BAB IIHIDROSFER

Tujuan pembelajaran1. Menjelaskan perbedaan siklus pendek, sedang, dan menengah hidrosfer.2. Menjelaskan perbedaan sungai berdasarkan sumber dan debit airnya.3. Menjelaskan hubungan kecepatan dan energi pada aliran sungai kecil.4. Menjelaskan terjadinya banjir pada sungai serta penanggulangannya.5. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan air danau.6. Menjelaskan berbagai sumber polusi air permukaan.7. Menjelaskan karakteristik samudera.

PendahuluanHidrosfer adalah lapisan air yang ada di permukaan bumi. Kata hidrosfer berasal

dari kata hidros yang berarti air dan sphere yang berarti lapisan. Hidrosfer di permukaan bumi meliputi danau, sungai, laut, lautan, salju atau gletser, air tanah dan uap air yang terdapat di lapisan udara. Berdasarkan proses perjalanannya, siklus hidrosfer dapat dibedakan menjadi 3 jenis sebagai berikut:

Gambar 2.1 Siklus hidrosfer

1. Siklus Pendek (Siklus Kecil): air laut menguap menjadi gas, berkondensasi menjadi awan dan hujan yang jatuh laut.

2. Siklus Sedang (Siklus Menengah): air laut menguap menjadi gas, mengkondensasi dan dibawa angin membentuk awan di atas daratan, jatuh sebagai hujan lalu meresap ke tanah, masuk ke sungai dan ke laut lagi.

3. Siklus Besar (Siklus Panjang): air laut menguap menjadi gas kemudian membentuk kristal-kristal es di atas laut, dibawa angin ke daratan (pegunungan) dan jatuh sebagai salju membentuk gletser, masuk ke sungai lalu kembali ke laut.

KeteranganEvaporasi : proses berubahnya zat cair menjadi uap airTranspirasi : air dari tumbuh – tumbuhan melalui pori-pori daun (stomata)Penguapan Evapotranspirasi: kombinasi evaporasi dan transpirasiKondensasi : proses perubahan wujud dari bentuk uap air menjadi titik-titik airInfiltrasi : peresapan air ke dalam tanah melalui pori-pori tanahPresipitasi : segala materi yang dicurahkan dari atmosfer ke permukaan bumi

dalam bentuk cair (hujan) maupun padat (salju)

32

A. SungaiSungai adalah bagian permukaan bumi yang letaknya lebih rendah dari tanah

disekitarnya dan menjadi tempat mengalirnya air tawar menuju ke laut, danau, rawa, atau ke sungai lainnya. Air yang mengalir lewat sungai bisa berasal dari air hujan, bisa berasal dari mata air atau bisa juga berasal dari es yang mengalir (Gletser). Air mengalir bisa ke laut, danau, rawa, sungai lain, atau bisa juga ke sawah-sawah.

Ada bermacam-macam jenis sungai. Berdasarkan sumber airnya sungai dibedakan menjadi tiga macam yaitu: sungai hujan, sungai gletser dan sungai campuran.a. Sungai Hujan, adalah sungai yang airnya berasal dari air hujan atau sumber mata air.

Contohnya adalah sungai-sungai yang ada di pulau Jawa dan Nusa Tenggara. b. Sungai Gletser, adalah sungai yang airnya berasal dari pencairan es. Contoh sungai

yang airnya benar-benar murni berasal dari pencairan es saja (ansich) boleh dikatakan tidak ada, namun pada bagian hulu sungai Gangga di India (yang berhulu di Peg. Himalaya) dan hulu sungai Phein di Jerman (yang berhulu di Pegunungan Alpen) dapat dikatakan sebagai contoh jenis sungai ini.

c. Sungai Campuran, adalah sungai yang airnya berasal dari pencairan es (gletser), dari hujan, dan dari sumber mata air. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Digul dan sungai Mamberamo di Papua (Irian Jaya).

Berdasarkan debit airnya (volume airnya), sungai dibedakan menjadi 4 macam yaitu sungai permanen, sungai periodik, sungai episodik, dan sungai ephemeral.a. Sungai Permanen, adalah sungai yang debit airnya sepanjang tahun relatif tetap.

Contoh sungai jenis ini adalah sungai Kapuas, Kahayan, Barito dan Mahakam di Kalimantan. Sungai Musi, Batanghari dan Indragiri di Sumatera.

b. Sungai Periodik, adalah sungai yang pada waktu musim hujan airnya banyak, sedangkan pada musim kemarau airnya kecil. Contoh sungai jenis ini banyak terdapat di pulau Jawa misalnya sungai Bengawan Solo, dan sungai Opak di Jawa Tengah. Sungai Progo dan sungai Code di Daerah Istimewa Yogyakarta serta sungai Brantas di Jawa Timur.

c. Sungai Episodik, adalah sungai yang pada musim kemarau airnya kering dan pada musim hujan airnya banyak. Contoh sungai Kalada di pulau Sumba.

d. Sungai Ephemeral, adalah sungai yang ada airnya hanya pada saat musim hujan. Pada hakekatnya sungai jenis ini hampir sama dengan jenis episodik, hanya saja pada musim hujan sungai jenis ini airnya belum tentu banyak.

1. Aliran di Atas Permukaan TanahAliran di atas permukaan tanah yang melintangi daerah tebing mungkin tidak

tampak bagi pengamat biasa. Karena aliran yang dimaksud adalah pada daerah lereng-lereng yarg berhutan lebat yang banyak terdapat pembusukan daun, cabang-cabang pohon jatuh serta batang-batang tumbuhan yang lapuk. Aliran yang melalui tanah mungkin melewati lapisan-lapisan ini. Aliran yang melalui tanah diukur dalam inci atau centimeter air perjam, seperti pada pengendapan dan penyerapan.Ramusan yang diberikan adalah:

Dengan : Ro = cepatan aliran di atas permukaan tanah,

P = intensitas pengendapan, I = kecepatan penyerapan

33

Contoh 2.1 Jika kecepatan konstan (penyerapan) 0,4 inc/jam dan kecepatan hujan (pengendapan) 0,6 inc/jam (sangat deras hujannya), maka aliran yang dihasilkan berkecepatan 0,2 inc/jam. Diasumsikan tidak ada yang kembali ke atmosfer karena penguapan.

Gambar 2.2 menunjukkan aliran deras pada dasar lereng yang panjag, dimana aliran atas pemukaan tanah yang terakumulasi berubah rnenjadi sungai-sungai yang kecil dangkal yang menyebar ke seluruh lereng.

Gambar 2.2 Genangan air mengalir turun dengan sudut 8% setelah terjadi hujan badai

2. Saluran-saluran Sungai KecilSaluran sungai kecil adalah saluran yang panjang, sempit dan dibentuk oleh

kekuatan air yang mengalir menjadi bentuk yang paling efektif untuk mengalirkan sejumlah air dan sedimen dari pusat drainase (pengairan).

