KOEFISIEN ABSORPSI DAN ATENUASI CAHAYA DI PERMUKAAN AIR LAUT PADA BERBAGAI MUSIM DENNY ARDLY WIGUNA

Transkripsi

1 KOEFISIEN ABSORPSI DAN ATENUASI CAHAYA DI PERMUKAAN AIR LAUT PADA BERBAGAI MUSIM DENNY ARDLY WIGUNA DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya di Permukaan Air Laut pada Berbagai Musim adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Mei 2013 Denny Ardly Wiguna NIM C

4 ABSTRAK DENNY ARDLY WIGUNA. Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya di Permukaan Air Laut pada Berbagai Musim. Dibimbing oleh BISMAN NABABAN dan RISTI ENDRIAN ARHATIN. Pengukuran koefisien absorpsi dan atenuasi cahaya dapat berguna dalam memperkirakan kualitas perairan, karakteristik optik perairan, serta digunakan dalam permodelan bio-optik kelautan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai dan variabilitas koefisien absorpsi dan atenuasi permukaan laut di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko berdasarkan perbedaan musim. Penelitian dilakukan dengan menggunakan data hasil survei pada tiga musim (semi, panas, dan gugur) antara tahun 1999 dan 2000 dengan menggunakan instrumen AC-9. Pola distribusi spasial dan nilai rata-rata antar wilayah menunjukkan bahwa koefisien absorpsi dan atenuasi secara umum relatif tinggi di sekitar Mississippi dan Mobile, kemudian relatif rendah di sekitar wilayah offshore. Variabilitas yang terjadi disebabkan karena besarnya pengaruh fitoplankton, CDOM, dan detritus terhadap koefisien absorpsi dan atenuasi, terutama di sekitar wilayah Mississippi dan Mobile. Nilai rata-rata koefisien menunjukkan bahwa secara umum koefisien absorpsi dan atenuasi di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko relatif tinggi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) dan relatif rendah pada musim semi tahun 2000 (Sp-00). Kata kunci: atenuasi, absorpsi, musim, perairan Timur Laut Teluk Meksiko. ABSTRACT DENNY ARDLY WIGUNA. Absorption and Beam Attenuation Coefficient of Surface Water in Various Seasons. Supervised by BISMAN NABABAN dan RISTI ENDRIAN ARHATIN. Absorption and beam attenuation coefficients measurement can be used in estimating water quality, optical characteristic of water column, also used in marine bio-optical models. This research aimed to determine values and variability of sea surface absorption and attenuation coefficients in northeastern Gulf of Mexico based on various seasons. The research was performed in three different seasons (spring, summer, and fall) between 1999 and 2000 with AC-9 instrument. The spatial distribution and mean values inter-regions showed that absorption and attenuation coefficients were generally relatively high in Missisippi and Mobile, then relatively low in offshore region. The variability were caused by high influence of phytoplankton, CDOM, and detritus toward the absorption and attenuation coefficients, especially in Mississippi and Mobile region. The mean values of coefficients showed that absorption and attenuation coefficients in northeastern Gulf of Mexico generally were relatively high on summer 1999 (Su-99) and relatively low on spring 2000 (Sp-00). Keywords: attenuation, absorption, seasons, northeastern Gulf of Mexico

5 KOEFISIEN ABSORPSI DAN ATENUASI CAHAYA DI PERMUKAAN AIR LAUT PADA BERBAGAI MUSIM DENNY ARDLY WIGUNA Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan pada Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

6

7 Judul Skripsi : Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya di Permukaan Air Laut pada Berbagai Musim Nama : Denny Ardly Wiguna NIM : C Disetujui oleh Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc. Pembimbing I Risti E. Arhatin, S.Pi., M.Si. Pembimbing II Diketahui oleh Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc. Ketua Departemen Tanggal Lulus: 29 Mei 2013

