Investigasi Variasi Tahunan Terhadap Mean Sea Level di Benoa, Bali

Transkripsi

1 Jural Iteas Rekayasa LPPM Iteas No. Vol. XVII ISSN: Jauari 203 Ivestigasi Variasi Tahua Terhadap Mea Sea Level di Beoa, Bali Ni Made Rai Ratih Cahya Perbai Jurusa Tekik Geodesi, Istitut Tekologi Nasioal (Iteas) Badug ABSTRAK Mea Sea Level (MSL) merupaka permukaa laut stasioer yag bebas dari semua variasi yag bergatug pada waktu. Pajag data ideal utuk meetuka MSL adalah 8,6 tahu. Data pasut yag tersedia umumya kurag dari yag disyaratka. Data yag lebih pedek tidak dapat diguaka utuk megaalisis faktor-faktor yag periodeya lebih pajag meskipu faktor-faktor tersebut tetap mempegaruhi data. Peelitia ii ditujuka utuk megivestigasi terjadiya variasi tahua sehigga dapat diguaka utuk memberika koreksi terhadap MSL yag dihitug dari data pedek (bulaa) dega mempelajari struktur gelombag periode lebih pajag da memodelkaya. Data pasut yag diguaka adalah data Tahu 2007 s.d di Beoa, Bali yag dicuplik mejadi 36 data bulaa. Utuk pemodela variasi tahua diguaka fugsi gelombag dega periode pedekata diambil dari ilai-ilai ekstrim yag berulag. Dari peelitia dapat diketahui variasi tahua dari MSL di Beoa, Bali terjadi dega periode 2,2 bula da memiliki kemiripa dega Gelombag Sa serta memiliki amplitudo sebesar 70,4 mm. Kata kuci: Mea Sea Level, variasi tahua, periode, amplitudo ABSTRACT Mea Sea Level (MSL) is a statioary sea level which would exist i the absece of all time depedet variatios. It eeds 8.6 years data legth to determie ideal MSL. The established tidal data is commoly less tha that required. Shorter data ca ot be used to aalyze the factors which have loger periodes although these factors still affect the data. This research is iteded to ivestigate the occurrece of aual variatios that ca be used to provide a correctio to MSL which is determied from short data ( mothly ) by studyig the loger period wave structure ad model it. Tidal data used is the data from 2007 to 2009 at Beoa, Bali ad sampled ito 36 mothly data. The wave fuctio is used to model the aual variatio. Approximatio of period wave is determied by takig extreme values which seem to have repetitive behaviour. It is foud that the aual variatio of MSL at Beoa, Bali occurs with a period of 2.2 moths, similar with Sa wave, ad has amplitude of 70.4 mm Keywords: Mea Sea Level, aual variatio, period, amplitude Jural Iteas Rekayasa 3

