GELOMBANG AIR LAUT MAKALAH Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Oseanografi yang dibina oleh Bapak Bagus Setiabudi Wiwoho Oleh: Marosa Wahyu R. (209821418961) Dian Wahyu L. (209821419831) Prilia Ayu Triastini (209821419841) Candra Nuri Megawati (209821419846) OFF K/2009

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS ILMU SOSIAL JURUSAN GEOGRAFIOktober 2011

GELOMBANG AIR LAUT

A. Pengertian GelombangGelombang adalah gejala yang paling mencolok dari lautan. Studi secara ilmiah mengenai gelombang dimulai pada abad ke-19 ketika Franz Gerstner, seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman bermaksud untuk menjelaskan fenomena gelombang. Menurutnya, partikel-partikel air dalam gelombang bergerak dalam orbit lingkaran. Pada tahun 1825. Ernest dan Wilhelm Weber membuat eksperimen dengan melakukan pengamatan pada sebuah tangki gelombang, disimpulkan bahwa gelombang direfleksikan tanpa menghilangkan energi. Pada abad ke-20, ahli-ahli Oceanografi seperti Harold U, Sverdup, dan Walter Munk dari Scripps Institution of Oceanography mempelajari secara serius dan detail tentang gelombang untuk pengoperasian kapal Perang Dunia II. Pengetahuanpengetahuan semacam ini diperlukan juga untuk eksplorasi minyak lepas pantai, pertambangan laut, teknik kelautan, serta perencanaan dan pengembangan wilayah pantai dan pesisir. Gelombang merupakan pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/ grafik sinusoidal. Gelombang laut disebabkan oleh angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan, sehingga menyebabkan riak-riak, alun/ bukit, dan berubah menjadi apa yang kita sebut sebagai gelombang.

Animasi partikel pada gelombang

pergerakan zat cair

Perhatikan gambar di atas bahwa sebenarnya pelampung bergerak dalam suatu lingkaran (orbital) ketika gelombang bergerak naik dan turun. Partikel air berada dalam satu tempat, bergerak di suatu lingkaran, naik dan turun dengan suatu gerakan kecil dari sisi satu kembali ke sisi semula. Gerakan ini memberi gambaran suatu bentuk gelombang. Pelampung yang mengapung di air pindah ke pola yang sama, naik turun di suatu lingkaran

yang lambat, yang dibawa oleh pergerakan air. Di bawah permukaan, gerakan berputar gelombang itu semakin mengecil. Ada gerak orbital yang mengecil seiring dengan kedalaman air, sehingga kemudian di dasar hanya akan meninggalkan suatu gerakan kecil mendatar dari sisi ke sisi yang disebut surge . B. Karakteristik Gelombang Setiap gelombang mempunyai puncak dan lembah, sehingga karakteristik yang dimilki gelombang adalah tinggi gelombang, jarak gelombang dan periode gelombang. Serangkaian jalannya gelombang dari arah yang sama disebut deretan gelombang. Serentetan gelombang yang ideal dapat diterangkan melalui istilah-istilah berikut:

Puncak gelombang adalah ujung yang paling tinggi dari gelombang (jarak ke atas dari lembah sampai puncak gelombang). Jarak gelombang adalah jarak horizontal antar kedua puncak lembah gelombang (titik dasar gelombang). Periode (waktu yang diperlukan oleh 2 puncak yang berurutan untuk melalui suati titik).

Panjang gelombang (jarak mendatar antara 2 puncak yang berurutan).

