Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

IMPLEMENTASI MODEL SEBARAN TEMPERATUR01 SEMENANJUNG MURIA

Chevy Cahyana, Heru UmbaraPusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

ISSN 1410-6086

ABSTRAK

IMPLEMENTASI MODEL SEBARAN TEMPERATUR 01 SEMENANJUNG MURIA. Sebaran

temperatur pada laut terbuka sebagian besar dipengaruhi oleh faktor alam, antara lain perbedaanpanas radiasi malahari pada permukaan bumi, perbedaan curah hujan dan penguapan, serta sirkulasiair laut. Pengaruh kegiatan manusia secara khusus terjadi pada sebagian kecil badan air laut. Salahsatu kegiatan manusia yang dapat mempengaruhi lingkungan laut adalah pengoperasian instalasi nukliryang menggunakan laut sebagai pendingin. Dalam hal ini efluen sekunder berupa panas dapat terlepaske laut. Dalam makalah ini dibahas model sebaran temperatur di laut secara global denganmenggunakan Oceanic General Circulation MacIel (OGCM) serta implementasinya di SemenanjungMuria sebagai calon tapak PL TN.

ABSTRACT

THE IMPLEMENTATION OF TEMPERATURE DISTRIBUTION MODEL AT MURIA PENINSULA.

Distribution of temperature in the open ocean are mostly affected by factors control by nature such asdifferences in solar heat due to relative position of sun on earth surface, differences of precipitation andevaporation and ocean circulation. Human interfere are specifically occur in a smaller body of seawater. One of human activity that interfere marine environment is operation of nuclear installation thatuse ocean water as cooling water. In this chase, heat as secondary effluent can released to the ocean.On this paper, global temperature distribution model using Oceanic General Circulation Model (OGCM)is discussed. And also its implementation at Muria Peninsula as candidate site of nuclear power plant.

PENDAHULUAN

Temperatur adalah karakter fisik airlaut yang sangat penting, karena dapatdigunakan untuk mengidentifikasi badan airlaut secara umum. Temperatur, salinitas dantekanan dapat menentukan kerapatan air laut.Sebaran temperatur pad a permukaan lautdipengaruhi oleh fluks panas, penguapan,curah hujan, air sungai yang mengalir ke lautserta pembekuan dan pencairan es di laut.Fluks panas terdiri dari beberapa komponen,yaitu insolation Osw, radiasi infra merah OLW,fluks panas sensible Os dan fluks panas latenOL (Gambar 1). Perubahan temperatur padapermukaan laut dapat menimbulkan penurunanatau peningkatan kerapatan air padapermukaan laut. Jika air dari permukaanmengalir ke bagian laut yang lebih dalam,maka akan terjadi hubungan yang khususantara temperatur dan salinitas yang dapatdigunakan untuk identifikasi sumber dan untukmerunut gerakan air laut di bagian dalam.Sebaran kerapatan di bagian dalam lautsecara langsung berkaitan dengan sebarangradient tekanan horisontal yang dapatmempengaruhi arus laut. Gerakan laut sepertiitu disebut sirkulasi thermohaline [1].

251

Sirkulasi thermohaline global secaragaris besar meliputi gerakan air vertikal yangmenyebabkan terjadinya gerak air secarahorisontal dari daerah kutub. Fenomenagerakan air ini mempengaruhi sebarantemperatur dan salinitas pada laut bagiandalam, dan memiliki efek yang sangat besarpada sebaran karakteristik laut yang lainnya.Sirkulasi vertikal ini tidak disebabkan olehangin regional, tetapi oleh perbedaankerapatan dari massa air yang berbeda [2].

Sirkulasi air laut juga mempengaruhisebaran temperatur. Gerakan air laut secarakeseluruhan memindahkan panas dari bagianlaut yang berada pad a posisi garis lintangrendah ke bagian laut pada posisi garis lintangtinggi melalui arus permukaan. Air dingin dar;daerah kutub mengalir menuju ke arah equatormelalui arus bawah. Sirkulasi laut jugamenyebabkan sebaran massa air denganperbedaan temperatur dan salinitas. Secaraumum variasi salinitas lebih tinggi daripadatemperatur. Pada laut terbuka, khususnya lautdalam, variasi temperatur dan salinitas sangatkecil [3].

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

ISSN 1410-6086

2S0

200150'"

100

J: :i:SO

0-SO-100-150100~1~

50

L)-50f-·9L)"

r--'·60"

r--r----,-..30" 01'

Hea! FAlX CO!n{ •.mer:l:;

~... "-~- .• ~ .•'"

Gambar 1. Komponen fiuks panas [1]

Lepasan air pendingin yangmengandung panas dapat mempengaruhisebaran temperatur pada daerah muara atauperairan di sekitar pantai. Lepasan tersebutdapat menjadi polutan yang dapat mengangguseluruh ekosistem. Oleh karena itu studi

terhadap sebaran temperatur harus dilakukandi sekitar titik lepasan untuk mengevaluasidampaknya terhadap lingkungan.