Saluran-saluran di atas ada yang cukup sempit sehingga seseorang dapat meloncati atau mungkin bisa juga 1 mil luasnya seperti sungai-sungai besar, misalnya surgai missisippi.

Ahli-ahli hidrolik mendiskripsikan geometri saluran air seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3. Kedalaman air diukur dari permukaan secara vertikal ke dasar. Sedangkan lebarnya, adalah jarak melintang sungai kecil dari satu tepi ke tepi yang lain. Daerah penampang melintang A merupakan daerah luasan dari irisan melintang vertikal sepanjang sungai kecil pada setiap tempat tertentu.

Parameter basa P adalah panjang garis kontak antara air dan saluran jika diukur dari penampang melintas. Karakteristik penting dari sungai kecil adalah radius hidrolik R, A adalah penampang melintang dan P adalah parameter basa. Selanjutnya dirumuskan: R = A/P Untuk mengetahui perbandingan bentuk geometri saluran, didefinisikan sebagai kedalaman d, dibagi dengan lebar w, atau perbandingan bentuknya adalah d/w. Misalnya 1 : 100, berarti bahwa saluran sungai kecil lebarnya 100 kali kedalamannya.

Pengukuran yang penting lagi adalah kemiringan (S), yang merupakan sudut antara permukaan air dengan bidang horizontal. Kemiringan ini dinyatakan dengan meter/km atau ft/mil. Dengan demikian sebuah kemiringan 5 ft/mil berarti bahwa permukaan sungai-sungai kecil mengalami penurunan vertikel 5 ft untuk setiap mil

34

panjang aliran. Kemiringan dapat juga diuraikan dalam tingkat persen. Sungai tingkat 3% berarti bahwa sungai kecil turun 3 ft untuk setiap 100 ft jarak horizontal.

3. Kecepatan Aliran dan EnergiGaya grafitasi yang bekerja pada perairan sungai kecil yang menyebabkan

aliran air menuju ke dasar sungai (tempat yang lebih rendah). Sedangkan penghambat aliran sungai atau saluran air adalah gaya-gaya resisten atau friksi yang biasanya terjadi dalam air. Akibatnya air yang dekat dengan dasar serta tepi sungai bergerak pelan, sedangkan aliran yang terletak di tengah mengalir sangat cepat. Gambar 2.3 mengindikasikan bahwa air mengalir, dengan kecepatannya terdistribusi.

Gambar 2.3 Ukuran hidrolik dari sungai kecil dalam saluran kanal

Kita dapat membayangkan bahwa air dan posisinya sama dengan interval waktu. Garis tunggal kecepatannya lebih tinggi yang terletak pada aliran bagian tengah. Jika saluran lurus dan simetris, maka sekitar 1/3) dari permukaan aliran ke dasar sungai yang mempunyai arus cepat. Kecepatan rata-rata sebuah aliran arus pada sungai kecil dihitung dari seluruh penampang melintang. Untuk Mengetahui aktivitas sungai kecil biasanya digunakan ketentuan sekitar 1/6 kecepatan maksimumnya (kecepatan yang terletak di tengah arus air).

Pengukuran debit air atau muatan (Q) yang didefinisikan sebagai volume air yang melalui penampang melintang dari sungai kecil dalam unit waktu. Biasanya dinyatakan dalam ft3 detik yang disingkat dalam cfs. Dalam sistem muatan air dinyatakan dalam m3 detik atau cms. Dirumuskan:

Q + V = ADengan: A = area (luas), V = velocity (kecepatan rata-rata)

Gambar 2.4 skema hubungan antara daerah potongan melintang (A), kecepatan rata-rata (V)

dan gradient (S)

35

Gambar 2.4 menunjukkan bahwa penggunaan rumus di atas adalah bersifat kontinuitas atau konstan. Maksudnya, porsi dimana air mengalir dengan cepat memiliki luas penampang melintang yang kecil, sedangkan bagian dimana kecepatan aliran lambat mempunyai penampang melintang yang besar/luas.

Pada saat ini air bergerak pada saluran sungai kecil, hambatan terhadap aliran air disebabkan oleh perangkat-perangkat fisik air yang dikenal sebagai viskositas. Pada saat air begerak dalam saluran, dapat dilihat lapisan-lapisan tipis molekul air yang bergerak di atas satu lapisan dengan lapisan yang lain, yang disebut fluida. Viskositas merupakan suatu ukuran resisten terhadap fluida. Pada saat sungai kecil mengalir ke bawah, energi potensial diubah menjadi energi kinetik. Jika tidak terdapat hambatan (viskositas nol), maka aliran air sungai kecil akan dipercepat seolah-olah sebagai suatu benda yang jatuh dalam ruang kosong. Pada saat kecepatan naik, maka hambatan terhadap aliran juga naik dan energinya juga bertambah. Akibatnya kecepatan akhir air diperoleh aliran cepat sedangkan kecepatan rata-rata menjadi konstan.

Saluran-saluran kecil berbeda dalam jumlah hambatan terhadap aliran. Dimana tergantung radiusnya (P), seperti sungai kecil yang lebar tetapi dangkal dan hambatannya besar karena luas permukaannya sungai relatif besar terhadap luas daerah penampang melintang. Sedangkan saluran yang sempit dan dalam mempunyai hambatan cukup kecil. Aliran air di atas pasir kuarsa dan batu-batu besar memiliki hambatan lebih besar daripada aliran di atas sungai yang terdiri dari pasir atau tanah liat. Jika ada vegetasi tumbuhan juga merupakan hambatan aliran.

Selain itu, air akan mengalir lebih cepat pada saluran dengan kemiringan yang curam daripada kemiringan yang landai, karena komponen grafitasi bekerja pada dasar sungai. Sungai yang lebih dalam akan mengalir lebih cepat daripada sungai yang dangkal pada gradien yang sama. Dikarenakan gerakan antara lapisan-lapisan air terakumulasi di atas dasar sungai dan di luar dari pinggir sungai.

Ahli hidrolik telah mencoba nenemukan persamaan empiris yang berkaitan dengan kecepatan kemiringan dan kedalaman sungai. Seorang insinyur Perancis adalah orang pertama yang menemukan suatu rumus yang disebut Persamaan Chezy:

Dengan: V = kecepatan rata-rata, C = bilangan konstanta, R = radius hidrolik, S = kemiringan gradien

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa kecepatan rata-rata berubah terhadap akar radius hidrolik kali akar kemiringan. Radius hidrolik ekuivalen dengan rata-rata kedalaman aliran. Persamaan Manning adalah salah satu modifikasi dari persarnaan Chezy, yang mengubah R menjadi R2/3.