Tinggi gelombang (jarak vertikal antara puncak gelombang dan lembah).Keterangan: L : Panjang gelombang H : Jarak vertikal antara puncak dan lembah (tinggi gelombang) h : Kedalaman laut T : Periode gelombang C : Kecepatan rambat gelombang

Cepat rambat gelombang dapat dicari dengan rumus berikut ini: Cepat rambat gelombang (C) = panjang gelombang(L)periode (T)

Gelombang diukur dengan alat pencatat elektronik misalnya pressure transducer yaitu sebuah alat pengukur tekanan yang dilengkapi dengan meteran bunyi yang sensitif (potensiometer) yang dicatat pada diafragma logam yang mengubah tekanan yang disebabkan oleh gelombang energi dan kemudian diteruskan sebagai getaran elektronik. Perbedaan antara bentuk gelombang dan gerak massa air adalah penting. Gelombang membawa energy yang diberikan oleh angin, sedang massa air tidak. Di dalam air, bentuk gelombang yang bergerak ke depan massa air (partikel air) sendiri hamper tak bergerak maju. Ketika gelombang di dalam air, gerakan partikel itu sendiri pada permukaan mengikuti pola orbit melingkar. Semakin dalam, orbit lingkaran inipun semakin kecil dan kecepatannya semakin berkurang. Sebagai akibatnya, gerakan air berputar-putar tak teratur dari lingkaran, dan kecepatan partike air makin berkurang sesuai dengan kedalamannya.

The Surf Zone merupakan suatu area dimana gelombang

mulai masuk dalam perairan laut dangkal untuk pertama kali sehingga terdapat suatu kenampakan gelombang yang bergulung-gulung menuju ke arah daratan dan selanjutnya menuju pada daerah pecah gelombang. The Swash Zone merupakan zone dimana air bergerak secara laminar kearah daratan, karena gelombang sudah pecah sehingga hanya merupakan suatu aliran yang mirip dengan limpasan permukaan. A. Tenaga Pembentuk Gelombang

Gelombang terbentuk oleh adanya transfer energi dari udara ke massa air. Sebuah gelombang terdiri dari osilasi yang bergerak tanpa membawa materi bersamanya. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Pada kasus gelombang laut, energi diberikan ke gelombang air, misalnya oleh angin di laut lepas. Kemudian energi dibawa oleh gelombang ke pantai. Terjadinya gerak gelombang laut dapat dirumuskan sebagai berikut: Pertama, air mencapai dasar lingkaran pada lembah gelombang.

Kedua, air mencapai bagian atas lingkaran pada puncak gelombang. Ketiga, puncak gelombang memecah di tepi pantai. Gelombang air bergerak dengan kecepatan yang bisa diketahui. Tetapi, setiap partikel pada air itu sendiri, hanya berosilasi terhadap titik setimbang. Ketika angin berhembus memberikan energi pada air dalam

bentuk pergeseran dan tekanan di atas permukaan laut yang tenang, maka gelombangpun terbentuk. Keefektifan angin dalam menghasilkan gelombnag tergantung pada tiga faktor, yaitu: Kuatnya hembusan. Lamanya hembusan. Bentang air terbuka yang dilalui angin (fetch). Jika angin ribut bertiup untuk waktu yang lama dan melingkupi luas bentang air terbuka, maka gelombang yang besar dan tinggi dapat dihasilkan. Semua gelombang dipengaruhi atau dihasilkan oleh salah satu dari 3 faktor atau mekanisme dasar yaitu: a. Angin Angin yang bertiup di atas permukaan laut merupakan pembangkit utama gelombang. Gelombang yang bentuknya tidak teratur dan masih dipengaruhi oleh angin disebut sea, sedangkan gelombang yang bentuknya teratur dan sudah bergerak menjauhi asal terbentuknya disebut swell. Bentuk-bentuk angin yang mempengaruhi sifat-sifat gelombang:1. Kecepatan angin

Pada umumnya semakin kencang angin yang bertiup semakin besar gelombang yang terbentuk. Gelombang ini mempunyai kecepatan yang tinggi dan panjang gelombang yang besar.2. Waktu di mana angin sedang bertiup

Semakin lama angin bertiup, semakin tinggi pula energi yang dihasilkan untuk membentuk gelombang3. Jarak tanpa rintangan di mana angin sedang bertiup (fetch)

Semakin luas daerah yang dilewati angin, semakin besar pula energi yang dihasilkan untuk membentuk gelombang. a. Gravitasi Gravitasi bulan dan matahari berpengaruh terhadap besar kecilnya gelombang yang terjadi. b. Gempa Gempa yang terjadi di laut dapat menyebabkan gelombang besar yang disebut tsunami.