8 PRAKATA Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi. Penulisan skripsi ini dilakukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan dan motivasi. Selain itu, kepada Bapak Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc. dan Ibu Risti Endriani Arhatin, S.Pi, M.Si selaku Dosen Pembimbing, teman-teman, serta semua pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan, dan sarannya demi kelancaran penyusunan skripsi ini. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi bidang ilmu dan teknologi kelautan. Bogor, Mei 2013 Denny Ardly Wiguna

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR LAMPIRAN vii PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 3 METODE 3 Waktu dan Lokasi Penelitian 3 Bahan 4 Alat 5 Metode Perolehan Data 6 Metode Pengolahan Data 6 Filter data 7 Koreksi nilai air murni (millique) 8 Koreksi hamburan (scattering correction) 8 Analisis statistik 9 HASIL DAN PEMBAHASAN 9 Variabilitas dan Distribusi Spasial Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya 9 Musim Semi 10 Musim Panas 12 Musim Gugur 16 Variabilitas Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya Antar Musim 19 Gelombang biru 25 Gelombang hijau 27 Gelombang merah 28 SIMPULAN DAN SARAN 32 Simpulan 32 Saran 33 DAFTAR PUSTAKA 33 LAMPIRAN 35 RIWAYAT HIDUP 44

10 DAFTAR TABEL 1 Pelaksanaan cruise research 6 2 Perbandingan nilai rata-rata koefisien absorpsi dan atenuasi cahaya antar musim pada panjang gelombang 440, 510, dan 676 nm. 27 DAFTAR GAMBAR 1 Peta lokasi penelitian 4 2 Skema instrumen AC Diagram alir perolehan data 6 4 Diagram alir pengolahan data 7 5 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim semi tahun Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim semi tahun Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim semi tahun Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim semi tahun Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim panas tahun Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim panas tahun Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim panas tahun Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim panas tahun Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim gugur tahun Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim gugur tahun Perbandingan spektral nilai rata-rata koefisien absorpsi (gambar atas) dan atenuasi (gambar bawah) antar musim Perbandingan spektral nilai rata-rata koefisien absorpsi (kolom kiri) dan atenuasi (kolom kanan) per wilayah pada tiap musim Pola distribusi spasial & temporal nilai koefisien absorpsi (kolom kiri) dan atenuasi (kolom kanan) pada panjang gelombang 440 nm pada musim berbeda Pola distribusi spasial & temporal nilai koefisien absorpsi (kolom kiri) dan atenuasi (kolom kanan) pada panjang gelombang 510 nm pada musim berbeda Pola distribusi spasial & temporal nilai koefisien absorpsi (kolom kiri) dan atenuasi (kolom kanan) pada panjang gelombang 676 nm pada musim berbeda. 31 DAFTAR LAMPIRAN 1 Listing program koreksi nilai air murni (millique) 35 2 Contoh program MATLAB untuk melakukan koreksi hamburan (scattering correction) 36 3 Rentang dan nilai rata-rata koefisien absorpsi dan atenuasi tiap musim 37 4 Box & Whisker plot koefisien absorpsi dan atenuasi 39 5 Tabel uji statistik Kruskal-Wallis 42

