Dini Istihanah *, Aries Kristianto, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika * ABSTRAK

Transkripsi

1 SIMULASI TINGGI GELOMBANG DI TELUK BONE MENGGUNAKAN MODEL GELOMBANG WAVEWATCH-III (Studi Kasus Tenggelamnya KM Marina Baru 2B Tanggal 19 Desember 2015) Dini Istihanah *, Aries Kristianto, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika * distihanah13@gmail.com ABSTRAK Gelombang merupakan salah satu fenomena laut yang dapat dibangkitkan oleh angin dan berpengaruh besar terhadap aktivitas di laut. Pada tanggal 19 Desember 2015 telah terjadi peristiwa tenggelamnya KM Marina Baru 2B di Teluk Bone dan menimbulkan banyak korban jiwa. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui informasi tinggi gelombang pada saat kejadian dengan melakukan simulasi menggunakan model Wavewatch-III (WW3) yang merupakan model gelombang generasi ketiga yang digunakan untuk memprediksi dan menganalisis gelombang yang disebabkan oleh angin. Input yang digunakan pada model WW3 adalah data angin dari Final Analysis (FNL) dengan resolusi 0,25 x 0,25 dan telah diverifikasi terhadap data angin permukaan hasil pengamatan di 4 stasiun meteorologi terdekat. Output model WW3 menunjukkan bahwa tinggi gelombang maksimum yang terjadi pada saat kejadian berkisar antara 1 1,9 m. Output WW3 diverifikasi menggunakan data satelit altimetri multimisi dan menghasilkan korelasi sebesar 0,47, RMSE 0,40 m dan MAE 0,33 m. Hasil verifikasi menunjukkan bahwa model WW3 dapat mensimulasikan tinggi gelombang dengan cukup baik sehingga dapat digunakan untuk analisis kejadian tersebut. Hasil analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa kondisi atmosfer pada saat kejadian kurang mendukung adanya fenomena cuaca signifikan. Kata Kunci : tinggi gelombang, angin, WW3, satelit altimetri ABSTRACT Wave is one of the phenomena of the sea that can be generated by wind and have major impact on activities in the sea. On December 19th 2015, KM Marina Baru 2B sank in Bone Gulf and caused many casualties. This research conducted to know the information of wave height by simulating wave height at the time of the incident using Wavewatch-III (WW3) which is the third-generation wave models used to predict and analyze wave caused by wind. Input data used in WW3 model is wind data from Final Analysis (FNL) model with a resolution of 0,25 x 0,25 which has been verified against surface wind observations data at nearest 4 meteorological stations. WW3 output shows that the maximum wave height at location of incident occured was 1 1,9 m in height. Output of WW3 model then was verified using multimition altimetry satellite data. The result showed that WW3 model has correlation value at 0,47, RMSE at 0,40 m and MAE at 0,33 m. Based on those result, WW3 model is good enough to simulate wave height, so, it can be used to analyze the occurrence of the sinking ship. Further analysis showed that the atmospheric conditions at the time of the incident were less supported for significant weather phenomena. Keyword : wave height, wind, WW3, satellite altimetry 1