A. Klasifikasi Gelombang Gelombang laut dibedakan menjadi tiga macam, yaitu

Gelombang primer (gelombang longitudinal) Gelombang ini merambat di permukaan bumi di dasar laut dengan kecepatan antara 7 - 14 km/ sekon.

Gelombang sekunder (gelombang transversal) Gelombang ini merambat seperti gelombang primer melalui permukaan bumi di dasar laut.

Gelombang panjang Gelombang ini dapat menyebabkan kerusakan di permukaan bumi karena berasal dari episentrum bumi. Gelombang panjang merambat dengan kecepatan 3 - 4 km/sekon di permukaan bumi. Gelombang ini dikategorikan sebagai gelombang laut tektonik karena diakibatkan oleh bergesernya lempengan kerak bumi. Klasifikasi gelombang laut berdasarkan perbandingan antara kedalaman laut dan panjang gelombang a. Gelombang pendek Adalah gelombang yang terbentuk dilaut yang dalam dimana kedalaman laut lebih besar daripada panjang gelombang. b. Gelombang panjang

Adalah gelombang yang terbentuk dilaut yang dangkal dimana kedalaman laut lebih kecil daripada panjang gelombang. Klasifikasi gelombang laut berdasarkan bentuknya a. Gelombang Osilasi adalah gelombang yang terjadi di laut lepas. b. Gelombang Translasi adalah gelombang yang dimulai dari pecahan gelombang (gelora) sampai ke pantai dan tidak memiliki puncak dan dasar gelombang.Gelombang/ ombak yang terjadi di lautan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam tergantung kepada gaya pembangkitnya. Pembangkit gelombang laut dapat disebabkan oleh:

Angin (gelombang angin). Tiga tipe gelombang yag dihasilkan oleh angin yaitu, :a. Sea: gelombang yang dipengaruhi langsung oleh angin, tanpa pola

yang sistematis (periode berubah dan tinggi bervariasi).b. Swell: merupakan bentuk turunan Sea, mempunyai pola yang

teratur (panjang gelombang tetap, tinggi berkurang). Swell dapat mengadakan perjalanan sampairibuan mil. Swell yang mendekati pantai, pola mereka akan berubah oleh perairan yang dangkal. Akibatnya gelombang-gelombang itu menjadi pendek-pendek dan curam, partikel-partikel gelombang kecepatannya di puncak bertambah, mereka bergerak lebih cepat.c. Surf: terjadi di sekitar pantai (bila gelombang mencapai kedangkalan

dan pecah), bergerak dalam arah horisontal (bukan lingkaran) menuju ke pantai. Surf tidak mempunyai gerak melingkar dari partikelpartikel airnya. Pada titik itu, kedalaman air sekitar setengah panjang gelombang. Selain itu, panjang dan tinggi gelombang meningkat, dan kecepatannya turun. Dimana dasar yang dangkal memiliki dampak signifikan terhadap gelombang tersebut.Gelombang yang bergerak menjauh dari daerah angin yang menyebabkannya, mempunyai pola-pola yang seragam dan mulai bergerak dalam rentetan yang sama periode dan tingginya.

Gaya tarik menarik bumi, bulan- matahari (gelombang pasang-surut)