11

12 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Absorpsi merupakan proses penyerapan cahaya oleh medium air, komponen terlarut berwarna (colored dissolved organic matter (CDOM)), partikulat (fitoplankton dan non-fitoplankton), dan bahan organik lainnya di dalam air (Babin et al. 2003; D sa and Miller 2002; Jacobson 2005; Kirk 1994; Mobley 1994; Nelson and Guarda 1995; Varkey et al. 2004). Dalam mendefinisikan absorpsi secara kuantitatif, dapat menggunakan kuantitas absorptance (A) yang dirumuskan sebagai berikut (Kirk 1994; Mobley 1994): dimana : A = absorptance a = fluks radiansi yang diserap (W) 0 = fluks radiansi datang (incident) (W) a...(1) Koefisien absorpsi menunjukkan sebagian kecil dari incident light (cahaya datang) yang berinteraksi dengan suatu lapisan pada medium, yang kemudian menyebabkan proses penyerapan (Jacobson 2005; Kirk 1994). Koefisien absorpsi sendiri didefinisikan sebagai absorptance (A) per satuan jarak (Δr), yang secara matematik dirumuskan sebagai berikut (Mobley 1994): a lim Δ Δ... (2) dimana: panjang gelombang (nm), r = ketebalan medium (m). Atenuasi cahaya merupakan akumulasi dari proses kehilangan energi cahaya akibat penyerapan dan penghamburan dari cahaya langsung (direct beam) yang masuk ke medium. Oleh karena itu, penggabungan nilai koefisien absorpsi dan hamburan adalah sama dengan koefisien atenuasi (Jacobson 2005; Kirk 1994; Varkey et al. 2004) yang dirumuskan sebagai berikut: c a b... (3) dimana: a = koefisien absorpsi (m -1 ), b = koefisien hamburan (scattering) (m -1 ). Proses penyerapan dan penghamburan (atenuasi cahaya) termasuk ke dalam inherent optical properties (IOPs). Inherent optical properties tersebut menunjukkan sifat optik perairan yang hanya dipengaruhi oleh keberadaan komponen atau medium dalam perairan (Jacobson 2005; Kirk 1994; Mobley 1994). Ada tiga komponen utama yang mempengaruhi sifat optik di perairan, diantaranya fitoplankton, nonphytoplankton particulate matter (detritus), dan

13 2 colored dissolved organic matter (CDOM) (Arnone et al. 2004; Nelson and Guarda 1995). Fitoplankton dan nonphytoplankton particulate matter (detritus) yang disebutkan di atas, dapat dikelompokkan ke dalam particulate matter. Variasi kandungan dalam kolom air yang disebutkan tersebut dapat menyebabkan energi cahaya yang menembus perairan terus berkurang. Oleh karena itu, koefisien atenuasi cahaya total dapat pula dirumuskan sebagai penjumlahan koefisien atenuasi oleh air murni (pure water), materi partikulat, dan materi organik terlarut yang dirumuskan sebagai berikut (Varkey et al. 2004): dimana : w = pure water p = particulate matter dom = dissolved organic matter c c ( ) c p ( ) c dom... (4) Sifat penyerapan cahaya oleh air umumnya sangat lemah dalam spektrum warna biru dan hijau, namun penyerapannya semakin meningkat dengan semakin meningkatnya panjang gelombang dan hampir menyerap maksimal pada spektrum gelombang merah (Kirk 1994; Mobley 1994). Keberadaan fitoplankton yang mengandung klorofil, karotenoid, dan biliprotein dalam kolom air dapat meningkatkan tingkat absorpsi cahaya (Kirk 1994; Smith 1979 dalam Jensen and Jensen 1998). Penyerapan cahaya oleh fitoplankton umumnya tinggi pada spektrum gelombang biru dan merah (Mobley 1994). CDOM memiliki kontribusi absorpsi yang signifikan pada gelombang near ultraviolet dan panjang gelombang pendek pada spektrum cahaya tampak (Babin et al. 2003; D sa and Miller 2002; Markager and Vincent 2000; Nelson and Guarda 1995). Semakin ke arah laut lepas, absorpsi CDOM umumnya akan menurun (Nelson and Guarda 1995). Partikel detritus memiliki absorpsi yang tinggi pada spektrum gelombang biru, dan mengalami penurunan terhadap peningkatan panjang gelombang (Cleveland 1995; Mobley 1994). Area pantai atau pesisir merupakan wilayah yang memiliki kontribusi yang relatif lebih tinggi akan partikel nonphyoplankton, baik dari run off atau dari dekomposisi in situ (Cleveland 1995). Atenuasi cahaya merupakan parameter yang mempengaruhi variasi warna perairan dan perambatan sinyal dalam penginderaan jauh. Terkait hal ini, komposisi kandungan suatu perairan akan mempengaruhi cahaya yang ditransmisikan, diserap, maupun yang dihamburkan dari perambatan sinyal. Hal tersebut menunjukkan bahwa perilaku cahaya sangat dipengaruhi oleh sifat dari medium yang dilalui atau karakteristik dari kolom perairan. Berdasarkan hal tersebut, maka pengetahuan mengenai atenuasi cahaya dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik suatu kolom perairan. Selain itu, proses atenuasi cahaya juga dapat menyebabkan penetrasi cahaya hanya menembus perairan hingga kedalaman tertentu, dan tidak dapat mencapai perairan yang lebih dalam. Hal tersebut dapat mempengaruhi tingkat fotosintesis fitoplankton, yang juga berpengaruh terhadap tingkat produktivitas primer di perairan (Liu et al. 2005). Produktivitas primer juga berkaitan erat dengan tingkat klorofil, kimia perairan, dan nutrien yang terkandung dalam suatu perairan (Smith