2 1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara maritim yang memiliki sekitar pulau dan garis pantai sepanjang km dengan luas wilayah perairan sebesar 2/3 dari luas wilayahnya (Tjasyono, 2006) sehingga, banyak aspek kehidupan penduduknya yang berhubungan erat dengan laut termasuk di dalamnya gelombang laut. Gelombang laut merupakan salah satu fenomena laut yang dapat dibangkitkan oleh angin. Informasi mengenai tinggi gelombang laut sangat penting dan dibutuhkan oleh para nelayan maupun kapal kapal angkutan yang akan melakukan pelayaran (BMKG, 2006). Selama periode terdapat banyak kecelakaan kapal. Salah satunya pernah terjadi di tahun 2015, yaitu tenggelamnya Kapal Motor (KM) Marina Baru 2B dengan kode panggilan YB 3298 rute Kolaka Siwa yang tenggelam di perairan Siwa, Teluk Bone pada hari Sabtu tanggal 19 Desember 2015 yang berangkat pukul WITA dan diperkirakan tiba di Bansalae pukul WITA. Berdasarkan peristiwa tersebut, penelitian ini mencoba mensimulasikan kondisi gelombang laut pada saat tenggelamnya kapal KM Marina Baru 2B dengan menggunakan model gelombang WW3 yang sebelumnya telah diverifikasi menggunakan satelit altimetri. Penggunaan model WW3 ini berdasarkan pada berbagai referensi penelitian yang telah dilakukan dari Chu, dkk. (2004), Sofian dan Wijanarto (2010), Dimitrova, dkk (2013), Isniarny (2012), Habibie, dkk (2013), dan Ramdhani (2015), yang dapat disimpulkan bahwa verifikasi model gelombang WW3 di sekitar perairan Indonesia menunjukkan hasil yang cukup baik Manfaat penelitian ini selain untuk memberikan gambaran mengenai keakuratan model WW3 dalam mensimulasikan tinggi gelombang dan memberikan informasi mengenai kondisi cuaca dan tinggi gelombang pada saat tenggelamnya kapal KM Marina Baru 2B, juga dapat dimanfaatkan sebagai referensi oleh prakirawan dalam memprakirakan angin dan tinggi gelombang laut sehingga dapat meningkatkan kualitas prakiraan dan sebagai bahan pertimbangan dalam mengambil keputusan yang berkaitan dengan keselamatan transportasi perairan. Selain itu juga sebagai sumbangan berharga bagi perkembangan ilmu pengetahuan meteorologi pada umumnya serta untuk perkembangan STMKG dan BMKG pada khususnya. Jurnal ini ditulis dengan sistematika pendahuluan, berisi mengenai penjelasan tentang latar belakang, tujuan dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan, lalu data dan metode berisi prosedur penelitian dan diagram alir. Hasil penelitian, berisi penjelasan, analisis, dan pembahasan hasil penelitian ini. Terakhir kesimpulan, berisi tentang kesimpulan secara keseluruhan dari penelitian ini, saran untuk penelitian selanjutnya, ucapan terimakasih, dan daftar pustaka. 2. DATA DAN METODE Penelitian ini mengambil daerah studi di wilayah perairan Teluk Bone dan sekitarnya dengan mengambil koordinat 118 BT 124 BT dan 1 LS 6 LS. (Gambar 1) Gambar 1. Lokasi penelitian Data yang digunakan pada penelitian antara lain data selama 7 hari ( Desember 2015) dari data angin dari model Final Analysis (FNL) resolusi 0,25, serta data dari satelit altimetri multimisi dengan resolusi 1. Untuk analisis kondisi atmosfer digunakan data streamline, citra satelit Himawari, serta prakiraan gelombang dari model Windwaves

3 Jurnal Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Vol. 3 No. 3, Nopember 2016 Langkah penelitian di awali dengan pengumpulan semua data yang digunakan. Data model FNL diekstrak untuk memperoleh data komponen angin zonal dan meridionalnya. Data angin hasil ekstrak tadi kemudian dirunning menggunakan model Wavewatch-III (WW3) pada domain Indonesia dengan resolusi 0,125 dengan konfigurasi model diatur secara default. Hasil output WW3 kemudian diolah menggunakan GrADS untuk menampilkan tinggi gelombang dan angin secara spasial yang akan diverifikasi dengan data dari satelit altimetri. Selanjutnya, analisis kondisi gelombang dan cuaca dilakukan dengan menggunakan data output WW3, data Windwaves-05, data streamline, dan data citra