Oalam makalah ini disajikangambaran sing kat mengenai sebarantemperatur di laut. penggunaan OceanicGeneral Circulation Model (OGCM) sertapengkajian implementasinya di perairansemenanjung Muria sebagai calon tapakPLTN.

SEBARANTEMPERATUR

Sebaran horisontal temperatur pad apermukaan laut terbuka cenderung bersifatzonal, yaitu tidak bergantung pada posisi garisbujur (Gambar 2). Perbedaan temperaturterutama disebabkan oleh kenaikan panas dilapisan permukaan di daerah equator danpengurangan panas di daerah kutub. Air palinghangat berada di sekitar equator dan air palingdingin berada di sekitar kutub. Pada daerahantara equator sampai dengan garis lintang40°, air yang lebih dingin cenderung berada dibagian timur. Pada daerah yang terletak dibagian utara dari garis lintang 40°, air yanglebih ding in cenderung berada di bagian barat.Temperatur permukaan laut memiliki anomali,deviasi temperatur dalam jangka panjangsang at kecil, kurang dari 1.50C kecuali di

252

samudera Pasifik di sekitar ekuator deviasi

bisa mencapai 3°C (Harrison dan Larkin, 1998)[1] .

Profil vertikal temperatur di bawahpermukaan laut biasanya dibagi ke dalam tigazona. Karena angin menghembus permukaanlaut. lapisan paling atas membentuk lapisantipis yang disebut mixed surface layer, yangmemiliki temperatur sama dengan temperaturpermukaan. Ketebalan lapisan ini berkisarantara 10-200 m pada daerah tropis dandaerah sabuk lintang pertengahan. Kedalamandan temperatur dari mixed surface layer selaluberubah sebagai respon terhadap fluks panaspada permukaan dan turbulensi yangbergantung pada kecepatan angin danintensitas patahan gelombang [3].

Pada daerah lintang pertengahan,mixed surface layer lebih tipis pada akhirmusim panas dimana tiupan angin sangatkurang dan sinar matahari menghangatkanlapisan permukaan. Pada musim gugur, badaipertama mencampur panas ke bagian bawahmempertebal lapisan mixed surface layer danmenghilangkan sebagian kecil panas. Pad amusim dingin, panas hilang sehingga lapisanmixed surface layer semakin teba!.

Oi bawah mixed surface layer,temperatur air berkurang secara cepatterhadap kedalaman kecuali pada daerah garislintang besar. Rentang kedalaman dimana lajuperubahan temperatur (the gradient oftemperature) tinggi disebut thermocline.Bagian thermocline yang paling atas sedikitberubah terhadap musim, sehingga disebut

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPus at Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

seasonal thermocline. Bagian thennoclineyang tidak berubah disebut pennanentthennocline terletak di bawah seasonal

10' -

60'

3)'-

a:

.(>:):

ISSN 1410-6086

thermocline sampai kedalaman 1500-2000meter.

.~"20: tOO' t80' . 1':0' -(ocr ·2!)o 0'- 20"

Gambar 2. Temperatur permukaan laut rata-rata dihitung dengan teknik interpolasi optimal(Reynolds dan Smith, 1995) [1]

OCEANIC GENERAL CIRCULATION MODEL

(OGCM)Oceanic General Circulation Model

(OGCM) pada awalnya dikembangkan untukkeperluan studi klimatologi. Berbagai tekniktelah dikembangkan untuk menggambarkansirkulasi air laut menggunakan datahydrographic. Sarmento dan Bryan (1982)mengembangkan model diagnostik dimanadata temperatur dan salinitas hasil

253

pengamatan diperhalus, sehingga noise padamodel menjadi berkurang. Pendekatan inidikembangkan lebih jauh oleh Fujio danImasato (1991), dengan menerapkan modeldiagnostik pada samudera Pasifik. Model yangdihasilkan dapat memodelkan sirkulasi air lautdi samudera Pasifik dengan baik, bahkanuntuk laut bagian dalam. Selanjutnya Fujiomengembangkan model untuk selaruh laut didunia (1992).

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

:90N

VI

8IlUW 1!O"W I;D"W OO'W EO"w 3)*W o· 3~ £O"E 90"E ,;:n"e ISO"E

LDngitude

:908

78 75E

. ISSN 1410-6086

0069

_~G~sJv~!t!~1}$s!:1'" ;,:;&1_04 OS 12 16 2 2-4 2b 32 36 " 44 48

Scalar m~an 01stress Idvnes/cm"2]

LongItude Y Lo.tJtude ""; draw lond ." colors••."'--.o~~ __ . _~_--'--"""''''_._

Gambar 3. Data hydrographic dari IRI/LDEO [5,6]

Faktor minor pada Persamaan di atasmenunjukkan bentuk awal dan bentuk difusiyang berasal dari bentuk permukaan bumi.

IMPLEMENTASI OGCM DI SEMENANJUNGMURIA

Pada tahun 2016 yang akan datang,Indonesia berencana membangun PembangkitListrik Tenaga Nuklir (PL TN) yang pertama.Calon tapak pembangunan PLTN tersebutadalah di sernenanjung Muria, yang terletak diJepara, Jawa Tengah (Gambar 4).

