1. Pengertian Pasang Surut Pasang surut merupakan gerakan naik turunnya muka laut secara berirama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan dan matahari (Nontji, 2007).
2. Gaya Pembangkit Pasang Surut Gaya-gaya pembangkit pasang surut ditimbulkan oleh gaya tarikmenarik antara bumi terhadap bulan dan matahari, termasuk planetplanet lainnya (namun pengaruh planet-planet cukup kecil, sehingga bisa diabaikan). Besar naik turunnya permukaan laut tergantung pada kedudukan bumi terhadap bulan dan matahari.
Gambar 3. Gambaran Sederhana Terjadinya Pasang Surut Pariwono dalam ongkosongo (1989) mengatakan bahwa dari semua benda angkasa yang mempengaruhi proses pembentukan pasang surut air laut, hanya matahari dan bulan yang sangat berpengaruh melalui tiga gerakan utama utama yang menentukan “denyut” paras / muka air laut di bumi ini. Ketiga gerakan itu adalah :
Revolusi bulan terhadap bumi, dimana orbitnya berbentuk elips dan
memerlukan
waktu
29,5
hari
untuk
menyelesaikan
revolusinya ;
Revolusi bumi terhadap matahari, dengan orbitnya berbentuk elips juga dan periode yang diperlukan 365.25 hari ;
1
Perputaran
bumi
terhadap
sumbunya
dan
waktu
yang
diperlukan24 jam (one solar day). Rotasi bumi tidak menimbulkan pasang surut namun mempengaruhi muka air pasang surut. Karena peredaran bumi dan bulan pada orbitnya, maka posisi bumi-bulan-matahari selalu berubah setiap saat. Revolusi bulan terhadap bumi ditempuh dalam waktu 29.5 hari. Pada setiap sekitar tanggal 1 dan 15 (bulan muda dan bulan purnama) posisi bumi-bulan-matahari kirakira berada pada satu garis lurus, sehingga gaya tarik bulan dan matahari terhadap bumi saling memperkuat. Dalam keadaan ini terjadi pasang surut purnama (pasang besar, spring tide), di mana tinggi pasang surut sangat besar disbanding pada hari-hari yang lain. Sedang pada sekitar tanggal 7 dan 21 (seperempat dan tiga perempat revolusi bulan terhadap bumi) di mana bulan dan matahari membentuk sudut siku-siku terhadap bumi maka gaya tarik bulan terhadap bumi saling mengurangi dengan gaya tarik matahari terhadap bumi. Dalam keadaan ini terjadi pasang surut perbani (neap tide) dimana tinggi pasang surut sangat kecil dibandingkan hari-hari yang lain. Gambar 2.3. menunjukan variasi pasang surut selama satu bulan yang menunjukkan terjadinya pasang surut purnama dan perbani.
2
Gambar 4. Variasi Pasang Surut Kerena Perubahan Tata Letak Bumi-Bulan-Matahari
Gambar 5. Kedudukan Bumi-Bulan-Matahari Saat Pasang Purnama (A) Dan Pasang Perbani (B)
3. Tipe Pasang Surut Secara umum pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu :
Pasang surut harian ganda (semi diurnal tide) Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut dengan tinggi yang hampir sama dan pasang surut terjadi secara berurutan secara teratur . Periode pasang surut adalah 12 jam 24 menit. Pasang surut tipe ini terjadi di selat Malaka sampai laut Andaman. 3
Pasang surut harian tunggal (diurnal tide) Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut. Periode pasang surut adalah 24 jam 50 menit. Pasang surut tipe ini terjadi di perairan selat karimata.
Pasang surut campuran condong ke harian ganda (mixed tide prevailing semidiurnal) Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut, tetapi tinggi dan periodenya berbeda. Pasang surut jenis ini banyak terdapat di perairan Indonesia timur.
Pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed tide prevailing diurnal) Pada tipe ini dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut, tetapi kadang-kadang untuk sementara waktu terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan tinggi dan periode yang sangat berbeda. Pasang surut jenis ini terdapat di selat Kalimantan dan pantai utara Jawa Barat.