14 1979). Oleh karena itu, pengukuran atenuasi cahaya juga dapat berguna untuk memperkirakan kualitas perairan. Atenuasi cahaya dalam kolom perairan memainkan peran penting dalam menentukan tingkat kedalaman yang masih dijangkau oleh sensor pada penginderaan jauh untuk pendeteksian dan penguraian variasi spektral reflektansi. Selain itu, pengukuran atenuasi cahaya dapat juga digunakan dalam pemodelan bio-optik dan kalibrasi citra ocean color. Pada pemodelan bio-optik atau algoritma ocean color masih perlu dilakukan untuk validasi data secara kontinu (Babin et al. 2003) dan masih diperlukan dalam meningkatkan keakuratan sensor pada citra ocean color generasi berikutnya (Nelson and Guarda 1995). Namun, pembuatan algoritma ocean color masih perlu pemahaman terkait proses-proses dan mekanisme yang mempenga uhi sinyal dalam penginde aan jauh D sa and Miller 2002). Oleh karena itu, penelitian terkait atenuasi cahaya masih sangat penting untuk dilakukan. Teluk Meksiko merupakan laut semi tertutup yang menghubungkan wilayah Samudera Atlantik melalui Selat Florida di sebelah timur dan Laut Karibia melalui Selat Yucatan di sebelah selatan (Oey et al. 2005). Teluk Meksiko terletak di sebelah tenggara Amerika Utara serta terbentang sekitar kilometer dari timur ke barat, dan 900 kilometer dari utara ke selatan (Gulfbase 2012). Kondisi fisik dan kimia perairan Teluk Meksiko sangat bervariasi dengan masukan air tawar dari sungai dan curah hujan, serta sirkulasi massa air yang masuk melalui Selat Yucatan (bersirkulasi sebagai loop current) dan keluar melalui Selat Florida (pada akhirnya membentuk gulf stream). Bagian-bagian dari loop current sering melepaskan diri membentuk pusaran atau 'gyres' yang dapat mempengaruhi pola arus regional (Horn 2012). Aliran sungai, loop current, dan upwelling sangat mempengaruhi variabilitas konsentrasi klorofil dan colored dissolved organic matter (CDOM) di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko (Gilbes et al. 1996; Nababan 2005; Nababan et al. 2011). Selain itu, Perairan Timur Laut Teluk Meksiko memiliki karakteristik perairan yang sangat dinamis dan memiliki variabilitas perairan yang tinggi. Penelitian terkait absorpsi dan atenuasi di perairan ini masih kurang banyak dilakukan sehingga penelitian terkait variabilitas absorpsi dan atenuasi ini sangat penting dilakukan. 3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai dan variabilitas koefisien absorpsi dan atenuasi pada permukaan laut secara spasial dan temporal, pada berbagai musim yang berbeda di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko. METODE Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian menggunakan data hasil survei yang dilakukan Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc. bekerja sama dengan College of Marine Science, University of

