Makalah Surhid Chart Datum

14
1 BAB I LATAR BELAKANG Negara Indonesia merupakan salah satu negara Kepulauan yang terluas di dunia, dengan jumlah pulau sekitar 17.499 pulau, luas seluruh wilayah daratan ±2.012.402 km 2 , luas wilayah perairan ±5.877.879 km 2 dan panjang garis pantai ±81.290 km (Dishidros, 2006). Hal tersebut membuat Indonesia memerlukan peta laut yang akurat dan dapat digunakan untuk kepentingan navigasi, pertambangan, dan lain-lain. Muka surutan peta atau chart datum merupakan bidang referensi kedalaman untuk proses pemetaan di laut. Chart datum merupakan bidang terendah yang mungkin terjadi dan nilai surut air laut hampir tidak pernah lebih bawah dari chart datum (De Jong, 2002). Penentuan chart datum disuatu wilayah akan berbeda dengan penentuan chart datum di wilayah yang lain, karena chart datum sangat dipengaruhi oleh pergerakan muka air laut dalam hal ini gerakan pasang surut air laut di wilayah tersebut. Pasang surut air laut merupakan gerakan naik turunnya permukaan air laut secara periodik. Pergerakan tersebut disebabkan karena pengaruh gaya tarik menarik benda-benda angkasa, khususnya bulan dan matahari terhadap laut di berbagai tempat di bumi. Variasi periodik pergerakan tersebut berhubungan erat dengan variasi kedudukan bulan maupun matahari dalam orbitnya. Kedudukan atau pergerakan bulan, bumi, dan matahari bervariasi secara periodik sehingga bisa dihitung dan diketahui dengan teliti. Periode pergerakan bulan, bumi, dan matahari tersebut adalah satu bulan untuk bulan mengelilingi bumi, 1 tahun yang merupakan periode untuk bumi mengelilingi matahari, 8,85 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan orbital presesi dan 18,6 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk berhimpitnya node bulan dan ekliptik (Ali, dkk, 1994). Chart datum dapat dihitung dari data pengamatan pasut di lokasi tertentu yaitu dengan menggunakan nilai MSL (So) dan jarak muka surutan peta (Zo) yang diperoleh dari penjumlahan konstanta harmonik pasut hasil proses analisis pasut. Proses pengolahan data pengamatan pasut yang memiliki periode berbeda akan

description

hidrografi, geodesi

Transcript of Makalah Surhid Chart Datum

1

BAB I

LATAR BELAKANG

Negara Indonesia merupakan salah satu negara Kepulauan yang terluas di

dunia, dengan jumlah pulau sekitar 17.499 pulau, luas seluruh wilayah daratan

±2.012.402 km2, luas wilayah perairan ±5.877.879 km2 dan panjang garis pantai

±81.290 km (Dishidros, 2006). Hal tersebut membuat Indonesia memerlukan peta

laut yang akurat dan dapat digunakan untuk kepentingan navigasi, pertambangan,

dan lain-lain.

Muka surutan peta atau chart datum merupakan bidang referensi kedalaman

untuk proses pemetaan di laut. Chart datum merupakan bidang terendah yang

mungkin terjadi dan nilai surut air laut hampir tidak pernah lebih bawah dari chart

datum (De Jong, 2002). Penentuan chart datum disuatu wilayah akan berbeda

dengan penentuan chart datum di wilayah yang lain, karena chart datum sangat

dipengaruhi oleh pergerakan muka air laut dalam hal ini gerakan pasang surut air

laut di wilayah tersebut.

Pasang surut air laut merupakan gerakan naik turunnya permukaan air laut

secara periodik. Pergerakan tersebut disebabkan karena pengaruh gaya tarik

menarik benda-benda angkasa, khususnya bulan dan matahari terhadap laut di

berbagai tempat di bumi. Variasi periodik pergerakan tersebut berhubungan erat

dengan variasi kedudukan bulan maupun matahari dalam orbitnya. Kedudukan atau

pergerakan bulan, bumi, dan matahari bervariasi secara periodik sehingga bisa

dihitung dan diketahui dengan teliti.