Gambar 6. Kurva Tipe Pasang Surut
4
Gambar 7. Sebaran Pasang Surut Di Perairan Indonesia
4. Elevasi Muka Air Rencana Di dalam perencanaan pelabuhan diperlukan dat pengamatan pasang surut minimal selama 15 hari yang digunakan untuk menentukan elevasi muka air rencana. Dengan pengamatan selama 15 hari tersebut telah tercakup satu siklus pasang surut yang meliputi pasang purnama dan pasang perbani. Pengamatan lebih lama (30 hari atau lebih) akan memberikan data yang lengkap. Pengamatan muka air dapat dengan menggunakan alat otomatis(automatic water level recorder) atau secara manual dengan menggunakan bak ukur dengan interval pengamatan setiap jam, siang dan malam. Untuk dapat melakukan pembacaan dengan baik tanpa terpengaruh gelombang, biasanya pengamatan dilakukan di tempat terlindung, seperti muara sungai atau teluk. Dari data pengamatan selama 15 hari atau 30 hari dapat diramalkan
pasang
surut
untuk
periode
berikutnya
dengan
menggunakan metode Admiralty atau metode kuadrat terkecil (least square method)
5
Keterangan : M2
: pasang surut semi diurnal yang dipengaruhi oleh bulan.
S2
: pasang surut semi diurnal yang dipengaruhi oleh gaya tarik matahari.
N2
: pasang surut semi diurnal karena pengaruh perubahan jarak akibat lintasan bulan yang elips.
K2
: pasang surut semi diurnal yang dipengaruhi oleh perubahan jarak revolusi bumi terhadap matahari.
K1
: pasang surut diurnal yang dipengaruhi perubahan deklinasi bulan dan matahari.
O1
: pasang surut diurnal yang dipengaruhi perubahan deklinasi bulan.
P1
: pasang surut diurnal yang dipengaruhi oleh perubahan deklinasi matahari.
M4
: kecepatan sudutnya dua kali M2 dan termasuk kelompok perairan dangkal.
MS4
: hasil interaksi S2 dan M2 dimana kecepatan sudutnya sama dengan sudut S2 dan M2 dan termasuk kelompok perairan dangkal.
6
5. Formzahl Pada umumnya sifat pasang surut di perairan ditentukan dengan menggunakan rumus Formzahl, yang berbentuk : F = K1+O1 / M2+S2
dimana nilai dari Formzahl, F = 0.00 – 0.25 ; untuk pasut bertipe ganda (semi diurnal) F = 0.26 – 1.50 ; untuk pasut bertipe campuran dengan tipe ganda yang menonjol (mixed, mainly semi diurnal) F = 1.5 – 3.00
; untuk pasut bertipe campuran dengan tipe tunggal yang menonjol (mixed, mainly diurnal)
F > 3.00
; untuk pasut bertipe (diurnal)
Sedangkan, O1 = unsur pasut tunggal utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan K1
= unsur pasut tunggal yang disebabkan oleh gaya tarik matahari
M2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan S2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik matahari Penentuan tinggi dan rendahnya pasang surut ditentukan dengan rumus-rumus sebagai berikut : MSL
= Z0 + 1,1 ( M2 + S2 )
DL
= MSL – Z0 MHWL
HHWL
= Z0+(M2+S2)+(O1+K1)
MLWL
= Z0 – (M2+S2)
LLWL
= Z0-(M2+S2)-(O1+K1) .