satelit Himawari-8. Semua verifikasi dilakukan dengan menghitung koefisien korelasi, root mean square error (RMSE), dan mean absolute error (MAE). Diagram alir penelitian ditunjukan pada Gambar 2. hubungan dari kedua jenis data tersebut dengan menghitung koefisien korelasinya dan untuk melihat nilai error dengan menghitung RMSE dan MAE. Verifikasi dilakukan di 4 titik sampel yang dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Titik sampel gelombang signifikan verifikasi tinggi Hasil verifikasi kuantitatif output WW3 dengan data satelit altimetri dapat dilihat secara lengkap pada Gambar 4. Gambar 4. Diagram Taylor tinggi gelombang signifikan WW3 Gambar 2. Diagram alir penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Verifikasi Output WW3 Hasil simulasi model gelombang WW3 berupa tinggi gelombang signifikan diverifikasi dengan data satelit altimetri multimisi secara kuantitatif yakni dengan menggunakan metode statistik untuk melihat Verifikasi model WW3 dengan satelit altimetri menunjukkan bahwa pada titik 1 memiliki nilai korelasi 0,42, RMSE 0,38, MAE 0,30, titik 2 memiliki nilai korelasi 0,46, RMSE 0,41, MAE 0,31, titik 3 memiliki nilai korelasi 0,21, RMSE 0,40, MAE 0,32, titik 4 memiliki nilai korelasi 0,24, RMSE 0,44, MAE 0,41, dan secara 3

4 keseluruhan nilai korelasinya 0,47, RMSE 0,40, dan MAE 0,33. kondisi tinggi gelombang di perairan Teluk Bone Pembahasan Meteorologis Saat Tenggelamnya KM Marina Baru 2B Berdasarkan keterangan saksi dan BASARNAS, KM Marina Baru 2B tenggelam di Teluk Bone pada titik koordinat LS dan BT tanggal 19 Desember 2015 jam WITA. Analisis dilakukan dengan menggunakan data angin streamline, citra satelit Himawari, angin dan gelombang maksimum hasil output WW3, serta data gelombang maksimum hasil model Windwaves-05 yang dikeluarkan stasiun meteorologi maritim Paotere. Gambar 5. Perbandingan H s output model WW3 dengan data satelit altimetri Secara umum kemampuan model WW3 menunjukkan nilai yang lebih rendah dibandingkan data satelit altimetri. Hal ini terlihat dari nilai perbedaan atau bias di beberapa titik yang menunjukkan lebih banyak nilai negatifnya seperti yang ditunjukkan Gambar 5. Dari 28 data yang digunakan, terdapat 17 data yang memiliki nilai bias negatif yang menunjukkan model WW3 cenderung underestimate dengan rentang nilai absolut bias antara 0,01 0,77 m dan rata rata bias absolut (MAE) sebesar 0,33 m. Rendahnya nilai bias dan error RMSE yang tidak begitu besar yakni 0,44 m mengindikasikan bahwa perbedaan antara nilai model WW3 dengan data satelit tidak terlalu jauh sehingga output model WW3 dapat merepresentasikan nilai tinggi gelombang dengan cukup baik. Hal ini sesuai dengan penelitin Isniarny (2012) dan Ramdhani (2015) bahwa tinggi gelombang signifikan model WW3 cenderung underestimate pada wilayah perairan Indonesia bagian dalam dan tertutup. Meskipun korelasi output WW3 dengan satelit altimetri pada penelitian ini cukup rendah, namun untuk menganalisis kejadian tenggelamnya KM Marina Baru 2B di perairan Teluk Bone akan menggunakan output model gelombang WW3 karena nilai errornya tidak terlalu signifikan sehingga diasumsikan mampu merepresentasikan Analisis kondisi angin Gambar 6. Streamline tanggal 19 Desember 2015 jam WITA Adanya gangguan cuaca berupa sirkulasi eddy di Samudra Hindia sebelah barat Aceh dan Kalimantan Utara, area tekanan rendah di Samudra Hindia sebelah barat daya Banten dan di selatan Filipina serta shearline di sekitar Kalimantan bagian selatan (Gambar 6). Sedangkan daerah konvergensi terlihat memanjang dari selat Karimata hingga laut Flores dan laut Banda hingga laut Arafuru. Namun, di Teluk Bone sendiri tidak tampak adanya gangguan selama periode tersebut, dan secara umum angin bertiup dari barat hingga barat laut. Hal ini menunjukkan tidak ada potensi kuat pertumbuhan awan awan konvektif di wilayah perairan Teluk Bone sehingga peluang untuk terjadinya gelombang tinggi yang disebabkan microburst awan cumulonimbus cukup kecil. 4