Pasang surut merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnys permukssn ir lsut secara berkala yang diakibatkan oleh matahari, bumi, dan bulan. Komponen-komponen utama pasang surut terdiri dari komponen tengah harian dan harian. Karena interaksinya dengan bentuk (morfologi) pantai, superposisi antar komponen pasang surut utama, dan factor-faktor lainnya akan mengakibatkan terbentuknya komponenkomponen pasang surut yang baru. Pasang surut tidak hanya mempengaruhi lapisan teratas, melainkan seluruh massa air. Di perairan pantai, terutama di teluk atau selat yang sempit, gerakan naik turunnya muka air akan menimbulkan terjadinya arus pasang surut. Pasang disebabkan oleh adanya gaya tarik menarik antara dua tenaga yang terjadi di lautan, yaitu dari gaya sentrifugal yang disebabkan oleh rotasi bumi dan gaya gravitasi bulan.akibat dari adanya tenaga pembangkit pasang, akan dijumpai dua tonjolan massa air dimana satu bagian terdapat pada permukaan bumi yang letaknya berhadapan langsung dengan bulan dan yang lain terdapat pada sisi lain dari bulan. Dua tonjolan tersebut merupakan daerah-daerah yang saat itu mengalami pasang tinggi. Pasang tinggi yang terjadi bergerak bergantian secara perlahan-lahan dari suatu tempat ke tempat yang lain di permukaan bumi. Dua pasang tinggi dan dua pasang rendah terjadi dalam periode satu hari (24 jam 50 menit). Selain bulan, gaya gravitasi matahari juga mempengaruhi pasang surut air laut meskipun tidak sebesar yang disebabkan oleh gravitasi bulan. Pada waktu bulan baru dan bulan penuh yaitu disaat matahari dan blan terletak pada satu garis terhadap bumi sehingga gaya gravitasi yang ditimbulkan mempunyai arah yang sama. Hal in menyebabkan air pasang yang lebih besar dari biasanya. Sedangkan waktu bulan seperempat dan tiga per empat, matahari dan bulan membentuk sudut 90 derajat, dimana gravitasi matahari melemahkan gravitasi bulan akibatnya pasang yang tercipta kecil. Gelombang pasang merupakan sinergi dari tiga fenomena yang terjadi secara serentak, yaitu:1. Pasang tertinggi yang terjadi setiap 18.6 tahun sekali pada 17 Mei

dimana bumi, bulan, dan matahari berada pada satu garis lurus (perihelium).2. Gelombang Kelvin, yaitu gelombang yang mengimbangi gaya

coriolis.

3. Gelombang Swell, yaitu gelombang akibat tiupan angin dengan skala yang lebih besar dari ripples. Sinergi dari ketiga kekuatan pada kondisi maksimum akan menghasilkan gelombang maksimum.

Gempa vulkanik atau tektonik di dasar laut (gelombang tsunami). Gelombang tsunami terbentuk dari satu atau dua proes oleh gerakan lapisan laut sepanjang garis retakan atau disebabkan oleh gempa gunung di bawah laut sehingga menyebabkan gerakan lapisan ini muncul sepanjang garis retakan. Saat gerakan lapisan bumi ini terjadi maka akan menyebabkan gerakan air dasar laut yang menyebabkan bergejolaknya massa air. Gerakan ini menyebabkan air terombang-ambing secara vertical dan menimbulkan ombak nyang sangat panjang. Gempa bumi sering mengancam lapisan laut dimana sedimen pelagic dan neritic dalam sejumlah besar akan bergeser. Sedimen in sebaliknya akan menggeser massa air dan menimbulkan ombak yang sangta panjang. Berdasarkan jarak sumber penyebab tsunami dan daerah yang teranam bahaya, tsunami dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu : tsunami local (jarak dekat) dan tsunami distan (jarak jauh). Sedangkan daya hancur tsunami tergantung pada tiga factor, yaitu: inundasi (penggenangan), kekuatan bangunan atau struktur, dan erosi. Tsunami dapat menyebabkan erosi pada pondasi bangunan dan menghancurkan jembatan serta struktur penahan gelombang yang sejajar garis pantai. Dampak dari tsunami dapat dirasakan dalam radius lebih dari 150 km. tsunami juga memiliki panjang gelombang sebesar 1000 km. tsunami merupakan serangkaian dari beberapa gelombang biasanya tiap-tipa gelombang dipisahkan dengan jarak waktu 15 menit sampai 1 jam atau lebih. Dalam kebanyakan kasus gelombang ke-3 dan gelombang ke-8 adalah paling berbahaya.