Persamaan Chezy dan Manning adalah persamaan yang menemukan berapa besarnya kecepatan sungai kecil yang naik kecepatannya pada saat gradien naik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4. Dimana kecuraman gradien di atas riam yang deras memerlukan kecepatan tinggi. Sedangkan pada gradien landai kecepatan menurun. Hubungan di atas cukup penting untuk memprediksi dampak-dampak lingkungan struktur buatan manusia yang mengubah saluran-saluran sungai kecil.

36

4. Sistem DrainaseSel unit sistem drainase didefinisikan sebagai saluran ujung yang mencakup

semua permukaan tanah yang mengkontribusi aliran atas tanah ke saluran tersebut. Mekanisme atau susunan untuk mengalirkan dan menyatukan bentuk-bentuk yang

lemah dan lebih tersebar dari suatu aliran sungai kecil menjadi bagian dari aktivitas yang berkembang baik dipermukaan tanah disebut sistem drainase. Sistem drainase sebagai aliran di atas tanah maupun aliran dalam sungai-sungai kecil mempunyai sebuah jalan keluar biasanya berupa mulut sungai dimana jalan keluar tersebut bertemu dengan air yang lebih besar. Dengan demikian sistem drainase dapat membentuk suatu sistem yang efisien dan menjadi satu saluran sativitas yang lebih baik dan terns menerus.

Sistem drainase memiliki batasan tertentu yang melalui batasan tersebut, materi masuk dari satu titik materi yang lain keluar meninggalkan sistem. Gambar 2.5. merupakan peta sistem drainase yang sebenarya. Perbatasan permukaan adalah garis yang disebut perimeter basin atau pembagi drainase. Basin tersebut merupakan suatu bentuk eliptik atau seperti lingkaran. Semua pengendapan yang jatuh pada daerah disamping pembagi akan masuk ke dalam sistem aliran. Daerah basin Drainase didominasi oleh sistem saluran yang bercabang (Gambar 2.5).

Gambar 2.5 jaringan saluran/kanal dari danau basin

Seakan menggambarkan sebuah. pohon yang bercabang-cabang, sesuai dengan saluran sistem semacam ini. Saluran-saluran ujung saling berhubungan dan membentuk saluran-saluran yang lebih besar yang menyangkut kapasitas dan bergabung dengan saluran yang lebih besar lagi. Akhirnya bertemu dan membentuk saluran utama. Akan tetapi saluran-saluran kecil dapat masuk ke saluran lebih besar yang ada secara langsung dari sel-sel unit terdekat ke saluran yang lebih besar. Aliran air yang berasal dari dekat pembagi, menjadikan jalan sepanjang saluran permukaan daerah yang paling curam yang mungkin dicapai aliran sungai yang dekat dengan kanal. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. Permukaan tanah diantara pembagi dan saluran biasa disebut lereng sisi bukit.

Gambar 2.6 Aliran Genangan Air

37

5. Pengukuran Sungai KecilUntuk mempertahankan dan mengelola sumber-sumber alam dalam bentuk

perairan permukaan, maka penting untuk mengukur aliran sungai. Alat paling sederhana yang dapat dipakai adalah Staff' Gauge, yang membentuk tongkat yang ditancapkan secara permanen pada sebuah pilar jembatan. Tongkat tersebut harus bisa dibaca oleh Pengantat kapan saja keadaan tingkat ketinggian tercatat. Suatu alat yang ditanam dalam menara penyulingan yang dibangun di samping daerah tepi sungai.

Gambar 2.7 Instalasi pengukuran sungai kecil

Menara tersebut adalah terowongan batu yang didalamnya terdapat air yang masuk melalui pipa pada bagian dasarnya. Dengan alat ini sebuah pelampung yang dihubungkan dengan kawat ke mesin pencatat di atasnya, rekaman garis ketinggian sungai ditulis pada kertas yang dilekatkan pada sebuah drum yang berputar. Untuk mengukur debit air sungai, penting untuk menentukan luas penampang sungai dan kecepatan rata-ratanya. Hal ini memerlukan sebuah alat aliran current meter (Gambar 2.8) dengan cara direndahkan sampai sungai pada interval tertentu sehingga kecepatannya dapat dibaca pada sejumlah titik-titik yang didistribusikan pada sebuah pola kisi-kisi melalui penampang melintang sungai gambar (2.7). Jembatan adalah alat yang berfungsi sebagai sarana untuk menyebrang sungai. disamping itu mobil kabel atau boat kecil yang digunakan sebagai pengukur debit sungai yang dapat diletakkan pada jembatan tersebut seperti pada gambar 2.8. Debit dapat dihitung dengan rumus

Gambar 2.8 Current Meter

Dalam praktek kecepatan yang terbaca pada masing-masing titik pengukuran dikurangi. Dengan dua macam cara pada kedalaman 0,2 yang lain pada kedalaman 0,8. Rata-rata dari dua data tersebut memberikan perkiraan yang dekat dengan kecepatan rata-rata sebenarnya. Untuk sungai dangkal data kecepatan tunggal pada kedalaman 0,6 sehingga memenuhi masing-masing titik pengukuran.

Karena waktu atau tenaga yang digunakan. untuk mengukur debit berulang-ulang dengan data arus/aliran, maka merupakan satu set pengukuran suatu deret debit. Dari

38

debit yang diukur ini dibentuk kurva kecepatan atau kurva tingkat debit yang menyebabkan debit diestimasi secara langsung dari ketinggian Gauge. Contoh kurva pada gambar 13.8 delapan titik debit diukur dengan metode current meter. Digambarkan pada grafik sesuai ketinggian Gauge dalam feet. Dengan demikian jika ketinggian Gauge diketahui 20 feet, maka debit yang terjadi pada kecepatan 16.500 Cfs. Kurva kecepatan tunggal mungkin berguna hanya untuk periode terbatas, disebabkan oleh perubahan-perubahan bentuk saluran sungai. Perubahan semacam ini mungkin terjadi karena erosi saluran yang dikarenakan oleh banjir. Dengan demikian kurva kecepatan dihitung ulang dan diprediksi sesuai dengan kebutuhan.

6. Pengelolaan Daerah BanjirUntuk mendapatkan gambaran banjir dan bekas-bekasnya seperti erosi, Lumpur,

dan tanah liat yang ditinggalkan, para teknisi hidrologi masih belum mampu mendefinisikan dengan benar istilah banjir. Mungkin cukup dikatakan bahwa suatu kondisi banjir terjadi apabila debit sungai tidak mampu ditampung pada batas salurannya, sehingga air meluap menggenangi hutan-hutan dan tanah pertanian.