2 Ni Made Rai Ratih Cahya Perbai. PENDAHULUAN Iformasi megeai pasut sagat bergua utuk berbagai bidag. Utuk bidag geodesi di ataraya adalah utuk meetuka Mea Sea Level (utuk keperlua peetua datum tiggi) da Chart Datum (utuk keperlua peetua datum kedalama) []. Ada berbagai defiisi utuk Mea Sea Level (MSL), di ataraya adalah: MSL merupaka permukaa laut yag bebas dari semua variasi yag bergatug pada waktu, disebut juga permukaa laut stasioer [2]; MSL adalah permukaa yag dihitug dega cara merata-rataka hasil pegamata pasut secara aritmatika biasa, tapi sebelum ilai rata-rata tersebut dihitug harus diterapka metode lai terlebih dahulu yag mecakup aplikasi filter low-pass utuk megelimiasi pegaruh pasut da surges [3], MSL merupaka titik ol bagi ordiat dari kompoe harmoik pasut da permukaa laut tapa gaggua pasut [4]; bidag tempat pasut berosilasi; rata-rata dari suatu periode pegamata yag pajag, sebaikya selama 8,6 tahu. MSL merupaka tiggi muka air rata-rata utuk periode pajag, idealya dalam kuru waktu 8,6 tahu, atau tiggi muka air rata-rata tapa pegaruh pasut. Pegambila data pasut yag diguaka utuk meetuka MSL seharusya dilakuka secara terus meerus selama 8,6 tahu dega selag waktu satu jam. Jika data tersebut tersedia maka MSL dapat ditetuka dega meghitug rata-rata aritmatika biasa dari data pasut. Namu, peyeleggaraa data pasut selama 8,6 tahu tapa jeda bukalah merupaka hal yag mudah utuk dilakuka. Umumya, data pasut yag tersedia biasaya memiliki pajag data kurag dari yag disyaratka. Dega demikia, berdasarka defiisi Emery [3] MSL masih dapat ditetuka dega megelimiasi pegaruh pasut. Bula adalah beda lagit utama yag meimbulka pasut di bumi. Periode 8,6 tahu merupaka periode regresi oktah bula. Peristiwa regresi oktah bula juga aka mejadi salah satu hal yag mempegaruhi sifat-sifat pasut. Kareaya utuk megaalisis muka laut secara legkap diperluka data sekitar 8,6 tahu. Utuk meetuka MSL perlu dimasukka kecederuga jagka pajag yag terdiri dari: muka laut rata-rata jagka pajag, kecederuga liier, pasut odal dega periode 8,6 tahu, variasi tahua, pegaruh-pegaruh meteorologis [5]. Namu, faktor-faktor tersebut tidaklah mudah utuk diperoleh da diketahui. Berdasarka peelitia studi proses cyclostatioarity utuk prediksi tiggi pasut [6] diketahui bahwa pasag tiggi di Beoa, Bali memiliki sifat cyclostatioarity dega periode sekitar setahu. Dega pegetahua tersebut maka pada peelitia ii ivestigasi dibatasi haya utuk faktor variasi tahua karea belum tersediaya data pasut sepajag 8,6 tahu di Beoa, Bali utuk ivestigasi pasut odal da model-model pegaruh meteorologis di Beoa masih perlu dikembagka. Data yag lebih pedek tidak dapat diguaka utuk megaalisis faktor-faktor yag periodeya lebih pajag meskipu faktor-faktor tersebut tetap mempegaruhi data. Sugguhpu demikia, dega mempelajari perilaku pasut yag mempegaruhi MSL diharapka dapat diguaka utuk meetuka MSL yag lebih teliti meskipu dari data pasut dega periode lebih pedek. Peelitia ii ditujuka utuk megivestigasi terjadiya variasi tahua sehigga dapat diguaka utuk memberika koreksi terhadap MSL yag dihitug dari data pedek (bulaa) dega mempelajari struktur gelombag periode lebih pajag da memodelkaya. 2. METODOLOGI Metodologi yag diguaka utuk megetahui perilaku MSL yag terjadi di Beoa, Bali merupaka pegembaga lebih lajut dari metodologi yag diguaka pada studi proses cyclostatioarity utuk prediksi tiggi pasut [6]. Pada peelitia ii yag diaalisis adalah MSL bulaa. Metodologi yag diguaka dapat dilihat pada Gambar. Jural Iteas Rekayasa 4

3 Ivestigasi Variasi Tahua Terhadap Mea Sea Level di Beoa, Bali Data pasut Pecuplika data pasut bulaa Rekama data pasut bulaa Meghitug MSL megguaka hitug perataa parameter Membuat grafik MSL bulaa Mempelajari kecederuga data Meetuka model fugsi Fugsi selai fugsi gelombag Tidak Fugsi gelombag? Ya Meetuka periode pedekata Regresi kuadrat terkecil Tidak Meghitug koefisie korelasi atara data da model Berkorelasi? Model MSL Ya Aalisis Variasi Tahua Gambar. Metodologi peelitia Jural Iteas Rekayasa 5

