PERHITUNGAN DIAGRAM WINDROSE DAN FETCH EFEKTIF UNTUK MENCARI TINGGI DAN PERIODE GELOMBANG
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH OSEANOGRAFI
Disusun Oleh:
Ardi Ardiansyah ( 4315100081 )
Dosen:
Wahyudi Citrosiswoyo, Ir., M.Sc., Dr.
JURUSAN TEKNIK KELAUTAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2016
PERHITUNGAN DIAGRAM WINDROSE DAN FETCH EFEKTIF UNTUK MENCARI TINGGI DAN PERIODE GELOMBANG
Windrose Diagram
Windrose diagram (Diagram Mawar Angin) merupakan diagram yang mempresentasikan nilai kecepatan angin pada setiap arah mata angin dengan tujuan untuk mengetahui arah dominan angin yang terjadi pada tempat yang diteliti. Diagram windrose membantu untuk menggambarkan pola angin pada suatu tempat, diagram windsore merupakan cara yang umum digunakan untuk menggambarkan data angin, dapat diukur dengan "Speed Distribution" dan "Frequency Distribution". Windrose dapat merupakan data tahunan, atau pada rentang waktu tertentu, beberapa juga menyantumkan informasi temperature tempat yang diamati.
1. Perhitungan Windrose Diagram
Lokasi : Semarang, Jawa Tengah, Indonesia
Periode : 1 Februari 2005 – 31 Mei 2005
Sumber Data : BMKG
a. Membuat Tabel Range berdasarkan Arah Angin Berhembus
Tabel 1. Range of Wind Direction
Direction
Min of Wind Dir
Range of Wind Dir
E
348.8
348.8-10.58
NNE
12.11
12.11-32.95
NE
34.51
34.51-55.58
ENE
68.5
68.5-74.62
N
78.91
78.91-101.2
NNW
101.3
101.3-123.71
NW
123.84
123.84-146.14
WNW
146.26
146.26-168.7
W
168.79
168.79-190.97
WSW
191.41
191.41-213.62
SW
213.92
213.92-236.23
SSW
236.57
236.57-258.7
S
258.76
258.76-280.96
SSE
281.41
281.41-303.43
SE
303.76
303.76-326.22
ESE
326.27
326.27-348.66
Dari tabel ini dapat diketahui rentang sudut arah angin berhembus pada setiap arah mata angin.
b. Membuat tabel Frekuensi Kecepatan Angin berdasarkan Arah Angin (Frequency Distribution)
Tabel 2. Frekuensi Kecepatan Angin (Frequency Distribution)
Wind Speed (Knot)
Wind Direction
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
Grand Total
E
5
23
10
23
34
64
44
22
0
225
ENE
5
16
16
7
9
7
2
0
0
62
N
5
15
18
3
0
0
0
0
0
41
NE
4
15
10
7
5
0
0
0
0
41
NNE
8
19
7
2
0
0
0
0
0
36
NNW
1
10
31
0
0
0
0
0
0
42
NW
2
21
20
5
0
1
0
0
0
49
S
9
38
36
22
6
0
0
0
0
111
SE
10
44
26
50
84
63
37
18
0
332
SEE
9
30
24
20
103
150
181
87
22
626
SSE
12
57
29
41
31
41
15
1
0
227
SSW
4
54
59
19
5
0
0
0
0
141
SW
4
36
25
50
15
0
0
0
0
130
W
6
29
36
83
109
72
32
11
14
392
WNW
5
32
6
18
28
29
22
0
0
140
WSW
9
25
68
69
34
60
14
6
0
285
Grand Total
98
464
421
419
463
487
347
145
36
2880
c. Membuat tabel Distribusi berdasarkan Arah Hembusan Angin (WR Plot)
Tabel 3. Distribusi berdasarkan Arah Hembusan (WR plot)
Wind Speed (Knot)
Wind Direction
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
Grand Total
E
0.17%
0.80%
0.35%
0.80%
1.18%
2.22%
1.53%
0.76%
0.00%
7.81%
ENE
0.17%
0.56%
0.56%
0.24%
0.31%
0.24%
0.07%
0.00%
0.00%
2.15%
N
0.17%
0.52%
0.63%
0.10%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
1.42%
NE
0.14%
0.52%
0.35%
0.24%
0.17%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
1.42%
NNE
0.28%
0.66%
0.24%
0.07%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
1.25%
NNW
0.03%
0.35%
1.08%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
1.46%
NW
0.07%
0.73%
0.69%
0.17%
0.00%
0.03%
0.00%
0.00%
0.00%
1.70%
S
0.31%
1.32%
1.25%
0.76%
0.21%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
3.85%
SE
0.35%
1.53%
0.90%
1.74%
2.92%
2.19%
1.28%
0.63%
0.00%
11.53%
SEE
0.31%
1.04%
0.83%
0.69%
3.58%
5.21%
6.28%
3.02%
0.76%
21.74%
SSE
0.42%
1.98%
1.01%
1.42%
1.08%
1.42%
0.52%
0.03%
0.00%
7.88%
SSW
0.14%
1.88%
2.05%
0.66%
0.17%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
4.90%
SW
0.14%
1.25%
0.87%
1.74%
0.52%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
4.51%
W
0.21%
1.01%
1.25%
2.88%
3.78%
2.50%
1.11%
0.38%
0.49%
13.61%
WNW
0.17%
1.11%
0.21%
0.63%
0.97%
1.01%
0.76%
0.00%
0.00%
4.86%
WSW
0.31%
0.87%
2.36%
2.40%
1.18%
2.08%
0.49%
0.21%
0.00%
9.90%
Grand Total
3.40%
16.11%
14.62%
14.55%
16.08%
16.91%
12.05%
5.03%
1.25%
100.00%
d. Menggambar Windrose Diagram
Pada tugas kali ini, digunakan Software AutoCad untuk mempermudah pembuatan Diagram Windrose. Meskipun menggunakan bantuan Software, dalam pembuatannya tidak serta merta dihasilkan Diagram Windrose begitu saja, melainkan melalui beberapa proses manual (perhitungan skala) dan menggambar satu persatu bagian Windrose Diagram berdasarkan setiap arah mata angin sehingga didapatkan Diagram Windrose secara keseluruhan.