Periode pergerakan bulan, bumi, dan matahari tersebut adalah satu bulan

untuk bulan mengelilingi bumi, 1 tahun yang merupakan periode untuk bumi

mengelilingi matahari, 8,85 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk

melakukan gerakan orbital presesi dan 18,6 tahun merupakan waktu yang

dibutuhkan untuk berhimpitnya node bulan dan ekliptik (Ali, dkk, 1994).

Chart datum dapat dihitung dari data pengamatan pasut di lokasi tertentu

yaitu dengan menggunakan nilai MSL (So) dan jarak muka surutan peta (Zo) yang

diperoleh dari penjumlahan konstanta harmonik pasut hasil proses analisis pasut.

Proses pengolahan data pengamatan pasut yang memiliki periode berbeda akan

2

menghasilkan konstanta harmonik pasut yang berbeda, yang selanjutnya akan

menghasilkan nilai Zo yang berbeda dan akhirnya mempengaruhi hitungan nilai

chart datum.

3

BAB II

ISI

II.1. Pasang Surut

Pasang surut merupakan peristiwa naik turunnya muka laut secara berkala

akibat adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama matahari dan bulan

terhadap massa air di Bumi. Peristiwa naik turunnya muka air adalah periodik

dengan rata-rata periodenya 12,4 jam (dibeberapa tempat 24,8 jam) (Pond dan

Pickard,1983 dalam Rufaida, 2008).

Pengertian pasang surut menurut The International Hydrographic

Organization (IHO) adalah naik turunnya permukaan air laut secara periodik yang

disebabkan oleh pengaruh gaya tarik benda-benda langit terutama bulan dan

matahari di bumi yang berotasi. Berdasarkan pengertian diatas, maka bisa diketahui

bahwa pasang surut yang terjadi di Bumi disebabkan oleh gaya tarik matahari dan

bulan, walaupun sebetulnya benda-benda angkasa yang lain juga mempengaruhi,

akan tetapi pengaruhnya dapat diabaikan karena jaraknya lebih jauh dan ukurannya

lebih kecil (IHO dalam Joyosumarto, 2013).

II.2. Gaya Pembangkit Pasang Surut

Gaya yang mempengaruhi pasut merupakan gaya tarik menarik benda-

benda angkasa khususnya bulan dan matahari terhadap berbagai tempat di bumi.

Tiga gerakan utama yang perlu diperhatikan dalam peristiwa pasang surut adalah

gerakaan rotasi bumi pada sumbunya, orbit bulan mengelilingi bumi dan orbit

bumi mengitari matahari.

Gambar II.1. Posisi Matahari, Bumi dan Bulan (Seprapto, 2001)

4

Gaya pembangkit pasang surut (pasut) yang selanjutnya disebut GPP

merupakan resultan gaya tarik bulan, matahari dan gaya sentrifugal yang

mempertahankan kesetimbangan dinamik pada seluruh sistem yang ada.

Gambar II.2. Gaya Sentrifugal dan Gaya Tarik Bulan (Ali, et. al., 1994)

II.3. Konstanta Harmonik Pasang Surut

Konstanta harmonik pasut adalah konstanta-konstanta yang dapat

menyebabkan terjadinya pasut. Konstanta-konstanta pasut memilliki sifat yang

harmonik terhadap waktu, sehingga dinamakan konstanta harmonik pasut. Secara

garis besar konstanta harmonik pasut dapat dibagi menjadi tiga kelompok seperti di

bawah ini :

1. Konstanta harmonik pasut periode harian (diurnal period tide).

2. Konstanta harmonik pasut periode harian ganda (semidiurnal period

tide).

3. Konstanta harmonik pasut periode panjang (long period tide).

Selain konstanta-konstanta yang disebutkan di atas, terdapat konstanta

harmonik pasut lain yang dipengaruhi oleh perairan dangkal. Konstanta- konstanta

harmonik pasut dapat dilihat pada Tabel II.1.

