Arus Geostropik Arus merupakan proses pergerakan massa air menuju kesetimbangan yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air. Arus laut adalah proses pergerakan massa air laut yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air laut tersebut yang terjadi secara terus menerus. (Gross, 1990). 1.1
Arus Geostropik
Arus geostropik adalah arus yang terjadi karena adanya keseimbangan geostropik yang disebabkan oleh adanya gradien tekanan mendatar/horizontal yang bekerja pada massa air yag bergerak, dan diseimbangkan oleh gaya Coriolis (Brown et al., 1989). Arus geostrofik adalah arus yang disebabkan oleh perbedaan tinggi muka laut sehingga gaya gravitasi berpengaruh terhadap pergerakkan massa air (Corriolis effect and gravity effect). Pond dan Pickard (1983) menyatakan bahwa permukaan isobar yang membentuk lereng terhadap paras papar (level surface) dapat menimbulkan gaya yang bekerja pada partikel massa air. Arus geostrofik merupakan hasil kesetimbangan antara gaya gravitasi dan gaya coriolis. Efek gravitasi dikontrol oleh kemiringan permukaan air laut, sedangkan densitas dikontrol oleh perbedaan suhu dan salinitas horizontal horizon tal (Anonim, 2009). Arus Geostrofik digambarkan sebagai arus gradien atau slope current yang disebabkan adanya kemiringan bidang isobar dengan bidang datar (level surface). Kemiringan tersebut terjadi akibat adanya penumpukan air pada daerah tertentu karena hembusan angin yang terus menerus. Penumpukan Penumpuk an massa air menyebabkan adanya perbedaan tekanan pada permukaan laut, meskipun perbedaan tekanan yang terjadi nilainya kecil tapi karena sifat air yang selalu mencari keseimbangan, maka terjadilah pergerakan air secara air secara mendatar. Ketika angin berhembus, energi yang di transfer dari angin ke permukaan, sebagian besar digunakan dalam pembentukkan gelombang garvitasi permukaan, yang memberikan pergerakan air dari yang kecil ke arah perambatan gelombang sehingga terbentuknya arus di laut. Semakin cepat gerakan angin, maka semakin besar pula gaya gesek yang terjadi di permukaan laut. Dalam proses gesekan ini dapat menghasilkan gerakan air yaitu pergerakan air laminar dan turbulen. Gaya coriolis mempengaruhi aliran massa air dengan cara membelokan arah pergerakannya. Gaya coriolis juga mempengaruhi perubahan arah pergerakkan massa air yang kompleks di bawah permukaannya (ekman spiral). Pada umumnya energi angin yang bergesekan
pada permukaan perairan akan menimbulkan arus yang memilki kecepatan 2% dari energi angin yang menggerakannya. Kecepatan arah arus ini akan semakin berkurang terhadap kedalam. Pada saat kecepatan arus berkurang, maka tingkat perubahan arah arus yang disebabkan oleh gaya coriolis akan meningkat. 1.2
Konsep Dasar Pembentukan Arus Geostropik
Arus Geostrofik digambarkan sebagai arus gradien atau slope current yang disebabkan adanya kemiringan bidang isobar dengan bidang datar (level surface). Kemiringan tersebut terjadi akibat adanya penumpukan air pada daerah tertentu karena hembusan angin yang terus menerus. Penumpukan massa air menyebabkan adanya perbedaan tekanan pada permukaan laut, meskipun perbedaan tekanan yang terjadi nilainya kecil tapi karena sifat air yang selalu mencari keseimbangan, maka terjadilah pergerakan air secara mendatar. Dalam teori Ekman, laut diasumsikan dengan lebar tak terbatas, jika pengaruh batas pantai dimasukkan, maka akan menjadi kompleks, karena batas tersebut menghalangi pergerakan arus dan terdapat kemiringan permukaan laut. Jika permukaan laut mempunyai kemiringan, tekanan hidrostatik yang bekerja pada permukaan horizontal akan bervariasi atau akan terdapat gradient tekanan horizontal. Dengan cara yang sama jika angin berhembus dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang rendah, air cenderung mengalir karena perbedaan tekanan. Gaya yang meningkat kangerakan ini disebut Gaya gradien tekanan horizontal. Jika gaya Coriolis bekerja pada air yang bergerak diseimbangkan oleh gaya gradien tekanan horizontal, arus tersebut disebut dalam keseimbangan geostrofik dan disebut sebagai arus geostrofik.
Gambar 1. Spiral Ekman. Gambar ini menunjukkan arah arus dan kecepatannya yang
berubah-ubah sesuai dengan makin dalamnya kedalaman perairan.