15 4 South Florida pada tiga musim (semi, panas, dan gugur) antara tahun 1999 dan 2000 di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko ( LU dan BB yang membentang da i Sungai Mississippi hingga Teluk Tampa) dengan mengikuti cruise track seperti terlihat pada Gambar 1. Pengolahan data dilakukan pada bulan Maret hingga Desember 2012 di Laboratorium Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Garis pada peta menunjukkan lintasan kapal riset ketika pengambilan data AC-9 dilakukan secara sinambung dan simbol segitiga merupakan stasiun dimana pada saat tertentu dilakukan kalibrasi dan cleaning terhadap alat AC-9. Lokasi pengamatan terbagi menjadi beberapa wilayah lagi yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik perairan terkait pola distribusi koefisien absorpsi dan atenuasi pada wilayah tersebut. Pembagian wilayah pengamatan ini ditunjukkan oleh simbol persegi pada Gambar 1. Wilayah-wilayah tersebut diantaranya merupakan wilayah yang berdekatan dengan sungai-sungai, yaitu sungai Missisipi, Mobile, Escambia, Chochtawhatchee, Apalachicola, dan Suwannee. Selain wilayah yang berdekatan dengan sungai, pembagian wilayah juga meliputi wilayah sekitar Teluk Tampa dan tiga wilayah di sekitar laut lepas (offshore 1, 2, dan 3). Gambar 1 Peta lokasi penelitian Bahan Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan hasil pengukuran yang dilakukan oleh Institute of Marine Remote Sensing, College of Marine Science,

16 University of South Florida dengan persetujuan Dr. Ir. Bisman Nababan, M.Sc. sebagai koordinator pengambilan data lapang. Data yang digunakan yaitu data absorpsi (absorption) dan atenuasi (attenuation) dengan menggunakan instrumen AC-9 pada tiga musim yang berbeda selama 2 tahun. 5 Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah debubbler, GPS (Global Positioning System), instrumen AC-9 (Gambar 2), dan seperangkat komputer. Perangkat lunak yang digunakan dalam pengolahan data diantaranya yaitu WETview, Microsoft Excel 2007, Matlab R2010a, Surfer 9, Statistica 6.0, dan Minitab 14. GPS digunakan dalam navigasi pada saat pengambilan data, sedangkan instrumen AC-9 dan debubbler digunakan pada saat pengukuran data secara in situ di lapangan. Debubbler merupakan perantara yang berfungsi sebagai penampung air laut sebelum diukur dengan instrumen AC-9 dengan tujuan menghilangkan udara yang terperangkap dalam air yang terpompa. AC-9 merupakan instrumen yang digunakan dalam pengukuran in situ pada inherent optical properties perairan, yaitu nilai absorpsi dan atenuasi pada panjang gelombang yang berbeda (Varkey et al. 2004). Instrumen AC-9 merupakan alat dengan sembilan kanal pada panjang gelombang 412, 440, 488, 510, 532, 555, 650, 676, dan 715 nm D sa and Miller 2002; Varkey et al. 2004). Perangkat lunak WETview digunakan dalam proses akuisisi dan penyimpanan data saat pengukuran dengan menggunakan instrumen AC-9. Selanjutnya, pengolahan data dilakukan dengan perangkat lunak Microsoft Excel, Matlab, Statistica, dan Surfer. Perangkat lunak Microsoft Excel digunakan untuk mengolah dan mengatur susunan data, sedangkan Matlab digunakan dalam melakukan filtering data dan mengoreksi nilai hasil pengukuran terhadap scattering error. Perangkat lunak Surfer digunakan untuk visualisasi hasil akhir pengolahan secara spasial. Selanjutnya, menggunakan perangkat lunak Statistica dan Minitab untuk uji statistik dan membuat plot box-whisker. (Non-scale) Gambar 2 Skema instrumen AC-9 ( 2013)

