter terpenting dalam mempelajari dinamika laut. Perbedaan densitas yang kecil secara horisontal (misalnya akibat perbedaan pemanasan di permukaan) dapat menghasilkan arus laut yang sangat kuat. Oleh karena itu penentuan densitas merupakan hal yang sangat penting dalam oseanografi. Lambang yang digunakan untuk menyatakan densitas adalah ρ (rho). Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water) ρ = ρ(T,S,p) Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, ρ dinyatakan dalam g cm-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran yang lebih besar, menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalam °C, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m^-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m^-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm^-3 dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m^-3 dalam Persamaan Keadaan Internasional.

Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m^-3 sedangkan pada air tawar 1000 kg m^-3. Para oseanografer biasanya menggunakan lambang σt (huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana σt = ρ - 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan ρ). Densitas rata-rata air laut adalah σt = 25. Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: σt berubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1°C, S 0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m. Densitas maksimum terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya konveksi panas.

• S < 24.7 : air menjadi dingin hingga dicapai densitas maksimum, kemudian jika air permukaan menjadi lebih ringan (ketika densitas maksimum telah terlewati) pendinginan terjadi hanya pada lapisan campuran akibat angin (wind mixed layer) saja, dimana akhirnya terjadi pembekuan. Di bagian kolam (basin) yang lebih dalam akan dipenuhi oleh air dengan densitas maksimum. • S > 24.7 : konveksi selalu terjadi di keseluruhan badan air. Pendinginan diperlambat akibat adanya sejumlah besar energi panas (heat) yang tersimpan di dalam badan air. Hal ini terjadi karena air mencapai titik bekunya sebelum densitas maksimum tercapai. Seperti halnya pada temperatur, pada densitas juga dikenal parameter densitas potensial yang didefinisikan sebagai densitas parsel air laut yang dibawa secara adiabatis ke level tekanan (Goetz, P. W, 1986).

12. Gambar dan jelaskan profil densitas terhadap kedalaman (penjelasan berikut lapisan-lapisannya) !

Jawab :

Densitas atau kepadatan didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Kadang dalam beberapa kasus densitas juga didefinisikan sebagai berat per satuan volume. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya.

Densitas sangat bepengaruh dalam dinamika air laut. Karena hanya dengan pebedaan densitas kecil pun seperti perbedaan suhu di permukaan laut dapat menghasilkan arus yang sangat kuat. Densitas air laut dipengaruhi oleh temperatur (T), salinitas (S), dan tekanan (p)

Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m3. Densitas maksimum terjadi di atas titik beku sedangkan untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya peristiwa konveksi panas.

* S < 24.7 : air menjadi dingin hingga dicapai densitas maksimum, kemudian jika air permukaan menjadi lebih ringan (ketika densitas maksimum telah terlewati) pendinginan terjadi hanya pada lapisan campuran akibat angin (wind mixed layer) saja, dimana akhirnya terjadi pembekuan. Di bagian kolam (basin) yang lebih dalam akan dipenuhi oleh air dengan densitas maksimum.

* S > 24.7 : konveksi selalu terjadi di keseluruhan badan air. Pendinginan diperlambat akibat adanya sejumlah besar energi panas (heat) yang tersimpan di dalam badan air. Hal ini terjadi karena air mencapai titik bekunya sebelum densitas maksimum tercapai.

Seperti halnya pada temperatur, pada densitas juga dikenal parameterdensitas potensial yang didefinisikan sebagai densitas parsel air laut yang dibawa secara adiabatis ke level tekanan referensi. Densitas air tawar adalah 1000kg/m3. Air laut lebih padat karena terdapat salinitas. Densitas air laut adalah 1027 kg/m3

Perubahan densitas dipengaruhi oleh proses-proses, salah satunya adalah evaporasi (penguapan). Dan terjadinya perubahan suhu yang drastis (thermocline) dan salinitar (Halocline) yang menghasilkan perubahan densitas secara drastis (Pynocline) (Hutabarat dan Evans, 1986).

13. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi ketebalan masing-masing lapisan untuk densitas yaitu mixed layer/, piknoklin dan deep layer !