Mekanisme terbentuknya arus geostropik yaitu adanya gradien tekanan yang terbentuk sehingga adanya slope muka air (slope isobar), air bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah yang dalam pergerakannya di pengaruhi oleh gaya coriolis, pada saat terjadinya keseimbangan antara gradie tekanan dan gaya coriolis, maka terbentuklah arus geostropik yang bergerak dengan kecepatan yang konstan dan sejajar isobar (ketika gradien tekanan = gaya coriolis). Pada kenyataanya penentuan slope muka air tidak mudah dilakukan, namun sekarang slope muka air sudah dapat ditentukan dengan ketelitian yang cukup baik yaitu dengan menggunakan satelit altimetri TOPEX/POEIDON, Jason 1, yang hasilnya arus geostropik dapat dipetakan di permukaan. Karena slope isobar dibawah permukaan tidak dapat ditentukan secara langsung, maka para ahli oseanografi menentukan kecepatan geostropik dibawah permukaan dari medan densitas yang diperoleh dari hasil pengukuran temperatur, salinitas dan tekanan (kedalaman). 1.3
Perhitungan Kecepatan Arus Geostropik
Gaya tekanan yang tidak tegak lurus terhadap paras papar dapat dipecah menjadi dua bagian
1. Komponen menegak α cos i, yang seimbang dengan gaya Gravitasi (g). Dimana i = sudut
yang dibentuk oleh permukaan isobar dan paras papar. Komponen mendatar α cos i, yang tidak
seimbang yang menyebabkan partikel air B ke kiri.
Gambar 2. Komponen
Komponen gaya ke arah kiri dapat ditulis sebagai berikut :
Untuk mengimbangi gaya ke arah kiri diperlukan suatu gaya per unit massa ke arah kanan yaitu F/M, yang setara kekuatannya dengan g tan i (Gambar 2 bagian c). Gaya yang setara dengan F/M adalah gaya Coriolis, yang bekerja akibat rotasi bumi. Gaya Coriolis ini menyebabkan pergerakan massa air dibelokkan ke dalam kertas (untuk di belahan bumi utara) dengan kecepatan V1, sehingga terjadi keseimbangan kembali. Terjadinya keseimbangan tersebut secara matematis dapat ditulis dengan persamaan berikut 2 sin θ V1 = F/M = g tan i dimana θ adalah lintang, θ = 7.29 x 10-5 rad/det, F/M = gaya per unit massa, V1 = kecepatan arus geostrofik yang disebabkan oleh gradien tekanan dan dibelokkan oleh gaya Coriolis ke kanan untuk di belahan bumi utara (BBU) dan ke kiri di belahan bumi selatan (BBS). Persamaan Dasar :
Maka Rumus Kecepatan menjadi :
Dimana : V g
Kecepatan Grafitasi
i
Slope i
Φ
Simbol geopotensial
1.4
Contoh fisis Arus Geostropik di Alam
Arus geostrofik bergerak melingkar di dalam suatu perairan dengan mengetahui parameter-parameter dalam suatu perairan maka fenomena yang timbul pada perairan tersebut dapat diketahui. Biasanya arus geostrofik ini sering kali terjadi Upweeling. Upwelling
merupakan fenomena oseanografi yang melibatkan wind-driven motion yang kuat, dingin dan biasanya membawa massa air yang kaya akan nutrien ke arah permukaan laut. Upwelling adalah fenoma atau kejadian yang berkaitan dengan gerakan naiknya massa air laut. Gerakan vertikal ini adalah bagian integrasi dari sirkulasi laut tetapi ribuan sampai jutaan kali lebih kecil dari arus horizontal. Gerakan vertical ini terjadi akibat adanya stratifikasi densitas air laut karena dengan penambahan kedalaman mengakibatkan suhu menurun dan densitas meningkat yang menimbulkan energi untuk menggerakkan massa air secara vertikal. Laut juga terstratifikasi oleh faktor lain, seperti kandungan nutrien yang semakin meningkat seiring pertambahan kedalaman. Dengan demikian adanya gerakan massa air vertikal akan menimbulkan efek yang signifikan terhadap kandungan nutrient pada lapisan kedalaman tertentu. Arus jenis ini merupakan arus yang terjadi akibat adanya keseimbangan geostrofik. Keseimbangan geostrofik yang terjadi karena adanya gradien tekanan mendatar / horizontal yang bekerja pada massa air yang bergerak, dan diseimbangkan oleh gaya Coriolis (Svedruv et al., 1989). Arus tipe ini tidak dipengaruhi oleh pergerakan angin (gesekan antara air dan udara), sehingga Pond dan Pickard (1983) memasukkan arus tipe ini ke dalam pada golongan arus tanpa gesekan.
Daftar Pustaka
Brown, J. S., Collis, A., and Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18(1):32-42 Gross, M. G.1990. Oceanography ; A View of Earth Prentice Hall, Inc. Englewood Cliff. New Jersey Pond, S., dan G. L. Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography. Pergamon Press. New York. http://gudangdaging.blogspot.com/2012/01/normal-0-false-false-false-en-us-x-none_03.html http://febriyuhendra.wordpress.com/2009/09/12/oseanografi/
TUGAS PAPER ARUS LAUT “ARUS GEOSTROPIK”
Oleh : Reandy Indrayana
K2E 009 065
Aloysius Anggih
K2E 009 045
Puji Prasetyaningsih
K2E 009 083
Thesyandra Mira A R
26020210120061
PROGRAM STUDI OSEANOGRAFI JURUSAN ILMU KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILU KELAUTAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014