Pengoperasian PL TN yang terletak ditepi laut dapal rnengakibatkan terlepasnyaefiuen sekunder ke laut. Efiuen sekunder

tersebut dapat berupa panas yang berasal daripembuangan air pending in ke laut. Walaupuntemperatur air pendingin telah diturunkandengan mengalirkannya melalui kanalpendingin, temperatur air pendingin yangterlepas ke laut tetap lebih tinggi daritemperatur air pada permukaan laut.

Untuk mengkaji dampak dariterlepasnya efluen panas ke laut sebagai

Versi modifikasi dari OGCM yangdikembangkan Ok:ti Fujio telah dlterapkanpad a pengkajian sebaran 131Cs di laut duniaoleh Nakano (2003) [4]. Model tersebut dapatmeliputi seluruh laut di dunia dengan topografiyang sesungguhnya dan mernbaginya secarahorisontal ke dalam grid 2x2 dan secaravertikal ke dalarn 15 level. Pernbagian tersebutcukup untuk rnencakup seluruh wilayah dari790LS ke 750LU, dengan pengecualiansarnudera Arktik yang tidak dirnasukkan kedalam model. Model terdiri dari persamaangerak, kontinuitas, kesetimbangan, adveksidan difusi. Berdasarkan rata-rata tahunan data

hydrographic dan data tekanan angin dariIRI/LDEO (2002) (Gambar 3), kecepatan rata­rata tahunan ditentukan secara diagnostik.

Persamaan dasar yang digunakanadalah sebagai berikut (Fujio, 1992) [4],

(1/1' (I" I I {I"-:- tl/ll Iii t II -:- t l!' ,,=-- \'FU/ /I t.1,. -:1 t faUormmor

(/ i': J'o l:'('['-::- = -/),~l_

('1,,.//+-=1'(':

hi ('(I c'2(1.-+I//.'~1+1I--=J:.H,2t1+J:.v-J +-(0 -01Cf c ~(~S .. {'S . ~ 1 .•. (""II.\' •• ,-+(//.\ }S+II-=!.H\ ,\+/oV-) +·,Is -.')1Cr C: (::;

I' = Flt/.S. PI

u : vektor kecepatan horisontal,

V' : operator gradient horisontal,w : arus pada arah z.

254

f

p(Po)PAll. Av

9enS(')Kit, Kv

y

: koefisien Coriolis,

: kerapatan rata-rata air laut.

: tekanan,koefisieri viskositas horisontal danvertikal,

: percepatan gravitasi,: temperatur air potensial: salinitas air potensial,: koefisien difusi horisontal dan

vertikal.: restoring strength.

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusal Teknologi Limbah Radioaktif - B/I.T /l.N

konsekuensi dari pengoperasian PL TN disemenanjung Muria, Oceanic GeneralCirculation Model (OGCM) dapatdimplementasikan di perairan semenanjung

ISSN 1410-5086

Muria. Implementasi OGCM di semenanjungMuria dapat dilakukan dengan memasukkanparameter-parameter laut yang sesuai dengankondisi semenanjung Muria (site specific).

lIt1u.III!I''' •• J .,m• "I.•nt.llon • nlc. li.ld

Gambar 4. Peta lokasi calon tapak PLTN di semenanjung Muria

KESIMPULAN

Seberan temperatur perlu diketahuiuntuk mengkaji sifat-sifat gerakan air laut.Pengkajian sifat-sifat gerakan air lautbermanfaat untuk pengkajian sebaran polutanyang terlepas ke badan air laut.

Implementasi Oceanic GeneralCirculation Model di perairan semenanjungMuria dapat membantu dalam pengkajiandampak dari terlepasnya efluen panas ke lautakibat pengoperasian PL TN.

DAFT AR PUST AKA

1. STEWART, R. H., 2002 Introduction toPhysical Oceanography, Department ofOceanography. Texas A&M University.

2. PURBA, M., 2004. Distribution ofTemperature and Salinity in the Ocean.Proceeding of the Seminar on theDevelopment of Marine Radioecology inIndonesia. Jakarta.

3. SMALL, L. F., 1997. Basic Concept ofOceanography, Training Course Series

NO.7. Strategies and Methodologies forApplied Marine Radioactivity Studies.IAEA, Vienna.

4. NAKANO, M., POVINEC, P P, 2003.Oceanic General Circulation Model for theAssessment of the Distribution of 137 Cs inthe World Ocean. Deep-Sea ResearchPart II. Pergamon.

5. IRlfLDEO Climate Data Library, 2002.LEVITUS: Objectively Analyzed Fields ofMajor Ocean Parameter at the Annual,Seasonal and Monthly Time Scales.http://ingrid.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.LEVITUS/.

6. IRI/LDEO Climate Data Library, 2002.TRENBERTH: Global Ocean Wind Stress

Climatology Based on ECMWF Analyses.http://ing rid .Ideo. colu mbia. edulSOURCES/.TRENBERTH/.

7. MELLOR, G. L., 2003. Users Guide for aThree Dimensional, Primitive Equation,Numerical Ocean Model. Princeton

University. Princeton, NJ.