5 Jurnal Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Vol. 3 No. 3, Nopember 2016 kejadian tenggelamnya KM Marina Baru 2B berpotensi membangkitkan gelombang maksimum sekitar 2,0 2,5 m jika mengacu pada kecepatan angin yang dikonversi menjadi tinggi gelombang menggunakan skala Beaufort. Dengan kecepatan angin yang mencapai 20 knot tersebut dirasa masih belum mampu untuk membangkitkan gelombang yang mencapai nilai ekstrem atau lebih dari 5 m seperti yang dikatakan salah satu korban di media massa. Gambar 7. Arah dan kecepatan angin WW3 tanggal 19 Desember 2015 jam 14.00, dan WITA Gambar 7 menunjukkan pada jam WITA, kecepatan angin mencapai 22 knot. kecepatan angin ini terus naik sampai jam WITA dimana wilayah dengan nilai kecepatan angin sebesar 20 knot bertambah luas terutama di Teluk Bone bagian Selatan. Hal ini menunjukkan bahwa pada saat kejadian (15.00 WITA), angin mencapai 20 knot dan berhembus dari barat hingga barat laut Analisis citra satelit Himawari-8 Analisis citra satelit Himawari-8 digunakan untuk melihat keberadaan awan konvektif dan pertumbuhannya di lokasi kejadian. Awan konvektif terutama awan cumulonimbus dapat menyebabkan gelombang tinggi jika tumbuh di atas perairan atau laut melalui hempasan angin dari microburst yang dihasilkannya. Kondisi angin saat kejadian atau pada jam WITA dari Windwaves-05 kecepatan angin ditaksir dari data jam WITA. Umumnya angin tidak mengalami fluktuasi yang begitu signifikan, yakni bertiup dari barat hingga barat laut dengan kecepatan sebesar 20 knot (Gambar 8). Gambar 9. Citra satelit kanal IR dan WV tanggal 19 Desember 2015 Gambar 8. Arah dan kecepatan angin Windwaves-05 tanggal 19 Desember 2015 jam 11, 14, dan 17 WITA Dari ketiga jenis data angin di atas dapat disimpulkan bahwa kondisi angin saat Citra satelit Himawari-8 kanal IR pada Gambar 9. (kiri) dan kanal WV (kanan) pada tanggal 19 Desember 2015 jam UTC ( WITA) di Teluk Bone. Dari citra satelit tersebut, tampak tidak adanya awan awan yang signifikan seperti cumulus dan cumulonimbus di daerah Teluk Bone, baik dari kanal IR maupun kanal WV. Hal ini menunjukan bahwa keadaan cuaca di Teluk Bone pada sekitar jam UTC tidak signifikan sehingga potensi gelombang tinggi juga cukup kecil Analisis maksimum tinggi gelombang Secara umum tinggi gelombang maksimum di Teluk Bone pada jam WITA atau 5

6 satu jam sebelum kejadian, tinggi gelombang maksimum di perairan Teluk Bone berkisar antara 1 2,8 m.untuk tinggi gelombang maksimum di titik lokasi kejadian pada jam masih berkisar 1,6 1,9 m atau tidak mengalami perubahan dari 3 jam sebelumnya. Pola ini terus berlanjut pada jam WITA dimana tinggi gelombang maksimum di titik kejadian berkisar antara 1,6 1,9 m. perairan yang memiliki tinggi gelombang maksimum yang berkisar antara 1,5 3,0 m. Gambar 11. Tinggi gelombang maksimum Windwaves-05 tanggal 19 Desember 2015 jam 14.00, dan WITA Gambar 10. Tinggi gelombang maksimum WW3 tanggal 19 Desember 2015 jam 14.00, dan WITA Untuk mendukung hasil model WW3, tinggi gelombang maksimum saat kejadian