Banyak sungai-sungai yang memiliki daerah banjir yang membatasi saluran pada satu atau dua sisi yang terendam oleh arus sekali dalam setahun atau setiap tahun pada musim dimana suplai air permukaan yang berlebihan digabung dengan efek-efek surplus air tanah untuk menambah aliran yang lebih banyak daripada yang tinggal di dalam saluran.

Gambar 2.9 Sungai Wabash dekat Delphi, Indiana pada saat banjir bulan Februari 1954

Peredaman tahunan semacam itu dianggap sebagai banjir, meskipun kejadiannya diharapkan dan tidak melindungi pertanian setelah banjir terjadi atau juga tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan hutan lebat yang menyebar diatas daerah banjir pada daerah-daerah rawa yang lembab.

Banjir dapat disebabkan oleh urbanisasi diantaranya: (1) prosentase permukaan yang meningkat dibuat kedap air terhadap penyerapan karena konstruksi atap, jalan, pavemen dan tempat-tempat parkir, Diestimasi bahwa pada daerah pemukiman seluas 15 ribu ft persegi, daerah yang kedap air mencapai 25%, sebaliknya daerah yang seluas 60 ribu ft persegi naik sampai 80%. Naiknya proporsi permukaan yang kedap air mengurangi penyerapan dan menaikkan aliran atas tanah, yang biasanya berasal dari

39

daerah yang terurbanisasi (daerah yang padat penduduk), dan (2) penambahan pipa pembuangan yang menyebabkan aliran hujan dari daerah-daerah yang dikeraskan mengalir langsung ke saluran sungai sebagai tempat penyaluran. Waktu tempuh aliran ke saluran lebih pendek dan pada saat yang sama proporsinya aliran naik karena luasnya permukaan yang kedap air.

Gambar 2.10 menunjukkan bagaimana efek-efek kenaikan pada daerahpembuangan dan daerah kedap air meningkatkan frekuensi banjir sebelumurbanisasi rasio yang diberikan pada sumbu vertikal adalah kenaikan tiap aliran didasarkan atas daerah drainase 1 mil2. Dengan demikian 50% adalah daerah kedap air dan 50% daerah pembuangan. Jumlah aliran tiap tahun meningkat sampai 31/2 kali.

Naiknya puncak banjir mengakibatkan penggenangan daerah-daerah di atas banjir kecuali selama banjir mulai berkurang. Kerusakan yang disebabkan oleh air terhadap property yang dekat dengan saluran jika sungai bisa bebas menyesuaikan dimensinya dengan pendalaman untuk menampung puncak banjir yang lebih tinggi akan muncul masalah-masalah yang serius yang disebabkan kandungan sedimen yang dihasilkan.

Dalam menghadapi bencana banjir yang berulang-ulang banyak dana yang telah dikeluarkan pada bermacam pengukuran teknis yang ditujukan untuk mengurangi puncak banjir dan untuk menahan dalam daerah tertentu. Dua pendekatan fisik untuk mencapai hal tersebut adalah:a. Menahan dan menghambat aliran dengan bermacam-macam alat di atas permukaan

tanah dan pada anak sungai bangsal air.b. Memodifikasi daerah-daerah yang lebih rendah dari sungai tersebut serta daerah

banjirnya dimana genangan mungkin terjadi.Bentuk kedua manajemen banjir untuk perlindungan daerah banjir secara langsung, dua teori yang berbeda dipraktekkan. Membangun tanggul sejajar dengan saluran air pada kedua sisinya yang dapat berfungsi menampung aliran yang melebihi daerah aliran sungai dan mencegah penggenangan daerah banjir terdekat (Gambar 13.19). Tanggul-tanggul semacam itu adalah tanggul besar yang terbuat dari tanah dan disusun sedemikian rupa, tidak hanya memiliki hambatan fisik terhadap tekanan air tetapi juga cukup untuk menampung debit banjir, jika tidak tanggul-tanggul tersebut akan jebol yang diistilahkan dengan crevasse (Gambar 13.20). Mulai tahun 1879 suatu sistem tanggul yang luas dibangun sepanjang sungai Missisippi untuk menampung banjir.

40

a. b.

Gambar 2.11 a. Tanggul buatan dari sungai Missisippi, b. Bendungan yang berdekatan dengan sungai Missouri.

Karena sitem tanggul belum memenuhi syarat untuk banjir-banjir yang besar, diharapkan diciptakan kendali banjir di daerah-daerah rawa dari daerah banjir. Saluran banjir ini adalah daerah-daerah yang dibatasi tanggul utama. Pada saat tahap banjir kritis terjadi, tanggul utama dapat dijebol untuk mengalirkan debit kedalam saluran banjir.

Manajemen daerah-daerah banjir dapat juga menggunakan alternative non struktural untuk mengembangkan karya-karya teknis yang protektif. Sebagai contoh, pengaturan pewilayahan dapat diimplementasikan untuk rnengenali bahwa penggenangan akan terjadi pada daerah banjir yang lebih rendah. Tanah yang riskan banjir tersebut dapat menjadi bebas untuk membangun rumah dan pabrik-pabrik. B. Danau

Istilah danau digunakan untuk mencakup semua bentuk-bentuk air diam yang menutup jarak yang luas dari bermacam-macam badan air yang mempunyai syarat bahwa bentuk tersebut mempunyai air permukaan dan tidak memiliki kemiringan yang berkaitan dengan permukaan.

Kolam (badan air dangkal), rawa-rawa dengan air diam termasuk kategori danau. Danau bisa mempunyai air tawar atau air asin. Kriteria praktis mengatakan bahwa badan air selat bukan merupakan danau jika badan tersebut menerima air dari laut. Akan tetapi permukaan danau mungkin terletak di bawah permukaan air laut. Seperti laut mati dengan elevasi permukaan 1300 feet. Danau yang paling besar Laut Kaspia, memiliki elevasi permukaan laut ini adalah danau air asin.