17 6 Metode Perolehan Data Pengukuran sampel air laut dilakukan pada kolom air laut dekat permukaan (kedalaman sekitar 3 meter) di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko menggunakan instrumen AC-9 secara kontinu sepanjang lintasan penelitian (cruise track) dan pencatatan data diambil setiap 5 detik dengan menggunakan kapal riset Gyre yang dilakukan selama dua minggu setiap musim. Setiap pelayaran mengamati sebelas line transect yang tegak lurus terhadap garis pantai dari isodepth 10 meter (dekat pantai) hingga 1000 meter ke arah lepas pantai. Pelaksanaan pelayaran dalam pengambilan data dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Pelaksanaan cruise research No. cruise Tanggal mulai Tanggal selesai CruiseID Musim 1 15 Mei Mei 1999 Sp-99 Semi 2 15 Agustus Agustus 1999 Su-99 Panas 3 13 November November 1999 Fa-99 Gugur 4 15 April April 2000 Sp-00 Semi 5 28 Juli Agustus 2000 Su-00 Panas Air sampel yang akan diukur dipompa dari kedalaman sekitar 3 meter dengan laju 10 liter/menit dan dimasukkan ke debubbler (ukuran 10 liter) untuk menghilangkan gas-gas yang terperangkap dalam air yang kemudian dialirkan ke alat AC-9 dengan laju 1 liter/menit (Gambar 3). Air Laut (Kedalaman 3 m) Air Laut dipompa (10 L/menit) Debubbler AC-9 Instrument Data AC-9 Gambar 3 Diagram alir perolehan data Metode Pengolahan Data Hasil data yang diperoleh dari pengukuran dengan instrumen AC-9 akan disimpan dengan menggunakan perangkat lunak WETview dalam bentuk DAT file

18 (*.dat). Susunan data tersebut kemudian diatur sedemikian rupa dengan Microsoft Excel dan dilakukan koreksi waktu (time lag correction) agar dapat diolah pada tahap selanjutnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Sebelum mengolah dan memvisualisasikan hasil akhir, data hasil pengukuran dengan AC-9 perlu dilakukan proses filtering dan koreksi terhadap beberapa variabel, baik berupa koreksi terhadap nilai air murni (millique) dan koreksi hamburan (scattering correction). Proses filtering tersebut dilakukan dengan menggunakan sebuah tool dari Matlab, yaitu cftool yang berguna dalam mem-filter data. Selanjutnya, koreksi data dilakukan terhadap nilai air murni (millique) dan diikuti dengan koreksi hamburan (scattering correction). Setelah proses filtering dan koreksi dilakukan, maka nilai koefisien absorpsi dan atenuasi tersebut dapat divisualisasikan secara spasial menggunakan perangkat lunak Surfer. Selanjutnya, hasil visualisasi tersebut dapat dianalisis terkait nilai dan variabilitas koefisien absorpsi dan atenuasi pada musim yang berbeda (musim semi, panas, dan gugur) di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko. 7 Data AC-9 Filter Data Koreksi nilai air murni (Millique) Koreksi hamburan (scattering correction) Visualisasi secara spasial di Surfer Gambar 4 Diagram alir pengolahan data Filter data Proses filtering data dilakukan terhadap nilai air murni (millique) dan data AC-9 itu sendiri. Filtering data yang dilakukan untuk nilai air murni (millique) dilakukan dengan menggunakan fungsi logika IF yang digunakan pada perangkat lunak Microsoft Excel. Filtering yang dilakukan dengan fungsi logika IF ini, dilakukan agar dapat menghilangkan nilai yang dianggap pencilan/ menjauhi nilai pada sebaran normal untuk nilai air murni (millique). Formula yang digunakan dalam filter data ini menggunakan nilai batas bawah (BB) dan batas atas (BA) pada nilai sebaran untuk mengganti nilai pencilan yang menjauhi sebaran normal. Formula yang digunakan untuk filter data air murni (millique) ini, yaitu sebagai berikut: F jika nilai data BB BB jika nilai data B B nilai data... (5) dimana: BA = rata-rata + standar deviasi, BB = rata-rata - standar deviasi