Gambar 1. Windrose Diagram
(Sumber : Pribadi)
e. Penarikan Kesimpulan
Dari diagram windrose yang terlampir diatas, dapat diketahui bahwa arah dominan angin di Semarag pada rentang waktu 1 Februari – 31 Mei 2005 adalah ke arah SEE (South East-East).
2. Menghitung Fetch Efektif
Setelah mengetahui bahwa arah hembusan angin dominan di Semarang pada rentang waktu 01/02/2005 sampai 31/05/2005 adalah ke arah SEE. Artinya arah ini adalah 0o dalam koordinat biasa. (Sudut diambil dengan arah berlawanan jarum jam). Berikut langkah untuk menghitung Fetch Efektif.
a. Menyiapkan peta dengan skala yang lengkap lalu mencari lokasi Semarang pada peta, Tarik garis lurus dari titik tertentu, dimana titik tadi adalah bibir pantai dai lokasi (Semarang) ke arah 0o. Tarik garis lurus hingga berhenti pada daratan terdekat dalam arah tersebut. 1. Apabila tidak ada daratan terdekat, maka gunakanlah panjang garis yang sudah diskala, untuk panjang 250 km dari titik awal garis.
b. Dari garis ini dibuat garis lain dari titik yang sama, dengan cara dan ketentuan yang sama, namun dengan sudut dari garis sebelumnya sebesar 6o secara berurutan sebanyak 7 kali, hingga sudut dari garis terakhir dengan garis pertama adalah 42o lakukan ini kea rah yang berlawanan arah jarum jam sampai sudut garis terakhir dan pertama mencapai 42o.
c. Garis – garis ini diukur dalam AutoCad dan hasilnya kalikan dengan skala dalam peta (pojok bawah kanan) untuk mendapatkan jarak sesungguhnya. Lalu mengukur cosinus dari sudut – sudut antara setiap garis (60), dan kalikan dengan jarak sesungguhnya.
Gambar 2. Menghitung Panjang Fetch dengan AutoCad
(Sumber : maps.google.com)
Menghitung Panjang Setiap garis (60-420) pada AutoCad untuk selanjutnya data panjang tiap garis ini akan digunakan untuk menghitung jarak sesungguhnya dengan mengalikannya dengan skala.
Tabel 4. Perhitungan Jarak Sesungguhnya
a (˚)
Cos a
X awal
Skala (km)
Xi (km)
Xi.Cos a
42
0.743145
17.187
2
34.374
25.54486
36
0.809017
15.96
2
31.92
25.82382
30
0.866025
14.61
2
29.22
25.30526
24
0.913545
13.18
2
26.36
24.08106
18
0.951057
9.028
2
18.056
17.17228
12
0.978148
6.836
2
13.672
13.37323
6
0.994522
5.872
2
11.744
11.67967
0
1
5.261
2
10.522
10.522
6
0.994522
4.514
2
9.028
8.978544
12
0.978148
5.239
2
10.478
10.24903
18
0.951057
1.47
2
2.94
2.796106
24
0.913545
1.17
2
2.34
2.137696
30
0.866025
0.89
2
1.78
1.541525
36
0.809017
0.749
2
1.498
1.211907
42
0.743145
0.461
2
0.922
0.68518
Sum
13.51092
181.1022
d. Menghitung Fetch Efektif
Feff =
Di mana,
Xi
: panjang fetch / jarak sesungguhnya (km)
ɑ
: sudut deviasi pada kedua sisi dari arah mata angin dominan (60 s/d 420)
Feff=Xi.cosacosa=181.102213.51092=13.404 km
e. Penarikan Kesimpulan
Fetch efektif di Semarang periode Februari 2005 – Mei 2005 adalah = 13.404 km.
Fetch ini akan digunakan untuk menentukan tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T) dengan metode – metode analitis dan observatis yang digunakan khalayak luas di dunia.