Jawab :

Densitas merupakan fungsi langsung dari kedalaman laut, serta dipengaruhi juga oleh salinitas, temperatur, dan tekanan. Densitas air laut merupakan jumlah massa air laut per satu satuan volume. Pada umumnya nilai densitas (berkisar antara 1,02 – 1,07 gr/cm3) akan bertambah sesuai dengan bertambahnya salinitas dan tekanan serta berkurangnya temperatur.  Perubahan densitas dapat disebabkan oleh proses-proses :

·         Evaporasi di permukaan laut

·         Massa air pada kedalaman < 100 m sangat dipengaruhi oleh angin dan gelombang, sehingga besarnya densitas relatif homogeny

·         Di bawah lapisan ini terjadi perubahan temperatur yang cukup besar (Thermocline) dan juga salinitas (Halocline),  sehingga menghasilkan pola perubahan densitas yang cukup besar (Pynocline)

·         Di bawah Pynocline hingga ke dasar laut mempunyai densitas yang le
bih padat

Stabilitas air laut dipengaruhi oleh perbedaan densitasnya, yang disebut dengan Sirkulasi Densitas atau Thermohaline. Dalam kegiatan pemeruman (pengukuran kedalaman dengan alat Echosounder), salinitas dan temperatur yang diperoleh dari pengukuran pada interval kedalaman tertentu sangat berguna untuk menentukan :

·         Cepat rambat gelombang akustik

·         Menentukan pembelokan arah perambatan gelombang akustik (refraksi)

Pycnocline adalah kemerosotan disebabkan oleh kuat vertikal kepadatan dalam badan air. Kepadatan atau tekanan di dalam air semakin besar saat kedalaman semakin tinggi (Hutabarat dan Evans, 1986).

14. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi variasi penyebaran densitas secara horisontal !

Jawab :

Distribusi vertikal dan horisontal isoterm umumnya tetap konstan tiap tahunnya. fluktuasi musiman dibatasi pada lapisan permukaan. Diketahui bahwa distribusi ini mewakili suatu bentuk keseimbangan dinamik atau keadaan tunak, karena air laut itu sendiri bergerak secara kontinu.Pergerakannya tidak acak tetapi teratur dalam sistem sirkulasi tiga dimensi yang menunjukkan sedikit variasi bila dirata-ratakan untuk periode beberapa tahun.

Distribusi densitas dalam perairan dapat dilihat melalui stratifikasi densitas secara vertikal di dalam kolom perairan, dan perbedaan secara horisontal yang disebabkan oleh arus. Distribusi densitas berhubungan dengan karakter arus dan daya tenggelam suatu massa air yang berdensitas tinggi pada lapisan permukaan ke kedalaman tertentu. Densitas air laut tergantung pada suhu dan salinitas serta semua proses yang mengakibatkan berubahnya suhu dan salinitas. Densitas permukaan laut berkurang karena ada pemanasan, presipitasi, run off dari daratan serta meningkat jika terjadi evaporasi dan menurunnya suhu permukaan.

Sebaran densitas secara vertikal ditentukan oleh proses percampuran dan pengangkatan massa air. Penyebab utama dari proses tersebut adalah tiupan angin yang kuat. Lukas and Lindstrom (1991), mengatakan bahwa pada tingkat kepercayaan 95 % terlihat adanya hubungan yang positif antara densitas dan suhu dengan kecepatan angin, dimana ada kecenderungan meningkatnya kedalaman lapisan tercampur akibat tiupan angin yang sangat kuat. Secara umum densitas meningkat dengan meningkatnya salinitas, tekanan atau kedalaman, dan menurunnya suhu.

Pada intinya adalah distribusi denstitas ada dua yaitu secara vertikal dan horisontal. Jika vertikal pengaruh denstitas terhadap temperatur/suhu dan salinitas juga tekanan. Bisa ditandai dengan sebuah grafik, dimana tersebut garisnya berada pada posisi vertikal, garisnya dari atas ke bawah. Dan jika horisontal itu adalah pengaruh densitas yang disebabkan oleh faktor lain yaitu arus. jika ditandai dengan grafik, garis grafik ini garisnya adalah dari kiri ke kanan secara horizontal (Hutabarat dan Evans, 1986).

15. Dari table interpolasi berikut, tentukan nilai D jika diketahui nilai A = 19.XYZ dan B = 25.XYZ ! dimana XYZ = tiga digit terakhir NIM Anda!

B A	24.83		26.726
17.8	3.13		4.75
		D
22.45	4.98		6.00

            Jawab :

            19,420 – 17,8 =    x – 3,13

             22,45 – 17,8      4,98 - 3,13

                        1,62     = x – 3,13

                        4,65           1,85

                        2,997   = 4,65 x – 14,5545

                        4,65 x  = 2,997 + 14,5545

                       

        x  = 17,5515

                                          4,65

                                x = 3,774

            19,420 – 17,8 =    y – 4,75

            22,45 – 17, 8      6,00 – 4,75

                        1,62    = y – 4,75

                        4,65          1,25

                        2,025  = 4,65 y - 22,0875

                        4,65 y = 22,0875 + 2,025

                                y = 24,1125

                                         4,65

                                y = 5,1854

           

            25,420 – 24,83  =      D – 3,774

            26,726 – 24,83     5,1854 – 3,774

                        0,59      = D – 3,774

                        1,896         1,4114

                        0,8327   = 1,896 D – 7,155

                        1,895 D  = 7,9877

                                  D  = 4,21