HAT
= Z0 + Ai 7
= Z0 + (M2+S2)
= Z0 + (M2 + S2 + N2 + P1 + O1 + K1) = Z0 – Ai
LAT
= Z0 – (M2 + S2 + N2 + P1 + O1 + K1) dimana : MSL
= Muka air laut rerata (mean sea level ), adalah muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan muka air rendah rerata. Elevasi ini digunakan sebagai referensi untuk elevasi di daratan
MHWL= Muka air tinggi rerata (mean high water level), adalah rerata dari muka air tinggi selama periode 19 tahun HHWL= Muka air tinggi tertinggi (highest high water level), adalah air tertinggi pada saat pasang surut purnama atau bulan mati MLWL = Muka air rendah rerata (mean low water level), adalah rerata dari muka air rendah selama periode 19 tahun LLWL = Air rendah terendah (lowest low water level), adalah air terendah pada saat pasang surut purnama atau bulan mati DL
= Datum level
HAT
= Tinggi pasang surut
LAT
= Rendah pasang surut
6. Metode Admiralti Metode perhitungan yang dipakai untuk pasang surut laut erat kaitannya dengan pengamatan, yakni untuk menentukan Muka Laut Rata-rata (MLR) harian, bulanan, tahunan, atau lainnya. Pada umumnya dikenal dua cara perhitungan data pasang surut, yaitu :
Metode Konvensional Metode Konvensional yaitu dengan cara mengambil harga ratarata dari semua data pengamatan, dimana harga tersebut menyatakan kedudukan permukaan air laut rata-rata (MLR). 8
Metode Admiralti Metode Admiralti yaitu dengan cara dimana permukaan air laut rata-rata diperoleh dengan menghitung konstanta-konstanta pasang surut. Cara melaksanakan perhitungan ini dilakukan dengan skema-skema (Djaja, 1989). Pada tahun 1928, Doodson mengenalkan metode yang amat
praktis untuk analisa pasang surut dari pengamatan 15 atau 29 hari, yang kemudian terkenal dengan sebutan Admiralty Methode of Analysis Of Tide. Dengan metode ini, maka analisa praktis pasang surut akan menghasilkan sampai 64 komponen termasuk diantaranya 36 komponen laut dangkal (Mihardja, 1994). Seperti juga metode analisis harmonic yang lain, metode admiralti digunakan untuk menghitung dua konstanta harmonic dari data pasang surut yang ada. Dalam metode admiralti harus mencari nilai amplitude dan phasa sesaat dari masing-masing komponen (Mihardja, 1994). Perhitungan admiralty dimulai dengan melakukan yang disebut proses harian, yakni menyusun kombinasi dari tinggi muka air laut perjam dari setiap hari pengamatan. Metode admiralti membedakan ke 9 komponen yang akan dihitung, berdasarkan kecepatan sudutnya ke dalam 4 kelompok yang masing-masing beranggotakan (S2, K2, K1 dan P1), (M2, MS4, dan O1), (N2) dan (M4) (Mihardja, 1994). Sebenarnya komponen-komponen yang berada dalam satu kelompok yaitu (S2, K2), (K1, P1), (M2 dan 2N2), tidak dapat dipisahkan dengan analisa periode pendek. Dalam analisa komponen-komponen ini akan muncul dalam bentuk satu komponen. Dalam hal ketiga kelompok diatas komponen utamanya adalah S2, K1 dan N2. Metode admiralti untuk analisa 15 dan 29 hari menghitung komponen dari tiga macam spesies pasang surut, yaitu diurnal (n=1), semidiurnal (n=2), dan quarterdiurnal (n=4) (Mihardja, 1994).
9
7. Pengolahan Data Pasang Surut
Data Pengamatan Disusun berdasarkan tabel I Grafik Pasut
Daftar 1
Tabel II Tabel III Daftar 2
Tabel IV Daftar 3a
Tabel V & VI Daftar 4,5,6,7,8,9
Daftar 3a
Tabel VII Daftar 10
Tabel VIII Hasil Akhir
10
1. Penyusunan Skema I Skema 1 disusun berdasarkan data pasang surut yang didapat dari BMKG. Skema 1 disusun seperti berikut:
2. Penyusunan Skema II Pada tahap ini dibutuhkan daftar 1 sebagai factor pengali. Dimana nilai – nilai pada skema I dikalikan denganfaktor pengali pada daftar 1 (x1, y1, x2, y2, x4 dan y4). Kemudian dijumlahkan masing – masing nilai yang (+) dengan nilai yang (+) serta yang (-) dengan nilai yang (-). Skema II seperti dibawah:
3. Penyusunan Skema III Kolom pada Skema 3 berisi penjumlahan aljabar Skema 2. Jumlah dari nilai (+) dengan (-) dari tiap-tiap x1, y1, x2, y2, x4 dan y4 dari Skema 2 harus ditambah dengan nilai B (kelipatan 100) atau nilai 2000 jika masih (-) sehingga menjadi (+).