5

Tabel II.1. Komponen Harmonik Pasang Surut (De Jong, 2002)

Untuk keperluan rekayasa, umumnya digunakan 9 unsur utama pembangkit

pasut atau komponen utama konstanta harmonik pasut, yaitu M2, S2, K2, N2, K1,

O1, P1, M4, dan MS4. Dari 9 komponen harmonik utama pasut, terdapat 4

konstanta harmonik yang biasa digunakan dalam menentukan tipe pasut, yaitu M2,

S2, K1, dan O1.

Tabel II.2. Tipe Pasang Surut Berdasarkan Bilangan Fornzhal (De Jong, 2002)

6

Gambar II.3. Tipe Pasang Surut (Noaa Ocean Service, 2008)

II.4. Analisis Harmonik Pasang Surut

Analisis harmonik pasut adalah suatu cara untuk mengetahui sifat dan

karakter pasut di suatu tempat dari hasil pengamatan pasut dalam kurun waktu

tertentu. Analisis pasut dilakukan dengan cara menghitung nilai-nilai konstanta

harmonik pasut, yaitu besarnya amplitudo dan beda fase dari unsur-unsur pasut

dengan menggunakan metode tertentu. Berdasarkan definisi tersebut, maka tujuan

dari analisis harmonik pasut adalah menghitung amplitudo hasil respons dari

kondisi laut setempat terhadap pasut setimbang dan beda fase dari gelombang tiap

komponen di tempat itu terhadap keadaan pasut setimbangnya (Ali, dkk, 1994).

Variasi muka air menimbulkan arus yang disebut dengan arus pasang surut,

yang mengangkut massa air dalam jumlah sangat besar. Arus pasang terjadi pada

waktu periode pasang dan arus surut terjadi pada periode air surut. Titik balik

(slack) adalah saat dimana arus berbalik antara arus pasang dan arus surut. Titik

balik ini bisa terjadi pada saat muka air tertinggi dan muka air terendah. Pada saat

tersebut kecepatan arus adalah nol.

Konstanta harmonik dihasilkan dari pengamatan pasang surut. Semakin

lama pengamatan pasang surut, maka akan menghasilkan konstanta harmonik lebih

banyak dan akan menghasilkan nilai muka surutan peta atau chart datum yang

semakin rendah.

7

Karena banyaknya data pengamatan pasang surut yang dihasilkan tiap detik,

maka diperlukan metode untuk menganalisis hasil pasang surut. Metode yang

dikembangkan adalah metode least square, yaitu dengan membuat algoritma

analisis harmonik pasut dan prediksi pasut menggunakan hubungan antara

konstanta pasut dan pada algoritma yang dibuat meperhitungkan faktor ill-condition.

Gambar II.4. Variasi Pasang Surut (Hakim, 2010)

Gelombang pasang surut dan arus pasut merupakan penjumlahan dari

konstanta-konstanta pembentuk pasut yang merupakan hasil dari analisis harmonik.

Kesimpulan dari penelitiannya menyebutkan bahwa metode least square banyak

digunakan untuk proses analisis harmonik pasut karena perkembangan komputer,

algoritma yang baik tidak hanya dapat memfasilitasi hitungan yang cepat akan

tetapi harus dapat digunakan untuk menyelesaikan konstanta-konstanta pasut dari

data pengamatan secara efisien. Untuk menghasilkan konstanta harmonik maka

jumlah data pengamatan pasut harus dipenuhi.

Kestabilan proses analisis harmonik pasut disebabkan karena faktor

astronomis, efek nonlinier dan karena variasi topografi dasar laut, kemudian

meteorologi juga dapat mempengaruhi kestabilan dari analisis pasut akan tetapi

pengaruhnya tidak terlalu besar. Untuk menghasilkan semua konstanta yang dapat

8

menunjukan pengaruh dari gaya pembangkit pasut memerlukan periode panjang

selama 19 tahun karena periode 1 tahun belum bisa mengeluarkan seluruh konstanta.