4 Ni Made Rai Ratih Cahya Perbai Keteraga: Data pasut yag diguaka adalah data Tahu 2007 s.d di Beoa, Bali yag bersumber dari Sea Level Ceter, Uiversity of Hawaii Kostata pasut yag dipertimbagka utuk meghitug MSL adalah M 2, S 2, K, da O Besarya koefisie korelasi atara data da model dihitug megguaka persamaa dalam [7], yaitu: r = 2 xi = = xi i i = = = x y xi 2 yi () 2 yi = = yi 2 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3. Data Pasut Gambara megeai data pasut di Beoa, Bali pada Tahu 2007, 2008, 2009 dapat dilihat pada Gambar 2, 3, da 4 berikut: Tiggi Air (mm) Waktu (jam) Gambar 2. Data Pasut Tahu 2007 di Beoa, Bali (sumber data: Sea Level Ceter, Uiversity of Hawaii) Tiggi Air (mm) Waktu (jam) Gambar 3. Data Pasut Tahu 2008 di Beoa, Bali (sumber data: Sea Level Ceter, Uiversity of Hawaii) Jural Iteas Rekayasa 6

5 Ivestigasi Variasi Tahua Terhadap Mea Sea Level di Beoa, Bali Tiggi Air (mm) Waktu (jam) Gambar 4. Data Pasut Tahu 2009 di Beoa, Bali (sumber data: Sea Level Ceter, Uiversity of Hawaii) Data pasut yag diguaka pada peelitia merupaka data pegamata tiga tahu. Pemiliha retag waktu tiga tahu tersebut dega pertimbaga bahwa berdasarka hasil peelitia proses cyclostatioarity utuk pasag tiggi memerluka data pasut lebih dari dua tahu utuk aalisis pasut di Beoa, Bali [6]. Di Tahu 2008 da 2009 ada data yag tidak legkap, yaitu di Bula Agustus 2008 da Mei 2009 sehigga tidak dimugkika utuk meghitug MSL tahua utuk Tahu 2008 da Namu, dari data yag tersedia masih dimugkika utuk meetuka MSL bulaa. Dari Gambar 2, 3, da 4 dapat dilihat bahwa pasut yag terjadi di Beoa tidak berosilasi di suatu bidag yag stasioer, tapi lebih terlihat sebagai suatu bidag yag juga berosilasi. 3.2 Pecuplika Data Bulaa Data pasut dari Jauari 2007 s.d Desember 2009 di Beoa, Bali dicuplik mejadi data bulaa mejadi sebayak 36 rekama data. Pecuplika data didasarka pada bula pegambila data. Dalam ragka meghidari variasi frekuesi tiggi yag terjadi dalam periode beberapa hari atau kurag maka diperkealka ilai rata-rata bulaa [5]. Dega demikia data pasut yag memiliki pajag data satu bula lebih baik dibadigka dega data haria. Pemiliha data bulaa ii dilakuka dega pertimbaga bahwa data yag tersedia masih layak utuk dicuplik mejadi data bulaa. Di Bula Agustus 2008 ada 32 jam data yag tidak tersedia, sedagka di Bula Mei 2009 ada 6 jam yag tidak tersedia. Kekuraga data tersebut masih kurag dari dua hari da dipertimbagka masih dapat diguaka utuk mewakili data bulaa. 3.3 Pemiliha Kostata Pasut Gaya pembagkit pasut 83% -ya disebabka oleh tujuh kostata utama pasut, yaitu: M 2, S 2, N 2, K 2, K, O,da P [8]. Aka tetapi, utuk memisahka gelombag M 2 da N 2 diperluka palig sedikit 27,6 hari. Data pasut bulaa di Beoa, Bali yag dicuplik dari data tahua memiliki data palig pedek 26,25 hari di Bula Agustus Data ii tidak cukup utuk megaalisis M 2 da N 2 secara bersamaa. Dalam peelitia ii kostata pasut yag dipertimbagka utuk meghitug MSL baru empat kostata utama, yaitu: M 2, S 2, K, da O. Beda frekuesi terkecil atara keempat kostata pasut tersebut, yaitu: atara M 2 da S 2 adalah sebesar rad/jam. Resolusi utuk dapat memisahka dega baik keempat kostata tersebut miimal 354,4 jam ( 5 hari) [9]. Dega demikia data di Bula Agustus 2008 masih layak utuk diguaka dalam meetuka MSL. Jural Iteas Rekayasa 7