11
Untuk x0 merupakan penjumlahan antara nilai x1 (+) dengan x1 (-) tanpa melihat tanda (-) nya.
4. Penyusunan Skema IV Pada penyusunan skema 4 digunakan kolom-kolom pada daftar 2 yang dikalikan dengan nilai dari skema 3. Pada penyusunan skema 4 ini tergantung pada lama pengamatan (29 piantan atau 15 piantan) yang berguna untuk menentukan nilai:
Index Xoo Nilai ini didapat dengan menjumlahkan nilai x0 pada skema 3
Index X10 dan Y10 Diperoleh dengan mengalikan nilai – nilai x1 pada skema 3 dengan factor pengali berindeks 0 pada daftar 2. Kemudian semua yang bernilai positif dijumlahkan, serta semua yang bernilai negative dijumlahkan.
Tabel X12 dan Y12 Diperoleh dengan mengalikan nilai – nilai x1 pada skema 3 dengan factor pengali berindeks 2 pada daftar 2. Kemudian semua yang bernilai positif dijumlahkan, serta semua yang bernilai negative dijumlahkan.
Tabel X1b dan Y1b Diperoleh dengan mengalikan nilai – nilai x1 pada skema 3 dengan factor pengali berindeks b pada daftar 2. Kemudian
12
semua yang bernilai positif dijumlahkan, serta semua yang bernilai negative dijumlahkan.
Dst.
5. Penyusunan Skema V Pada penyusunan skema 5 ini diperlukan konfirmasi dari daftar 3a (untuk 29 piantan) dan daftar 3b (15 piantan). Perhitungannya diperlukan data dari skema 4. Pada skema ini terdiri dari 10 kolom. Perhitungan kolom-kolom:
Kolom 1 Pada kolom 1 ditulis nilai-nilai dari Xoo, X10, (X12-Y1b), (X13-Y1b), X20, (X22-Y2b), (X23-Y2c), (X42-Y4b) dan (X44-Y4d).
Kolom 2 s/d 9 Kolom ini terdiri dari: So, M2, S2, N2, K1, O1, M4, dan MS4 diperoleh dari daftar 3a yang dikali dengan nilai yang telah ditentukan pada kolom 1. Lalu masing-masing kolom dijumlahkan ke bawah.
6. Penyusunan Skema VI Pada penyusunan skema 6 ini diperlukan data yang juga berasal dari skema 4, serta daftar 3a. Pada skema ini juga terdiri dari 10 kolom. Perhitungan kolom-kolom:
13
Kolom 1 Pada kolom 1 ditulis nilai-nilai dari X10, (X 12+Y1b), (X13+Y1b), X 20, (X22+Y2b), (X23+Y2c), (X42+Y4b) dan (X44+Y4d).
Kolom 2 s/d 9 Kolom ini terdiri dari: So, M2, S2, N2, K1, O1, M4, dan MS4 diperoleh dari Tabel 3a yang dikali dengan nilai yang telah ditentukan pada kolom 1. Lalu masing-masing kolom dijumlahkan ke bawah.
Kolom 1
Kolom 2 s/d 9
Skema V
Skema VI
7. Hubungan antara konstanta pasut yan diperoleh dengan W, f, V, u, λ dan g.
Besaran W untuk M2, O2 dan M4 W (M2) = W(O1) = W(M4) = 0
Besaran f, V dan u untuk S2 F (S2)
=1
V (S2)
=0
U (S2)
=0
Besaran f dan u untuk N2 dan MS4 F (N2)
=
f (MS4)
=
f (M2)
U (N2)
=
U (MS4)
=
u (M2)
Besaran f, V dan u untuk S2 F (M4)
= f (M2)*2
V (M4)
= V (M2)*2
U (M4)
= U (M2)*2 14
Besaran V, MS4 V (MS4)
= V (M2)
Besaran A dan g untuk K2 A (K2)
= A (S2)*(0.27)
g (K2)
= g (S2)
Besaran A dan g untuk P1 A (P1)
= A (K1)*(0.33)
g (P1)
= g (K1)
8. Penyusunan Skema VII
Menghitung PR cos r (baris 1) Dilakukan dengan menjumlahkan nilai pada kolom dari 1-9 yang ada di skema V.