Lembah sungai yang ditempati danau menunjukkan suatu debit besar dari sumber-sumber sebagaimana dimensinya. Lembah sungai terbentuk melalui proses geologi itu; aktivitas tektonik dan vulkanik. Pelapukan dan penghilangan massa, erosi dan deposisi oleh sungai, glasier, gelombang dan arus serta angin. Dengan menggunakan proses-proses biologi ini sebagai dasar pokok klasifikasi danau dapat disusun bentuk-bentuk penting dari danau sebagai berikut:

Tabel 2.1 Klasifikasi danau berdasarkan prosesnyaProses Bentuk Danau

Tektonik Contoh : Danau victoria dan Danau Nyasa Kawah-kawah pada gunung

41

Vulkanik

Pengurangan MassaPelapukan KimiaTenaga Sungai/kimia

Tenaga Glasial

Proses Garis Pantai

Tenaga Angin

Proses Organik

dan kaldera,Contoh danau kawah Oregon. Lembah dikelilingi aliran lava, contoh ; danau Kiva Afrika TimurLembah dikelilingi longsoran,Contoh : danau longsoran, sungai Madison, MontanaDanau larutan batu kapur, Contoh Deep Lake, florida

Danau-danau dataran banjir yang menempati bagian saluran air, biasanya danau oxbow.contohnya banyak pada daerah banjir dari semua sungai dengan gradien rendah. Lembah sungai dibentuk oleh blokade lembah dengan delta. Lembah terkikis glasial atau dikelilingi sampah dalam palung dan sirkues. Lembah tererosi oleh lapisan es tersebut.Contoh Great Lakes, Finger Lakes di New York. Balok es menurunkan rongga-rongga di deposit glassial. Banyak contoh danau tersebut di AS bagian utara dan timur taut serta Canada.Lembah dibentuk di belakang penghalang pantai atau dibelakang batu karang. Seterusnya terangkat oleh pergeseran kerak. Contoh: Okefenokee, Georgia dan Florida, suatu depresi tanah dari penghalang pantai yang terangkat.Lembah tergalim oleh hembusan angin atau terkelilingi oleh akumulasi bukit pasir atau Keduanya. Contoh : danau di daerah bukit pasir Nebraska, danau Moses Wasyington.Lembah terkelilingi oleh akumulasi tumbuh-tumbuhan. Contoh : danau pegunungan di belakang DAM berang-berang.

Suatu pendapat mengenai danau secara umum adalah bahwa danaumerupakan ciri-ciri yang terbentuk dalam waktu pendek dalam ukuran waktugeologi. Danau akan hilang dari permukaan karena salah satu dari dua proses ataukedua-duanya. Pertama, danau yang memiliki saluran keluar perlahan-lahan akandialirkan pada saat saluran-saluran keluar tersebut tererosi ke tingkat yang lebih rendah. Kedua, danau mengakumulasi sedimen anorganik yang diangkut oleh sungai yang memasuki danau dan materi yang dihasilkan tumbuhan dan danau. Danau juga akan hilang oleh penguapan yang menyertai perubahan iklim.

Danau merupakan sistem terbuka yang berkaitan dengan keseimbangan massa air sendiri. Danau memiliki batas permukaan yang menghadap atmofer dan batas permukaan bawah yang berhubungan dengan permukaan mineral padat. Air mungkin masuk dan keluar melalui permukaaan kedua batas ini. Aliran yang masuk dan aliran atas dari permukaan tanah yang mengalir ke danau merupakan sumber air danau, sementara kanal pelimpah air merupakan titik output danau. Apabila I sebagai input air; 0 sebagai output air. Satuan yang digunakan dapat berupa volume atau massa air per satuan waktu. Satuan volume atau massa air per satuan waktu. Satuan volume per satuan waktu identik dengan debit, Q dalam aliran sungai dan sesuai dengan satuan pada input dan outputnya. Dengan bantuan huruf-huruf tersebut dapat diturunkan sumber input dan output sebagai beikut: r merupakan aliran sungai dan aliran permukaan, g merupakan aliran di bawah permukaan tanah seperti pergerakan air tanah, p mencerminkan penurunan langsung permukaan danau karena pengendapan, a adalah

42

penguapan pada permukaan air dengan G merupakan perubahan dalam penampungan air danau.Persamaan ditulis:

Bila sistem pada kondisi tetap, tidak terjadi perubahan dalam penyimpangan maka G = nol, sehingga:

Pengukuran aktual masing-masing istilah untuk danau adalah merupakan teknik yang sulit. Alat ukur sungai pada titik input dan output dapat memberikan data yang akurat.

C. Polusi Air PermukaanAir hujan yang turun pada daerah lembab yang jauh dari sumber polusi kota dan

sumber debu padang pasir disebut sebagai air "murni". Akan tetapi kenyataannya curah hujan dimanapun mengangkut ion-ion sebagian dilepaskan ke atmosfer dari pemukaan air laut sebagian dari permukaan tanah yang tersentuh oleh manusia dan yang lain dari sumber buatan manusia.

Garam laut memasuki atmosfer pada saat tetesan-tetesan dilepaskan dari puncak gelombang. Tetesan ini menguap meninggalkan residu garam. Garam laut didistribusikan ke seluruh troposfer dalam bentuk inti yang berkondensasi. Pada saat diturunkan ke bumi sebagai hujan garam laut mengkontribusi ion-ion yang ada dalam air laut. Semua ion yang dikontribusi adalah: Chlorine (Cl-), Sodium (Na+), ion Magnesium (Mg2+) dan Sulfat (SO2-), Kalsium (Ca2+) serta Kalium (K) dikontribusikan dalam jumlah yang kecil.

Air hujan, mengadakan kontak dengan tanah perubahan-perubahan penting dalam komposisi ion terjadi. Komposisi ion total yang dihasilkan surplus air tanah setelah modifikasi di dalam tanah diberikan di baris atas (Tabel 2.2) yang mengestimasi input ion ke dalam aliran pada saat ion melewati sistem daerah tepi. Pada baris kedua Tabel 2.2 menunjukkan input ion clorin dan sodium yarg dihitung dari penggunaan garam-garam di atas jalan selama musim dingin. Kontribusi minor ion kalsium dalam kategori ini berasal dari kalsium chlorida, yang digunakan untuk penghilangan lapisan. Baris ketiga menunjukkan input ion bikarbonat, kalsium, dan magnesium yang dihitung dari batuan kapur, sebagian besar dari batuan kapur yang dihancurkan dari komposisi kalsium karbonat (mineral calsit). Input yang dihitung dan pupuk baris keempat meningkatkan Konsentrasi ion Sulfat, nitrat kalium dan magnesium. Baris kelima memberikan subtotal keempaat baris pertama.

Pembuangan sampah effluen menjadi pertimbangan berikutnya. Kira-kira 5/8 effluen sebagian terjaga pembuangannya dari tumbuhan yang terletak di sungai di bawah titik keluar daerah yang dipelajari. Sisa-sisa dibuang dari septic tank melalui mulut pelepasan. Baris 6 tabel 2.2 yang menunjukkan konsentrasi sampai kira-Kira 25% dari aliran total, nilai effluen digabung dengan sub total pada baris 5 dengan berat rata-rata (65% sampai 25%), kosentrasi akhir terdapat pada garis 1. Sementara konsentrasi lebih tinggi dari air tanah, peningkatan 30 kali lipat nitrat pada khusunya melanggar

43

dalam pandangan nilai nutrien nitrogen terhadap tumbuhan akuatis.Tabel 2.2 Ion input yang diperhitungkan masuk ke air permukaan daerah Bergen

C- CO4- HCO3

- Na+ K+

Ca++ Mg++

1. Residual-rain

Modified by soil contact.