6 Ni Made Rai Ratih Cahya Perbai 3.4 Pemodela MSL terdiri dari muka laut rata-rata periode pajag, kecederuga, pasut periodik, pegaruh meteorologis, da residu seperti yag diyataka dalam Persamaa 2 berikut: PA PA Z0( t) = Z0 + at + N + Sa + Ssa + b0 PA + b + b2 + e( t) (2) x y di maa Z adalah muka laut rata-rata periode pajag, at adalah kecederuga liier; N adalah 0 pasut odal periode 8,6 tahu; S, S a sa adalah variasi tahua da suku harmoik pertamaya; PA PA PA, ' adalah tekaa udara lokal; b0, b, b2 adalah koefisie hubuga atara muka laut da x y meteorologi; e(t) adalah residu yag tidak termodelka, termasuk juga kesalaha pegukura [5]. Pemodela yag disyaratka pada Persamaa 2 merupaka pemodela MSL yag ideal. Pada peelitia ii haya salah satu faktor yag diivestigasi, yaitu faktor variasi tahua. Pemodela data dilakuka dega mempertimbagka kecederuga yag diperlihatka oleh hasil hituga MSL bulaa di Beoa, Bali mulai dari Jauari 2007 s.d Desember Hasil hituga MSL di Beoa dapat dilihat pada Tabel da kecederugaya dapat dilihat pada Gambar 5. Tabel Hasil hituga MSL bulaa di Beoa, Bali Bula da Tahu MSL (mm) Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jul Agt Sep Okt Nop Des Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jul Agt Sep Okt Nop Des Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jul Agt Sep Okt Nop 09 9 Des Jural Iteas Rekayasa 8

7 Ivestigasi Variasi Tahua Terhadap Mea Sea Level di Beoa, Bali Mea Sea Level Bulaa (mm) Ja 07 Mar 07 Mei 07 Jul 07 Sep 07 Nop 07 Ja 08 Mar 08 Mei 08 Jul 08 Sep 08 Nop 08 Ja 09 Mar 09 Mei 09 Jul 09 Sep 09 Nop 09 Bula da Tahu Gambar 5. Kecederuga MSL Bulaa di Beoa, Bali Grafik MSL bulaa di Beoa, Bali mulai Jauari 2007 s.d. Desember 2009 memperlihatka kecederuga perubaha MSL dari bula ke bula medekati fugsi siusoidal. Berdasarka kecederuga yag diperlihatka oleh grafik pada Gambar 5 maka dicoba megguaka fugsi gelombag pada Persamaa 3 utuk memodelka perilaku MSL. h( t) = Amp cos t ( ω ϕ) (3) di maa Amp adalah amplitudo gelombag, t adalah waktu, adalah frekuesi sudut dari gelombag, da adalah fase gelombag. Frekuesi sudut diperoleh dari Periode T megguaka rumus ω = 2π. T Frekuesi sudut gelombag ditetuka berdasarka periode pedekata dari ilai-ilai MSL ekstrim, yaitu selag waktu dari ilai yag palig tiggi da juga dari ilai yag palig redah. Dari Tabel dapat diketahui bahwa ilai ekstrim tiggi terjadi pada Jauari da Desember 2008, sedagka ilai ekstrim redah terjadi pada September 2007, Juli 2008, Agustus Periode terjadiya ilai-ilai ekstrim tersebut berkisar atara 0 s.d. 2 bula. Berdasarka kisara periode tersebut dihitug frekuesi sudut utuk diguaka dalam model fugsi gelombag pada Persamaa 3. Periode yag memberika ilai koefisie korelasi tertiggi adalah 2,2 bula dega koefisie korelasi 0,89. Artiya model yag dihasilka hampir 90% mewakili data. Model tersebut adalah h(t) = 70,4 cos( t ) di maa h dalam mm, t diyataka dalam bula da satua sudut utuk meghitug cosius megguaka satua radia. 3.4 Hasil Model Perubaha MSL Bulaa MSL bulaa hasil hituga da model di Beoa, Bali dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. MSL bulaa hasil hituga da model di Beoa, Bali Bula da Tahu MSL Hasil Hituga (mm) MSL Model (mm) Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jural Iteas Rekayasa 9