19 8 Proses filtering pada data AC-9 dilakukan dengan menggunakan sebuah tool pada Matlab, yaitu menggunakan cftool. Pada tool ini, metode filtering yang digunakan dalam mem-filter data AC-9 yaitu moving average filtering. Rumus dasar untuk perhitungan filter dengan metode moving average yaitu: s i 1 2N 1 y(i N) y(i N-1) y(i-n)... (6) Keterangan: Y s (i) = nilai data ke-i 2N+1 = span N = jumlah data tetangga yang berdekatan dengan Y s (i) Koreksi nilai air murni (millique) Berdasarkan pengukuran AC-9 terhadap air murni yang dilakukan, maka koefisien absorpsi dan atenuasi yang terukur dapat merepresentasikan absorpsi dan atenuasi untuk semua material yang terdapat pada sampel dengan mengurangi nilai pada air. Sehingga, nilai absorpsi dan atenuasi total pada sampel dikurangi dengan nilai pada air murni. Koreksi nilai air murni (millique) ini dilakukan dengan menggunakan listing program yang dibuat pada perangkat Matlab (Lampiran 1). Rumus untuk melakukan koreksi nilai air murni tersebut, yaitu sebagai berikut (Barnard 2011): a m a t a c m c t - c... (7) Keterangan: a m = absorpsi hasil pengukuran (m -1 ) c m = atenuasi hasil pengukuran (m -1 ) a t = absorpsi total pada sampel (m -1 ) c t = atenuasi total pada sampel (m -1 ) a w = absorpsi pada air murni (m -1 ) c w = atenuasi pada air murni (m -1 ) Koreksi hamburan (scattering correction) Tabung (tube) absorption meters pada umumnya tidak dapat mengumpulkan semua cahaya yang terhamburkan atau yang tersebar dari sumber cahayanya. Hamburan cahaya yang tidak terkumpul ini dikenal sebagai eror hamburan (scattering error) dan menyebabkan instrumen mengukur koefisien absorpsi tidak sesuai dari yang semestinya (overestimate). Ada beberapa metode yang dapat digunakan dalam mengoreksi pengukuran absorpsi terhadap scattering errors. Namun, metode koreksi hamburan yang dipergunakan adalah metode pengurangan nilai data absorpsi terhadap nilai absorpsi pada panjang gelombang yang direferensikan (gelombang near infrared), ketika penyerapan diasumsikan nol. Langkah koreksi ini menggunakan listing program pada Matlab yang tertera pada Lampiran 2. Pada metode ini, koreksi hamburan dilakukan dengan menggunakan rumus (Barnard 2003; Bell 2010) sebagai berikut: a( ) a m ( )- a m ( ef )... (8)

20 9 Keterangan: a = absorpsi hasil koreksi (scattering correction) (m -1 ) a m = absorpsi hasil koreksi nilai air murni (m -1 ) a m ref ) = absorpsi hasil koreksi nilai air murni pada panjang gelombang near infrared (715 nm) (m -1 ) Analisis statistik Dalam membandingkan apakah nilai rata-rata dua atau lebih peubah identik atau paling tidak satu diantaranya berbeda nyata, dilakukan uji nonparametrik Kruskal Wallis. Hipotesis nol (H 0 ) yang diajukan adalah terjadi kesamaan nilai parameter rata-rata dari masing-masing populasi. Hipotesis satu (H 1 ) diterima bilamana nilai rata-rata dari paling tidak salah satu peubah berbeda nyata dari nilai rata-rata peubah lainnya. Pada uji Kruskal-Wallis, uji statistik yang digunakan adalah uji statistik khi kuadrat, yang digunakan untuk menentukan hipotesis diterima atau ditolak dengan rumus (Walpole 1993) sebagai berikut: h 12 k n(n 1) i 2 n i Keterangan: h = nilai uji Kruskal Wallis n = jumlah contoh (n 1 + n 2 n k ) r i = jumlah ranking pada kelompok sampel ke-i n i = jumlah data dalam sampel ke-i k = jumlah kelas i 1-3(n 1)... (9) HASIL DAN PEMBAHASAN Variabilitas dan Distribusi Spasial Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya Variabilitas koefisien absorpsi (a) dan atenuasi cahaya (c) pada permukaan air laut di perairan Timur Laut Teluk Meksiko pada berbagai musim selengkapnya disajikan pada Lampiran 3. Nilai koefisien absorpsi (a) pada panjang gelombang 715 nm tidak ditampilkan, karena pada panjang gelombang ini (near infrared), koefisien absorpsi diasumsikan nol. Hal ini dilakukan sebagai langkah dalam melakukan koreksi hamburan (scattering correction). Nilai koefisien absorpsi (a) dan atenuasi (c) antar panjang gelombang setiap musim, secara umum hasilnya menunjukkan nilai yang semakin menurun seiring dengan meningkatnya panjang gelombang dari panjang gelombang nm. Hal ini terjadi karena secara umum absorpsi oleh komponen air laut itu sendiri akan semakin meningkat dengan semakin meningkatnya panjang gelombang dan mencapai 100% absorpsi pada panjang gelombang near infrared (715 nm) (Kirk 1994; Mobley 1994; Nelson and Guarda 1995). Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa koefisien absorpsi dan atenuasi pada panjang gelombang 412 nm lebih tinggi dibanding panjang gelombang lainnya. Hal ini disebabkan karena