Menghitung PR sin r (baris 2) Dilakukan dengan menjumlahkan nilai pada kolom dari 1-9 yang ada di skema V.
Menghitung PR (baris 3) Dihitung dengan persamaan: (PR)2 = (PR cos r)2 + (PR sin r)2
Menentukan besaran P (baris 4) Didapat dengan menggunakan daftar 3b dengan 29 piantan.
Menentukan besaran f (baris 5) Diperoleh dengan cara menginterpolasikan nilai yang berada pada waktu tengah dengan bantuan daftar 4.
Menentukan harga (1+W) dan w (baris 6) Lihat tabel VIII
Menentukan harga V’ (baris 7) Harga dari V’ ini diperoleh dari nilai yang terdapat pada tahun waktu tengah dengan bantuan daftar 5
Menentukan harga V” (baris 8) Harga dari V” ini diperoleh dari nilai yang terdapat pada bulan waktu tengah dengan bantuan daftar 6
Menentukan harga V”’ (baris 9)
15
Harga dari V” ini diperoleh dari nilai yang terdapat pada tanggal waktu tengah dengan bantuan daftar 7
Menentukan V (baris 10) Untuk mendapatkan nilai V pada masing-masing kolom diperoleh dengan cara melakukan perhitungan:
V(M2)
= V’(M2) + V”(M2)+V’’’(M2)
V(S2)
=0
V(N2)
= V’(N2) + V”(N2)+V’’’(N2)
V(K1)
= V’(K1) + V”(K1)+V’’’(K1)
V(O1)
= V’(O1) + V”(O1)+V’’’(O1)
V(M4)
= 2* V(M2)
V(MS4)
= V(M2)
Menentukan harga u (baris 11) Diperoleh
dengan
menggunakan
daftar
8
berdasarkan
interpolasi waktu tengah untuk M2, K1 dan O1. Sedangkan untuk kolom yang lainnya diperoleh dengan melakukan perhitungan:
u (M4)
= u (M2)*2
u(N2)
= u (M2)
u(MS4)
= u (M2)
u(S2)
=0
Menentukan harga w (baris 12) Lihat tabel VIII
Menentukan harga p (baris 13) Diperoleh melalui daftar 3a
Menentukan harga r (baris 14) Harga dari r diperoleh melalui PR cos r atau PR sin r. Sehingga tg r = (PR sin r)/(PR cos r)
Menentukan besaran g (baris 15) Untuk mendapatkan nilai dari g dperoleh melalui persamaan g=V+u+w+p+r
16
Persamaan ini berlaku untuk keseluruhan kolom (1-10) dengan tambahan K1.
Menentukan kelipatan 360 (baris 16) Adalah kelipatan 360 berdasarkan nilai g.
Menentukan amplitudo (baris 17) Untuk amplitudo masing-masing kolom berlaku rumus A = PR/(P.f. (1+W))
Menentukan besaran go pada kolom terakhir (baris 18) Untuk menentukan besaran go ditentukan dengan persamaan: g = g (pada baris 15) – kelipatan 360 (pada baris 16)
9. Penyusunan Skema VIII
Baris 1 Menentukan nilai V dari skema VII
Baris 2 Menentukan nilai u dari skema VII
Baris 3 Merupakan penjumlahan antara u + V
Baris 4 Melakukan interpolasi dengan bantuan daftar 10 dengan nilai u + V untuk nilai w/f
Baris 5 Melakukan interpolasi dengan bantuan daftar 10 dengan nilai u + V untuk nilai W/f
Baris 6 Merupakan nilai yang ditentukan dari skema VII
Baris 7 Merupakan perkalian antara baris 4 (w/f) dengan baris 6 (f)
Baris 8 Merupakan perkalian antara beris 5 (W/f) dengan baris 6 (f)
17
Baris 9 Merupakan penjumlahan 1 + nilai baris 8 (W)
8. Analisa Data Pasang Surut HASIL TERAKHIR S0
M2
S2
N2
A (Cm) g° MSL
= (A S0)
F
= (K1+O1)/(M2+S2)
Z0
= S0 – 1.2(M2+S2+K2)
18
K1
O1
M4
MS4
K2
P1