juga ditinjau dari data yang dikeluarkan stasiun meteorologi Paotere yang menggunakan model gelombang Windwaves-05 dalam memprakirakan gelombang. Gambar 11 menunjukkan tinggi gelombang maksimum pada jam 08.00, 14.00, dan WITA. Pada jam WITA atau 7 jam sebelum kejadian tinggi gelombang maksimum di Teluk Bone berkisar antara 0,5 3,0 m dengan gelombang maksimum tertinggi di Teluk Bone bagian selatan, sedangkan di sekitar lokasi kejadian tinggi gelombang maksimumnya antara 0,75 1,25 m. Pada jam WITA atau 1 jam sebelum kejadian tinggi gelombang maksimumnya berkisar antara 0,5 2,5 m dan memiliki pola yang sama dengan 6 jam sebelumnya dengan ketinggian di lokasi kejadian juga berkisar antara 0,5 2,5 m. Pada jam WITA atau 5 jam setelah kejadian, Windwaves-05 memperlihatkan adanya kenaikan tinggi gelombang maksimum di Teluk Bone dimana ketinggiannya masih berkisar antara 0,5 3,0 m namun ada pertambahan luas wilayah Nilai tinggi gelombang maksimum pada WW3 maupun Windwaves-05 menunjukkan nilai yang tidak jauh berbeda. Analisis tinggi gelombang maksimum tanggal 19 Desember 2015 di Teluk Bone menunjukkan bahwa gelombang laut di lokasi kejadian pada saat itu cukup tinggi. Model WW3 dapat memprakirakan adanya potensi gelombang tinggi meskipun tidak setinggi yang diberitakan oleh media massa dan berita online bahwa tinggi gelombang pada saat kejadian setinggi 5 meter. Tinggi gelombang maksimum yang teramati model gelombang WW3 hanya berkisar antara 1,6 1,9 m. 4. KESIMPULAN Hasil output model WW3 yang diverifikasi dengan data satelit altimetri cukup baik merepresentasikan tinggi gelombang di Teluk Bone sehingga model WW3 dapat digunakan untuk mensimulasikan tinggi gelombang, meskipun nilainya cenderung lebih rendah daripada data satelit altimetri. Keadaan cuaca saat tenggelamnya KM Marina Baru 2B menunjukkan tidak adanya fenomena cuaca yang signifikan sehingga kemungkinannya kecil untuk terbentuk gelombang ekstrem yang tingginya mencapai 5 meter seperti yang dilaporkan di berbagai media massa. Dalam penelitian ini, input yang digunakan hanya data angin FNL tiap 6 jam selama 14 6

7 hari (9 22 Desember 2015) dengan resolusi spasial 0,25. Untuk penelitian lebih lanjut diharapkan menggunakan jenis input yang memiliki resolusi lebih tinggi seperti dari model cuaca skala meso seperti dari weather research forcasting (WRF) dan dianjurkan menambah jumlah data atau memperpanjang waktu penelitian agar menghasilkan output WW3 yang lebih akurat. Selain itu, untuk memperoleh tingkat keakuratan yang tepat, dapat memverifikasi WW3 menggunakan data pembanding yang lebih mendukung selain satelit altimetri seperti data observasi dari buoy. Perlu adanya kajian lebih lanjut mengenai konfigurasi dan parameterisasi model WW3 yang sesuai dengan jenis lokasi perairan sehingga dapat menggambarkan keadaan tinggi gelombang dengan lebih baik terutama di daerah perairan dalam dan tertutup. Untuk penelitian lebih lanjut mengenai tinggi gelombang di perairan tertutup dan dekat pantai, dapat dicoba dengan menggunakan model gelombang lain seperti SWAN (Simulating WAves Nearshore). Selain itu perlu diteliti pengaruh dari fenomena cuaca lainnya seperti arus laut, pasang surut, suhu permukaan laut maupun fenomena lainnya terhadap pembentukan gelombang laut. DAFTAR PUSTAKA Aldrian, E., 2008, Meteorologi Laut Indonesia, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Jakarta. BMG, 2006, Peraturan KBMG tentang Petunjuk Teknis Operasional Stasiun Meteorologi Maritim, Indonesia, Peraturan KBMG