15 44 30 0.5 7 14 6

2. Deising salt 50 -- -- --- 30 1 -

3. Lawn lime -- — 20 --- -- 6 1

4. Lawn fertilizer

5. Subtotals (75) -- 10 -- 15

65 54 50 15

3

4

—

21

1

7

6. Sewage effluent (25%) 160 160 210 (20) 20 40 16

7. Totals(weighted aveareges) 90 72 94 16 8 26 9

Berkaitan dengan polusi sungai dan danau oleh garam yang hilang lapisannya, kondisioner dan effluen pembuangan dalam kota dan pinggiran kota sumber-sumber polusi utama dikaitkan dengan penambangan dan pemrosesan deposit mineral. Dalam hal ini terdapat polusi panas dari debit air pabrik-pabrik yang manghasilkan nuklir dan kemungkinan kontaminasi dari radioisotop yang dihasilkan oleh bentuk aktivitas sebagai sumber kontaminasi air tanah.

Bentuk khusus polusi kimia air permukaan disebut drainase tambang asam dan merupakan bentuk degradasi lingkungan pada bagian-bagian Appalachia dimana pengerjaan tambang batu bara dan bidang dipusatkan. Air tanah yang keluar dari pertambangan sebagaimana air tanah yang menapis melalui daerah tepi rekahan tambang bidang termuati asam sulfur dibentuk dengan reaksi air dengan besi. Asam sulfur dibentuk dengan reaksi air dengan besi sulfida khususnya mineral pyrate, (Fe2S) yang merupakan bahan-bahan lapisan batu bara. Asam dari bahan asli ini didalam sungai memiliki efek-efek terhadap kehidupan binatang. Dalam konsentrasi yang cukup asam ini mematikan spesies ikan tertentu dan mnyebabkan matinya ikan-ikan besar.

Asam secara bertahap dinetralkan oleh reaksi dengan batuan karbonat tetapi polutan kimia lain mungkin tetap. Satu hasil sampingan yang tidak diharapkan dari drainase tambang asam adalah pengendapan besi yang membentuk deposit lumpur dalam aliran sungai.

Asam sulfur juga dapat dihasilkan dari drainase tambang yang darinya biji-biji sulfur terekstraksi dan sisa produk pabrik dimana biji-biji diproses. Polusi kimia semacam itu mencakup logam beracun, misalnya: timah, asam, tembaga, seng dan aluminium. Polusi kimia berupa sampah-sampah yang masuk ke sungai dan danau dihasilkan oleh pabrik-pabrik industri merupakan proses yang tidak memerlukan penjelasan secara fisik. Ini merupakan suatu fenomena yang sudah dikenal publik dan dapat dilihat sendiri pada masyarakat industri di Ameria Serikat. Pembuangan rnelalui air secara langsung baik yang disaring maupun yang disaring sebagian adalan bentuk polusi sungai dan danau lain yang tidak memerlukan penjelasan lebih lanjut.

Adanya sulfur dalam aliran sungai merupakan indeks penting dari polusi industri,

44

karena sulfur dihasilkan pada jumlah besar pada pembakaran yang digunakan pada pabrik-pabrik konversi energi industri. Sulfur diemisi ke atmosfer dalam bentuk SO2

dan teroksidasi menjadi SO4 dan hanyut bersama aliran air. Pembuangan effluen dan pupuk juga mengkonstribusi sulfur ke aliran air.

Logam-logam beracun, air raksa dan produk sampah detergent phosphal bersama dengan zat-zat kimia lain masuk ke sungai dan danau yang secara lokal merusak atau mematikan komunitas tumbuhan dan binatang. Dalam hal ini pembuangan melalui air mempengaruhi bakteri hidup dan virus-virus yang dikelompokkan sebagai polutan biologis yang menyebabkan gangguan terhadap keselamatan manusia dan hewan.

Tabel 2.3 Aliran ion Sulfat dari daratan ke lautanContinent Total

Cl-TotalSO4

-Pollutan SO4

- NaturalSO4

-Pollutant SO-

Europe 9.9 24 17 17 45North America 8.0 20 12 37 55South America 4.9 4.8 0 39 0Africa 12.1 13.5 0 81 0Asia 8.7 8.4 0 94 0

Total 268 100

Polusi panas merupakan suatu istilah yang secara umum berarti muatan panas yang masuk ke lingkungan dari pembakaran bahan bakar dan dari konversi energi nuklir menjadi energi listrik. Polusi panas perairan berbeda dalam efek-efek lingkungannya, karena air berbentuk muatan berat dari air panas ke dalam sungai dan danau. Dampak lingkungan panas akan berakibat drastis dalam daerah yang kecil/sempit.

Pabrik tenaga nuklir membutuhkan aliran air yang sangat besar untuk pendinginan. Demikian pula yang terjadi pada proses industri lain. Sistem pendinginan mungkin di desain untuk mendaur ulang media pendingin yang menyebabkan panas dilepas ke atmosfer, secara prinsip lama dengan radiasi mobil berpendinginan air AC pada umumnya. Dalam hal ini panas dilepas ke atmosfer dengan radiasi dan konduksi. Penguapan mungkin juga dipakai dalam sistem pendinginan, tetapi membutuhkan input untuk menggantikan yang hilang karena penguapan.

Karena pabrik tenaga nuklir memiliki pendingin yang besar, maka instansi peralatan pendinginannya diletakkan di dekat sumber air yang besar/luas. Sebagai contoh pabrik pembangkit nuklir di dekat danau Chayuga membutuhkan pemompaan 750 juta gallon air per hari dari kedalaman danau yag temperaturnya 43° F. Air ini dikeluarkan melalui lapisan permukaan danau pada suhu 70oF. Penting di sini untuk diketahui bahwa bentuk-bentuk polusi sering menyebabkan kerusakan permukaan atau estetika permukaan sungai dan danau.

D. SamuderaIstilah samudera dunia menunjukkan kumpulan-kumpulan lautan samudera dan

lautan bumi. Samudera melingkupi sekitar 71% bagian bumi, rata-rata kedalaman

45

samudera dunia adalah sekitar 12.500 kaki (3800 m), jika lautan dangkal termasuk dengan lembah–lembah samudera utama yang dalam. Untuk bagian-bagian utama dari samudera Atlantik, Pasifik dan India, kedalamannya rata-ratanya adalah sekitar 13.000 kaki (4000 m). Volume total dari samudera dunia adalah sekitar 317 juta cu mi (1,4 miliar cu km), yang terdiri lebih dari 97% bagian perairan lepas pantai. Dari volume sisa yang kecil sekitar 2% terkunci (terperangkap) dalam lembaran-lembaran es. Antartika dan Greenland, dan sekitar 1% ditunjukkan oleh air tawar dan daratan. Gambaran-gambaran ini menunjukkan bahwa hidrosfer yang merupakan suatu kata tergeneralisasi untuk total perairan bebas dari bumi (baik sebagai gas, cairan, atau padatan), sebagian besar diwakili oleh samudera dunia. Untuk menempatkan massa atmosfer dan samudera dalam perspektif yang sesuai, bandingkanlah gambaran-gambaran berikut (unit massa yang digunakan disini adalah 1021 kg).