Gelombang yang disebabkan oleh gerakan kapal. Berdasarkan sifat-sifatnya, gelombang dibagi menjadi 2 macam, yaitu:

Gelombang pembangun/ pembentuk pantai (Constructive wave). Gelombang pembentuk pantai mempunyai ketinggian kecil dan kecepatan rambatnya rendah sehingga saat gelombang tersebut pecah di pantai akan mengangkut sedimen (material pantai). Material pantai akan tertinggal di pantai (deposit) ketika aliran balik dari gelombang pecah meresap ke dalam pasir atau pelan-pelan mengalir kembali ke laut.

Gelombang pembentuk pantai

Gelombang perusak pantai (Destructive wave). Gelombang perusak pantai mempunyai ketinggian dan kecepatan rambat yang besar (sangat tinggi). Air yang kembali berputar mempunyai lebih sedikit waktu untuk meresap ke dalam pasir. Ketika gelombang datang kembali menghantam pantai akan ada banyak volume air yang terkumpul dan mengangkut material pantai menuju ke tengah laut atau ke tempat lain.

Gelombang perusak pantai

Berdasarkan kedalaman dan kedangkalan air, serta panjang gelombangnya, gelombang dipisahkan menjadi:

Gelombang air dalam jika rasio dari kedalaman dengan panjang gelombang lebih dari 1: 2.

Gelombang air dangkal jika rasio dari kedalaman dengan panjang gelombang kurang dari 1: 25.

Gelombang intermediet jika rasio dari kedalaman dan panjang gelombang antara 1: 2 dan 1: 25.

A. Refleksi, Refraksi, dan Difraksi Gelombang Sifat gelombang yang datang menuju pantai sangat dipengaruhi oleh kedalaman air dan bentuk profil pantainya (beach profile), selain tentunya parameter dan karakter gelombang itu sendiri. Pada saat gelombang bergerak menuju garis pantai (shoreline) enam peristiwa dapat terjadi pada gelombang, yang kemudian berpengaruh pada garis pantai dan bangunan yang ada disekitarnya. Keenam peristiwa tersebut adalah (McCormick, 1981 ; Wood and Fleming, 1981): Refraksi gelombang yakni peristiwa berbeloknya arah gerak puncak gelombang. Refraksi gelombang merupakan peristiwa perubahan arah gelombang yang bergerak ke arah pantai dari kedalaman air yang dalam menuju kedalaman air yang dangkal karena adanya perubahan kedalaman air, peristiwa refraksi gelombang diakibatkan oleh perbedaan kecepatan gelombang yang biasanya disertai juga dengan perubahan panjang gelombang yang mengecil.Kontur gelombang Sinar gelombang Puncak kedalaman

Peristiwa refraksi gelombang

Gambar diatas menunjukkan pola refraksi yang terjadi pada sebuah pulau kecil di lautan di mana pola refraksi tersebut digambarkan oleh garis puncak gelombang (wave crest) dan sinar gelombang (wave ray). Difraksi gelombang yakni peristiwa berpindahnya energi di sepanjang puncak gelombang ke arah daerah yang terlindung. Refleksi gelombang yakni peristiwa pemantulan energi gelombang yang biasanya disebabkan oleh suatu bidang bangunan di lokasi pantai. Wave shoaling yakni peristiwa membesarnya tinggi gelombang saat bergerak ke tempat yang lebih dangkal. Jika suatu gelombang menuju perairan dangkal, maka terjadi perubahan karateristik gelombang yang meliputi perubahan tinggi gelombang, panjang dan kecepatan gelombang Wave damping yakni peristiwa tereduksinya energi gelombang yang biasanya disebabkan adanya gaya gesekan dengan dasar pantai. Wave breaking yakni peristiwa pecahnya gelombang yang biasanya terjadi pada saat gelombang mendekati garis pantai (surf zone). Gelombang yang menjalar dari laut dalam menuju pantai mengalami perubahan bentuk karena adanya pengaruh perubahan kedalaman laut. Pengaruh kedalaman laut mulai terasa pada kedalaman lebih kecil dari setengah kali panjang gelombang. Di laut dalam profil gelombang adalah sinusoidal, semakin menuju ke perairan yang lebih dangkal puncak gelombang semakin tajam dan lembah gelombang semakin datar. Selain itu kecepatan dan panjang gelombang berkurang secara berangsur-angsur sementara tinggi gelombang bertambah. Gelombang pecah diklasifikasikan dalam empat kategori yaitu spilling, plunging, collapsing, dan surging.a. Spilling