3. Konversi Angin menjadi Gelombang
Tinggi dan periode gelombang dihitung berdasarkan formula menurut SPM (Shore Protection Manual), 1984 vol.1 sebagai berikut :
Ho = tinggi gelombang laut (m)
To = periode gelombang laut (s)
UA = faktor tegangan angin
RL = hubungan UL dan UW (kecepatan angin di darat dan laut),
(dari gambar 5.8 Buku Teknik Pantai, Bambang Triatmojo hal. 154)
Hrms = H root mean square (m)
Hs = tinggi gelombang signifikan (m)
Havg = tinggi gelombang laut dalam rata-rata (m)
Tavg = periode gelombang laut dalam rata-rata (s)
UW = kecepatan angin diatas permukaan laut (m)
UL = kecepatan angin diatas daratan (m)
1 Knot = 0.5144 m/s
a. Langkah – langkah menentukan tinggi (H) dan periode (T) gelombang, dengan fetch efektif. (Menggunakan perhitungan)
Dari data angin yang tersedia, tentukan UL dengan cara mencari kecepatan maksimum angin yang terjadi. Tentukan pula 2 atau lebih kecepatan angin lain, yang akan digunakan sebagai UL dalam perhitungan selanjutnya. Bisa menggunakan kecepatan minimum, dan kecepatan rata – rata. Konversikan ke satuan m/s.
UL (max) = 8.93 knots = 4.6 m/s (1)
UL (avg) = 4.04 knots = 2.08 m/s (3)
UL (2) = 6.485 knots = 3.35 m/s (2)
Lokasikan masing – masing UL pada grafik RL dan UL, (Figure 4). UL ada pada sumbu x dan RL ada pada sumbu y. Jadi dari titik UL kita bisa mendapatkan nilai RL. Dengan persamaan,
maka, UW = RL x UL. Kita dapatkan nilai UW yang digunakan untuk perhitungan selanjutnya.
Lalu hitung UA dengan persamaan,
Himpun seluruh data, untuk memudahkan perhitungan dengan rumus – rumus sebelumnya (halaman sebelum ini), bisa menggunakan bantuan software Excel dan susun dalam table seperti ini.
Gambar 3. Grafik Perbandingan Kecepatan di darat dan laut
(Sumber : Teknik Pantai, Bambang Triatmodjo)
Tabel 5. Perhitungan Tinggi dan Periode Gelombang
No
UL (knot)
UL (m/s)
RL
Uw (m/s) UL . RL
UA
F efektif (m)
Ho (m) Tinggi
To (s) periode
Vmax
8.93
4.593592
1.161783029
5.3367572
5.569415
13404.13553
0.329625
2.53018
Vavg
4.04
2.078176
1.508896195
3.1357519
2.895734
13404.13553
0.171383
2.038987
V2
6.485
3.335884
1.300036866
4.3367722
4.314925
13404.13553
0.255378
2.325816
Sum
0.756
6.894
Average
0.2521
2.2983
Hasil perhitungan dari tabel di atas dapat digunakan untuk menghitung Hrms dan Hs sesuai rumus yang sudah dilampirkan. Mengutip Wikipedia.com, The RMS wave height, which is defined as square root of the average of the squares of all wave heights, is approximately equal to Hs divided by 1.4
Tabel 6. Perhitungan Hrms dan Trms
No
Ho2
To2
Hrms (root avg Ho)
Trms (root avg To)
Vmax
0.108652
6.401808772
0.260283641
2.307141
Vavg
0.029372
4.157469277
V2
0.065218
5.409420201
Sum
0.203243
15.96869825
Average
0.067748
5.322899417
b. Penarikan Kesimpulan
Dari hasil perhitungan tabel diatas, maka didapatkan hasil sebagai berikut.
Hrms = 0.26 m
Trms = 2.3 s
Hs = 1.4 x Hrms = 0.364 m
Havg = 0.2521 m
Tavg = 2.3 s
4. Menentukan Karakteristik Gelombang Laut
Gambar 4. Grafik Perhitungan Ramalan Gelombang
(Sumber : Pribadi)
Data Input
Fetch = 13.404 km
Ua = 5.57 m/d
Data Output
Ho = 0.335 m
To = 2.65 s
Waktu Pembentukan = 2.93 jam
Gambar 5. Tabel Karakteristik Gelombang Laut
Data :
Fetch = 13.404 km
Ua = 5.57 m/d
Ho = 0.335 m
To = 2.65 s
Waktu Pembentukan = 2.93 jam
Dari data tersebut maka dapat digolongkan bahwa gelombang laut di semarang memiliki karakteristik
5. Kesimpulan
Arah dominan angin berhembus di Semarang dari 1 Februari 2005 hingga 31 Mei 2005 adalah SEE (South East-East)
Fetch efektif adalah 13.404 km.
Tinggi gelombang signifikan yang terjadi adalah 0.364 m.
Tinggi gelombang laut rata – rata adalah 0.25 m
Periode gelombang laut rata – rata adalah 2.3 s.