Bumi keseluruhan 6000Samudera dunia 1,4Atmosfer 0,005

Atmosfer, mudah ditekan, tidak memiliki batas atas yang jelas, atmosfer menjadi semakin rapat ke arah dasarnya karena adanya muatan gas di atasnya samudera, yang tersusun atas air cairan (ingat, air memiliki 3 wujud) dan menunjukkan sedikit sekali perubahan kerapatan karena gaya tekan yang besar, memiliki suatu permukaan bagian atas yang sangat terbatas (sangat tipis) yang berhubungan dengan atmosfer di atasnya. Sedangkan daerah atmosfer yang paling aktif adalah permukaan yang paling bawah troposfer, daerah samudera yang paling aktif adalah permukaannya yang paling atas. Pada kedalaman samudera yang sangat dalam, air bergerak sangat lambat dan tetap menjaga suatu temperatur rendah yang merata. Satu alasan untuk aktivitas fisika dan biologi yang kuat dalam lapisan samudera yang paling atas adalah bahwa masuknya energi dan materi dari atmosfer yang berada di atasnya menyebabkan pergerakan-pergerakan air dalam bentuk ombak dan arus. Atmosfer juga, merupakan lapisan sumber panas dan air tawar yang terkondensasi yang memasuki samudera. Tetapi permukaan samudera mengem-balikan panas dan air (dalam bentuk uap) kepada atmosfer yang rendah, yang merupakan suatu fenomena terutama dalam hal gerakan-gerakan atmosfer.

Kita telah menyebutkan bahwa pembagian ruang samudera dengan melibatkan massa benua menghambat pertukaran perairan samudera secara global dan bebas, sedangkan atmosfer bebas bergerak secara global. Perbedaan lain dari keduanya adalah bahwa atmosfer memiliki sedikit kemampuan untuk tahan terhadap, tekanan dan oleh karenanya, atmosfer bergerak dengan mudah dan cepat, dan mengubah kecepatannya secara cepat dari satu tempat ke tempat lain. Sebaliknya, perairan samudera hanya dapat bergerak sangat lambat untuk merespon perubahan gaya yang disebabkan oleh angin.

Dua lapisan cairan fluida cenderung untuk saling menyeimbangi untuk mengendalikan lingkungan thermal permukaan bumi-atmosfer mengadakan perubahan-perubahan temperatur secara cepat dari siang sampai malam dan dari musim ke musim, sedangkan samudera cenderung untuk menjaga keseragaman lingkungan thermal dan untuk menekan arus temperatur yang kuat dari siang sampai malam dan dari musim

46

panas ke musim dingin. Alasan untuk perbedaan dalam hal peranan-peranan lingkungan ini adalah bahwa kapasitas udara untuk menahan panas adalah sangat kecil, sedangkan kapasitas air untuk menahan panas adalah sangat besar. Dalam hal ini, atmosfer merupakan suatu pemboros yang cepat, yang cadangan panasnya "mudah datang dan mudah pergi" sebaliknya samudera merupakan bankir yang menahan aset-aset yang sangat besar, tetapi siap untuk meminjamkan dana untuk membantu pemboros tersebut selama suatu periode paceklik (dianalogikan dengan ilmu ekonomi).

Karena untuk seluruh hal, air samudera tidak dapat ditekan, maka air samudera, hanya mengalami sedikit sekali volume dan kerapatan. Jika air samudera tersebut turun ke dasar samudera yang sangat dalam atau naik dari dasar samudera ke permukaan. Dalam hal ini, air samudera memiliki perilaku yang sangat berbeda dari udara, yang berekspansi jika air tersebut naik dan berkontraksi dengan kuat jika air tersebut turun.

Hal-hal yang menyertai perubahan-perubahan volume gas ini adalah perubahan temperatur yang sangat kuat mempengaruhi proses-proses atmosfer. Samudera hanya sedikit mengalami variasi kenaikan dan penurunan temperatur air.1. Komposisi Air Laut

Air -laut merupakan suatu larutan garam (air asin) yang kandungannya telah di lestarikan agar proporsinya tetap (tidak berubah) selama suatu rentang waktu geologis tertentu. Disamping pentingnya garam dalam lingkungan kimiawi kehidupan laut, garam-garam ini terdapat dalam suatu tambak mineral yang sangat besar, yang penyusun-peyusun tertentu dari garam tersebut dapat diekstraksikan oleh manusia untuk kebutuhannya. Suatu cara untuk menggambarkan komposisi air laut adalah untuk menyatakan kandungan-kandungan utama yang mungkin diperlukan untuk membuat suatu tambak buatan yang kira-kira seperti air laut. Kandungan-kandungan air laut ini (beserta komposisinya) terdaftar dalam Tabel 1.1 dari berbagai unsur yang bergabung dalam garam-garam ini, Klor sendiri menyusun 55% berat seluruh bahan yang terlarut, dan Natrium 31%. Unsur-unsur yang penting tetapi kurang melimpah dibandingkan dengan kelima garam yang terdaftar dalam Tabel 2.4 adalah Brom, Karbon, Strontium, Boron, Silikon, dan Fluor. Sedikitnya beberapa runutan (unsur yang jumlahnya sangat kecil) dari setengah bagian unsur-unsur yang dikenal dapat dijumpai dalam air laut. Air laut juga mengandung sejumlah kecil gas-gas atmosfer terutama Nitrogen, Oksigen, Argon, Karbon Dioksida dan Hidrogen.Tabel 2.4 Garam-garam pokok dalam air laut

Proporsi (perbandingan) garam-garam terlarut dengan air murni disebut salinitas, biasanya dinyatakan dalam satuan bagian per seribu berat (ppt), dan dilambangkan dengan %. Gambaran 34,5% yang ditunjukkan sebagai total dalam Tabel 1.1 menunjukkan 34,5% salinitas air laut.

Dimana salinitas bervariasi dari satu tempat ke tempat yang lain dalam samudera jika garam-garam tersebut dilarutkan oleh hujan yang jumlah airnya sangat banyak sepanjang samudera ekuatorial, maka salinitasnya dapat berada diantara 34,5% dan

47

35%, sedangkan dibawah "sabuk" (daerah disekeliling) gurun, penguapan menaikkan salinitas air permukaan sampai lebih 35,5%.