Variasi tinggi muka air laut di lokasi tertentu dapat dinyatakan sebagai hasil

dari superposisi dari berbagai gelombang konstanta harmonik pasut. Tinggi muka

air laut pada saat t dituliskan oleh Pawlowicz, et.al (2002) sebagai berikut :

(I)

Keterangan :

x(t) : tinggi muka air pada waktu t

Bo : tinggi muka air rata-rata saat t = 0

Bit : tinggi muka air rata-rata saat t

ak : amplitudo

N : konstituen pasang surut dengan bilangan Doodson

σk : frekuensi yang diperoleh dari potensia

Persamaan (I) dapat disederhanakan dengan pendekatan model pasut

menggunakan pendekatan tradisional sinusoidal sebagai berikut dan dengan

menggunakan metode least square :

(II)

II.5. Periode Sinodik

Ali, dkk (1994) menyebutkan bahwa banyaknya gelombang yang akan

diperoleh dari hasil analisis pasang surut tergantung pada panjang data pengamatan

pasut. Panjang data pengamatan pasut dapat diperoleh menggunakan kriteria

Reyleigh, yaitu bahwa komponen A dan B dapat saling dipisahkan apabila lama

pengamatan data pasut melebihi periode tertentu yang dikenal dengan periode

sinodik. Periode sinodik dapat didefinisikan sebagai berikut :

(III)

dalam hal ini :

PS : Periode sinodik dinyatakan dalam jam

9

: Kecepatan sudut dinyatakan dalam derajat/ jam dari komponen A

dan B.

Dari penjelasan diatas, maka periode sinodik merupakan lama pengamatan

minimum yang digunakan untuk analisa harmonik pasut agar dapat digunakan

untuk menghitung amplitudo dan beda fase dari dua buah komponen A dan B.

Sebagai contoh kasus dalam memisahkan antara konstanta diurnal dan

semidiurnal yaitu K1 dan M2, maka cukup menggunakan data yang pendek.

Kecepatan sudut dari K1 adalah 28,984 dan kecepatan sudut konstanta M2 adalah

15,041, maka akan diperoleh periode sinodiknya 32 jam. Hal ini berarti dengan

pengamatan pasut selama 32 jam akan dapat diperoleh konstanta K1 dan M2.

Semakin kecil perbedaan frekuensi komponen A dan B, maka semakin panjang pula

periode data yang diperlukan untuk dapat memisahkan konstanta keduanya. Seperti

halnya akan memisahkan konstanta harmonik semidiurnal yaitu K2 dan S2 yang

memiliki kecepatan sudut masing-masing 30o,082 dan 30o, maka memerlukan

periode pengamatan selama 182 hari, dengan demikian jumlah komponen harmonik

pasut yang diperoleh dari analisa harmonik sangat bergantung pada panjang data

pengamatan.

Ada cara yang dapat digunakan untuk memisahkan dua konstanta harmonik

pasut apabila jumlah pengamatan kurang dari periode sinodik, yaitu dengan

menggunakan harga perbandingan antara dua komponen equilibrium tide. Seperti

misalnya akan menghitung nilai komponen K2 dari data satu bulan. Dari data satu

bulan kita dapat memperoleh nilai konstanta S2. Untuk dapat menghitung K2, maka

digunakan hubungan perbandingan amplitudo dan beda fase antara K2 (komponen

lemah) dengan komponen S2 (komponen kuat). Amplitudo (A) K2 dihitung

berdasarkan perbandingan K2/S2 dan beda fase (g) dihitung dari pengurangan beda

fase S2 dikurangi beda fase K2 di stasiun acuan.

Apabila di tempat yang di amati tidak ada Stasiun acuan, maka dapat

digunakan harga perbandingan amplitudo antara dua komponen equilibrium tide

nya dengan persamaan :

10

(IV)

Berikut contoh data hasil perhitungan perbandingan amplitudo:

Tabel II.3. Hasil Perhitungan Perbandingan Amplitudo

II.6. Chart Datum

Chart datum adalah bidang permukaan acuan pada suatu perairan yang

didefinisikan terletak dibawah permukaan air laut terendah yang mungkin terjadi.

Chart datum digunakan sebagai dasar penentuan angka kedalaman pada peta

bathimetri, pada dasarnya chart datum merupakan bidang nol peta batimetri yang

ditentukan dari suatu bidang muka air terendah yang mungkin terdapat di wilayah

yang bersangkutan. Setiap daerah mempunyai tipe dan karakteristik pasut yang

berbeda-beda, oleh karena itu banyak model untuk menentukan muka surutan peta

(chart datum).