No. SK.170/ME.007/KB/BMG Chu, P. C., Qi, Y., Chen, Y., Shi, P., dan Mao, Q., 2004, South China Sea Wind- Wave Characteristic, Part I: Validation of Wavewatch-III Using TOPEX/POSEIDON Data, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 21, hal , American Meteorology Society. Dephubla, 2014, Laporan Akhir Kajian Analisis Trend Kecelakaan Transportasi Laut [online], Rencana%20Strategis/RENSTRA%2 0DJPL%202010%20-% pdf, diakses tanggal 12 Desember Dimitrova, M., Kortcheva, A., dan Galabov, V., 2013, Validation of the operational wave model WAVEWATCH III against altimetry data from JASON-2 satellite, Bulgarian Journal of Meteorology and Hydrology, Vol. 18, hal Habibie, M.N., Permana, D.S., dan Suratno, 2013, Simulasi Gelombang Ekstrim Akibat Swell di Indonesia Menggunakan Model Wavewatch-III, Jurnal Meteorologi dan Geofisika, Vol. 14, No. 2, hal Hasrat,W., dan Musakkir I., 2015, 19 Desember, KM Marina Tenggelam, Nasib 122 Penumpang Belum Diketahui [online], /192/km-marina-tenggelamnasib-122-penumpang-belumdiketahui , diakses tanggal 30 Desember Hutabarat, S., dan S.M., Evans. (1985). Pengantar Oseanografi Terapan. Universitas Indonesia Press. Jakarta Isniarny, N., 2012, Pemanfaatan Data Angin dari Model GFS untuk Prediksi Tinggi Gelombang (wind waves) Menggunakan Model Wavewatch-III (Studi Kasus di Selat Sunda) [online], content/uploads/2012/10/ sec.pdf, diakses tanggal 24 Desember Kurniawan, R., Permana, D.S., Suratno, dan Habibie, M. N., 2013, Verifikasi Luaran Model Gelombang Windwaves-05 dengan Satelit Altimeter, Jurnal Meteorologi dan Geofisika, Vol. 14, No. 3, Lin, H., Brunet, G., dan Derome, J., 2008, Forecast Skill of the Madden-Julian Oscilation in two Canadian Atmospheric Models. Monthly Weather Review Vol. 136, Ramdhani, Andri., 2015, Pengaruh Siklon Tropis dan Madden-Julian Oscilation 7

8 (MJO) terhadap Kejadian Gelombang Tinggi di Perairan Indonesia Bagian Dalam, Disertasi, Program Studi Sains Kebumian, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Sofian, I., dan Wijanarto, A. B., 2010, Simulation of Significant Wave Height Climatology using Wavewatch III. International Journal of Geoinformatics, Vol. 6, Subekti M., dan Ramdhani A., 2014, Verifikasi Angin dan Gelombang luaran Model Wavewatch III (WWIII) terhadap Data Satelit di Wilayah Perairan Bali, Prosiding Seminar Nasional Kelautan, hal , Jakarta, 14 Oktober Suparman, 2015, 26 Desember, Basarnas Temukan 106 Penumpang KM Marina [online], /basarnas-temukan-106- penumpang-km-marina, diakses tanggal 30 Desember Taylor, K.E., 2001, Summarizing multiple aspects of model performance in a single diagram, Journal of Geophysical Research, Vol. 106, hal Tjasyono, H. K. B., 2006, Meteorologi Indonesia, Volume 1, Badan Meteorologi dan Geofisika, Jakarta. Tolman, H. L., Balasubramaniyan, B., Burroughs, L. D., Chalikov, D. V., Chao, Y. Y., dan Chen, H. S., 2002, Development and Implementation of Wind- Generated Ocean Surface Wave Models at NCEP. NCEP Notes, American Meteorology Society, Vol. 17, hal Tolman, H. L., 2009, User Manual and System Documentation of Wavewatch-III Version 3.14, Camp Springs, Maryland. Wilks, D.S., 2006, Statistical Methods in the Atmospheric Composition and Vertical Structure. Enviromental Impact and Manufacturing, Vol. 6, WMO No. 471, 2001, Guide To Marine Meteorological Services, World Meteorological Organization, Geneva-Switzerland. WMO No. 702, 1998, Guide To Wave Analysis and Forecasting, Second Edition, World Meteorological Organization, Geneva-Switzerland. 8