Garam-garam air laut berasal dari dua sumber melalui waktu geologis. Satu diantaranya berasal dari produk-produk pemecahan mineral secara kimiawi yang terkena cuaca atmosfer di daratan. Produk-produk yang terlarut ditransport (dipindahkan) oleh aliran sungai menuju ke laut. Kontribusi dari pemecahan batu oleh cuaca terutama adalah Oksigen (O), dan unsur-unsur logam, Natrium (Na), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), dan Kalium (K). Sumber kedua dari unsur-unsur tersebut adalah dari bagian dalam bumi melalui suatu proses yang disebut outgassing (pengeluaran gas), yang dalam hal ini air dan gas-gas terlarut, yang dikenal secara kolektif sebagai voloril (bahan yang mudah menguap), muncul dari gunung berapi, sumber mata air panas, dan fumarol (emisi uap). Seluruh air samudera dan air atmosfer dianggap berasal dari bagian dalam bumi melalui proses outgassing. Proses ini juga mengandung unsur klor (Cl) yang menyusun 55 % dari air laut, dan belerang yang dijumpai dalam bentuk radikal sulfat (SO4). Outgassing juga merupakan sumber gas-gas atmosfer seperti nitrogen (N2

karbon (sebagai karbon dioksida, (CO2), argon (Ar), dan hidrogen (H2).Anda mungkin mulai berfikir bahwa salinitas samudera, akan meningkat secara

terus-menerus selama waktu geologis. Jika penyusun-penyusun garam-garam laut secara teru-menerus, diterima melalui proses pemecahan oleh cuaca dan outgassing. Akan tetapi hal tersebut tidak demikian, karena laut mengubah beragam unsur-unsur ini ke keadaan padatan sebagai timbunan-timbunan mineral pada dasar laut, yang merupakan proses pengendapan secara kimiawi (chemical precipitation). Akibatnya, komposisi kimia dan keseluruhan salinitas air laut dapat menjadi konstan selama masa kehidupan kira-kira 3 miliar tahun. Stabilitas kimiawi dari samudera ini merupakan fenomena yang mengagumkan dan merupakan suatu faktor lingkungan dasar dalam evolusi bentuk-bentuk kehidupan (mahluk hidup).

2. Kerapatan Air LautKerapatan zat apapun merupakan massa persatuan volume dari zat tersebut.

Untuk air, kerapatannya biasanya dinyatakan dalam pounds per cubic foot (pan pr kaki kubik), yang harganya 62,4 untuk air pada temperatur mendekati temperatur beku. Untuk keperluan ilmiah, kerapatan dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik. Air murni yang tawar pada 39°F (4°C) berada pada tingkat kerapatannya yang paling tinggi 1 sentimeter kubik air yang ditimbang hampir memiliki berat 1 gram. Dengan menggunakan harga 1,000 sebagai harga kerapatan air tawar murni, maka air laut memiliki kerapatan antara 1,027 sampai 1,028. Dua faktor yang menentukan kerapatan air laut adalah salinitas dan temperatur. Salinitas yang lebih besar memberikan kerapatan yang lebih besar. Temperatur yang lebih dingin memberikan kerapatan yang lebih besar di bawah titik beku sekitar 28,5oF (-2oC).

Kerapatan merupakan suatu hal yang penting dalam sirkulasi air samudera karena perbedaan kerapatan sedikit saja dapat menyebabkan pergerakan air. jika air yang kerapatannya lebih tinggi dihasilkan melalui pendinginan atau penguapan pada

48

permukaan, maka air tersebut cenderung tenggelam, menggantikan air yang kerapatannya lebih kecil dibawahnya. Arus vertikal tersebut dapat digambarkan sebagai konveksional.

3. Struktur Lautan BerlapisSeperti halnya atmosfer, samudera memiliki suatu struktur berlapis. Lapisan-

lapisannya dikenali data istilah komposisi temperatur atau komposisi kimia. Dalam troposfer, temperatur udara umumnya berada pada tingkat yang paling tinggi pada tingkat ketinggian tanah dan berkurang ke tingkat ketinggian yang lebih tinggi. Di dalam samudera, temperaturnya umumnya paling tinggi pada permukaan laut dan menurun dengan menurunnya tingkat kedalaman. Kecenderungan ini diperlukan karena sumber panas adalah berasal dari radiasi matahari dan dari panas yang dihasilkan oleh atmosfer yang berada diatasnya.

Gambar 2.12 Tingkat kedalaman samudera, perubahan temperatur, kadar garam dan kadar oksigen terlarut

Berkenaan dengan temperatur, samudera menampakkan suatu struktur berlapis tiga dalam arah melintang, seperti yang ditunjukkan dalam diagram Gambar 1.7. Pada garis lintang yang rendah di sepanjang tahun dan garis lintang tengah di musim panas, terjadi suatu perkembangan lapisan permukaan yang hangat. Disini, aksi gelombang, mencampur air permukaan yang dipanasi dengan air yang berada dibawahnya untuk menghasilkan suatu lapisan hangat yang ketebalannya dapat mencapai 1600 kaki (500 m), dengan suatu temperatur sebesar 70°F sampai 80oF dalam samudera pada sabuk ekuatorial (daerah katulistiwa). Di bawah lapisan yang hangat, terdapat suatu lapisan kedua yang dikenal sebagai Termoklin yang temperaturnya menurun secara cepat. Di bawah termoklin terdapat suatu lapisan ketiga yang dalam. Temperatur disebelah dasar lapisan yang dalam tersebut berada dalam rentang temperatur 32°F sampai 40oF dalam daerah kutub utara dan daerah kutub selatan, sistem tiga lapisan digantikan oleh suatu lapisan tunggal yang airnya dingin, seperti yang ditunjukkan dalam profil kutub utara-selatan dari Gambar 2.13 Temperatur merupakan suatu faktor lingkungan utama yang mengendalikan jumlah dan jenis mahkluk hidup laut, yang sebagian besar berkembang

49

-1000 sampai -1500m

Salinityminimum -800m

Oksigen minimum layer

Surface layer Salinity maksimum

di dalam lapisan atas yang dangkal.

Gambar 2.13 Diagram strukrtur berlapis tiga pada samudera

Bagian tengah diagram Gambar 2.13 menunjukkan bahwa salinitas juga memiliki suatu struktur berlapis tiga dalam garis lintang yang rendah. Salinitas berada dalam tingkat yang tinggi secara merata dalam suatu lapisan permukaan yang dangkal. Dibawahnya merupakan suatu daerah penurunan (temperatur) yang cepat, yang disebut haloklin, dan di bawahnya suatu lapisan dalam yang salinitasnya rendah dan merata.

50

main termocline

mixed layer