Gambar II.5. Kedudukan Chart Datum (Soeprapto, 2001)

Beberapa contoh dari muka surutan yang dipakai oleh badan-badan

hidrografi di dunia adalah :

1. Inggris : air rendah purnama rata-rata (mean Low Water spring).

11

2. Amerika Serikat : di Atlantik, air rendah rata-rata (mean low water).Di Pasifik,

air rendah terendah rata-rata (mean lower low water).

3. Australia : air rendah purnama Indian (Indian Spring Low water).

4. Belanda : air rendah terendah purnama rata-rata (mean lower low water spring).

5. Bulgaria : permukaan laut rata-rata (mean sea level).

6. Norwegia : air rendah purnama equator (equatorial spring low water).

Di negara Indonesia sendiri menggunakan muka surutan dengan

perhitungan sebagai berikut:

LWS = S0 – Z0 (V)

Dimana:

LWS : Low Water Spring

S0 : Mean Sea Level (MSL)

Z0 : Chart Datum

Dalam standar penentuan Z0 yang digunakan oleh beberapa negara di dunia yang

berbeda. Saat ini cenderung direkomendasikan penggunaan LAT sebagai muka

surutan. (Poerbandono, 2005)

LAT = Lowest Astronomical Tide

Kedudukan permukaan laut terendah yang ditentukan oleh pengamatan pasang

surut secara kontinyu selama 1(satu) tahun untuk dapat memperkirakan secara

cukup andal pasut terendah bagi suatu periode 19 tahun (satu periode pasut

astronomis yg mengacu adanya pengaruh matahari dan bulan)

Gambar II.6. Letak macam-macam surut terendah (low water tidal datums)

Penentuan chart datum secara teoritis dipilih dengan pertimbangan sebagai

berikut:

12

1. Air ketika surut tidak pernah berada dibawah muka surutan peta atau

chart datum sehingga para pemakai peta batimetri yakin bahwa pada

kondisi normal kedalaman air sesuai dengan yang tertera pada chart.

2. Chart datum tidak boleh lebih rendah daripada batas kedangkalan

perairan yang bersangkutan, sehingga tidak dijumpai kedalaman yang

bernilai negatif.

3. Chart datum tidak boleh berbeda terlalu banyak dalam setiap perubahan

lokasi melainkan harus harmonis dengan chart datum perairan

disekitarnya.

4. Dalam menentukan chart datum sebaiknya menyertakan semua

konstanta harmonik yang membentuknya.

Gambar II.7. Contoh Aplikasi Chart Datum pada Bangunan Air

13

BAB III

KESIMPULAN

1. Pengertian pasang surut menurut The International Hydrographic

Organization (IHO) adalah naik turunnya permukaan air laut secara periodik

yang disebabkan oleh pengaruh gaya tarik benda-benda langit terutama

bulan dan matahari di bumi yang berotasi.

2. Analisis harmonik pasut adalah suatu cara untuk mengetahui sifat dan

karakter pasut di suatu tempat dari hasil pengamatan pasut dalam kurun

waktu tertentu.

3. Untuk menghasilkan semua konstanta yang dapat menunjukan pengaruh

dari gaya pembangkit pasut memerlukan periode panjang selama 19 tahun.

4. Chart datum merupakan bidang terendah yang mungkin terjadi dan nilai

surut air laut hampir tidak pernah lebih bawah dari chart datum (De Jong,

2002).

5. Penentuan chart datum disuatu wilayah akan berbeda dengan penentuan

chart datum di wilayah yang lain, karena chart datum sangat dipengaruhi

oleh pergerakan muka air laut dalam hal ini gerakan pasang surut air laut di

wilayah tersebut.

14

DAFTAR PUSTAKA

Malik, Slide Kuliah Pasang Surut, Slideshare, www.slideshare.net

Poerbandono, 2005, Survei Hidrografi, Refika Aditama

Harsono, 2016. Penentuan Chart Datum dengan Menggunakan Komponen Pasut

untuk Penentuan Kedalaman Kolam Dermaga

Hakim, 2016. Teori Harmonik Pasut.

Youtube.com