8 Ni Made Rai Ratih Cahya Perbai Tabel 2. MSL bulaa hasil hituga da model di Beoa, Bali (Lajuta) Bula da Tahu MSL Hasil Hituga (mm) MSL Model (mm) Jul Agt Sep Okt Nop Des Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jul Agt Sep Okt Nop Des Ja Feb Mar Apr Mei Jui Jul Agt Sep Okt Nop Des Hasil pemodela perubaha MSL bulaa di Beoa, Bali dapat dilihat pada Gambar 6. Mea Sea Level Bulaa (mm) Ja 07 Apr 07 Jul 07 Okt 07 Ja 08 Apr 08 Jul 08 Okt 08 Ja 09 Apr 09 Jul 09 Okt 09 Tahu da Bula Hasil Hituga Hasil Model Gambar 6. Hasil pemodela perubaha Mea Sea Level bulaa di Beoa, Bali Dari Tabel 2 da Gambar 6 dapat dilihat bahwa Mea Sea Level bulaa di Beoa, Bali seperti pasag tiggi dari hasil peelitia [6] juga bersifat cyclostatioarity di maa siklus satu gelombag berulag dega periode 2,2 bula. Periode ii memiliki kemiripa periode variasi tahua gelombag Sa yag memiliki periode 364,96 hari 2,2 bula [8]. Periode gelombag ii terlalu pajag utuk dapat diaalisis pada data bulaa. Kareaya pegaruh gelombag ii tidak dapat diaalisis dari data bulaa, padahal seharusya MSL seharusya merupaka suatu bidag stasioer yag tidak bervariasi terhadap waktu. Jural Iteas Rekayasa 20

9 Ivestigasi Variasi Tahua Terhadap Mea Sea Level di Beoa, Bali 4. SIMPULAN DAN SARAN Berdasarka hasil ivestigasi variasi tahua terhadap MSL di Beoa, Bali dapat ditarik beberapa kesimpula, yaitu: variasi tahua dari MSL terjadi dega periode 2,2 bula da memiliki kemiripa dega Gelombag Sa serta memiliki amplitudo sebesar 70,4 mm. Peelitia ii baru memberika kotribusi berupa salah satu faktor dari model pasut yag ideal dalam memberika koreksi terhadap hasil hituga MSL bulaa. Masih bayak faktor lai yag mempegaruhi MSL yag harus dikaji utuk mejadika MSL mejadi bidag yag stasioer, di ataraya faktor meteorologi da kecederuga selai fugsi gelombag. DAFTAR PUSTAKA [] Perbai, N.M.R.R.C., (2002). "Pegaruh Variabilitas Mea Sea Level Terhadap Diamamika Pasag Surut di Peraira Idoesia da Sekitarya ". Tesis, Program Studi Oseaografi, Oseaografi da Sais Atmosfer, Istitut Tekologi Badug, Badug. [2] Lisitzi, E. (974). "Sea Level Chages". Elsevier Scietific Publishig Compay, Amsterdam. [3] Emery, W. J. da R.E. Thomso. (997). "Data Aalysis Methods i Physical Oceaography". Elsevier Sciece, Ltd., Oxford. [4] Ali, M. ; D. K. Mihardja; S. Hadi. (994). "Pasag Surut Laut". Istitut Tekologi Badug. [5] Pugh, D. T, (996). ). "Tide, Surges, ad Mea Sea Level". Joh Wiley & Sos, New York. [6] Perbai, N.M.R.R.C., (200). "Studi Proses Cyclostatioarity utuk Prediksi Tiggi Pasut", Jural Iteas Rekayasa, No.4, Vol 4, Oktober Desember 200, pp [7] Chapra, S. C. da R. P. Caale., (988). "Numerical Methods for Egieers". McGraw-Hill Book Compay, New York. [8] NN. (2007). MIKE 2. Tidal Aalysis ad Predictio Modul. Scietific Documetatio. DHI Water Eviromet, Demark. [9] Perbai, N.M.R.R.C., (200). "Studi Prosedur Dealiasig utuk Deteksi Kostata Pasut Domia". Jural Iteas Rekayasa, No.3, Vol 4, Juli - September 200, pp Jural Iteas Rekayasa 2