ketika gelombang merambat maju pada puncak gelombang pertama kali nampak berbuih dan terjadi turbelensi yang menyebar kebawah pada gelombang. Kelihatanya gelombang ini tertimbun buih yang bergerak maju. Turbelensi ini yang secara keseluruhan yang menghaburkan energy

gelombang sehingga semakin lama tinggi gelombang semakin kecil. Panjang gelombang sangat tinggi tapi tetap stabil.b. Plunging

puncak gelombang berbentuk runcing dan melengkung sehingga akhirnya jatuh pada dasar dari bagian muka gelombang. Proses pecahnya dan disipasi energy lebih terlihat daripada spilling breaker.c. Collapsing

bagian depan dari gelomabang curam pada saat mulai pecah, bagian terendah dari muka gelomabng jatuh ke depan dan gelombang runtuh. Collapsing breaker ini bentuknaya terletak anatara bentuk plugging dan surging dan tidak secara jelas di definisikan dalam bentukn lainyad. Surging

puncak dan muka gelombang mempunyai bentuk yang hamper stabil, bentuknya bergelombang tergantung dari kemiringan pantai. Gelombang ini bergerak kedepan seabgai gelombang berdiri atau gelombang yang terpantulkan. Dari keempat jenis gelombang pecah tersebut dapat terjadi pada perairan dangkal tapi khusus untuk spilling dan pluging terjadi pada perairan dalam dan keduanya paling biasa terjadi di perairan dangkal.

A. Pengaruh Gelombang dalam Kehidupan Pengetahuan tentang pasang surut sangat diperlukan dalam transportasi laut, kegiatan di pelabuhan, pembangunan di daerah pesisir pantai, dan lainlain karena sifat pasang surut juga sangat mempengaruhi kehidupan yang periodik, maka ia dapat diramalkan. Pasang surut juga sangat mempengaruhi kehidupan organism laut, terutama pada daerah interdal dan daerah litoral. Dengan adanya pasang surut organism-organisme memiliki strategi ekologi sendiri-sendiri untuk bisa bertahan hidup. Di samping itu, pasang surut sangat mempengaruhi ekosistem mangrove yang merupakan pilar pertahanan alam utama pada daerah pesisir dari ancaman badai, erosi dan lain-lain. Pasang surut menggerakkan air dalam jumlah yang cukup besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus pasang surut, oleh karena

waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap 12,5 jam sekali), suplai listriknya pun relative lebih dapat diandalkan daripada pembangkit listrik tenaga ombak. Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energy pasang surut yaitu:1. DAM Pasang Surut (Tidal Barrage)

Cara ini serupa seperti pembangkit listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di DAM atau waduk penampungan air sungai. Hanya saja, DAM yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih besar daripada DAM air sungai pada umumnya. DAM ini biasanya dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut.2. Turbin Lepas Pantai (Offshore Turbines)

Pilihan lainnya ialah menggunakan turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut.

Pertanyaan:1. Mengapa gelombang selalu mengarah ke pantai? 2. Mengapa semakin bertambah kedalaman laut, kekuatan gelombang 3.

4.5. 6. 7.

semakin kecil sedangkan arus semakin besar? Apakah periode gelombang mempengaruhi tinggi gelombang? Mengapa besar gelombang di pantai utara dan pantai selatan Jawa berbeda? Bagaimana tindakan konservasi yang dapat dilakukan di daerah pantai utara dan pantai selatan pulau Jawa? Bagaimana bentuk pantai bisa berpengaruh terhadap tinggi gelombang? Bagaimana mekanisme longshore currents?