21 10 terjadinya absorpsi oleh berbagai komponen seperti colored dissolved organic matter (CDOM), particulate non phytoplankton (detritus), dan fitoplankton yang lebih banyak terjadi pada panjang gelombang ini (Babin et al. 2003; Kirk 1994; Mobley 1994; Nelson and Guarda 1995). Secara umum, kisaran nilai koefisien absorpsi pada panjang gelombang 412, 440, 488, 510, 532, 555, 650, dan 676 berturut-turut adalah sebagai berikut m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, dan m -1. Selanjutnya, kisaran nilai koefisien atenuasi pada panjang gelombang 412, 440, 520, 532, 555, 650, 676, dan 715 nm berturut-turut adalah sebagai berikut m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, m -1, dan m -1 (Lampiran 3). Pola sebaran spasial koefisien absorpsi (a) dan atenuasi (c) tiap musim menunjukkan bahwa daerah sekitar pantai dan muara sungai (nearshore) umumnya memiliki nilai koefisien absorpsi dan atenuasi yang relatif tinggi dibandingkan laut lepas. Wilayah sekitar nearshore umumnya relatif tinggi di sekitar Mississippi dan Mobile, kemudian relatif rendah di wilayah offshore 1, 2, dan 3 hampir tiap musimnya. Relatif tingginya nilai di sekitar Mississippi dan Mobile tersebut mengindikasikan variabilitas partikulat dan materi terlarut di sekitar area tersebut relatif tinggi. Variabilitas tersebut dipengaruhi pula oleh run off dari muara sungai, yang merupakan sumber masukan nutrien, CDOM, dan fitoplankton (Nababan 2005; Nababan et al. 2011) yang dapat mempengaruhi sebaran koefisien di sepanjang pesisir pantai. Besarnya koefisien atenuasi di wilayah nearshore, selain karena relatif tingginya materi CDOM, fitoplankton, dan bahan organik lainnya sebagai faktor absorpsi yang tinggi, juga dipengaruhi faktor hamburan yang lebih banyak terjadi akibat relatif tingginya kandungan klorofil dan bahan partikulate (Nababan 2005; Nababan et al. 2011; Kirk 1994; Mobley 1994). Rendahnya nilai koefisien absorpsi dan atenuasi di laut lepas disebabkan karena relatif kecilnya kandungan CDOM, fitoplankton, dan partikulat di wilayah tersebut. Musim Semi Nilai rata-rata koefisien absorpsi pada musim semi tahun 1999 pada masingmasing panjang gelombang 412, 440, 488, 510, 532, 555, 650, dan 676 nm secara umum mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1, kemudian nilai rata-rata koefisien atenuasinya (412 hingga 715 nm) mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1. Selanjutnya, pada musim semi tahun 2000, nilai rata-rata koefisien absorpsi pada masing-masing panjang gelombang tersebut diatas mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1. Kemudian nilai rata-rata koefisien atenuasinya (412 hingga 715 nm) mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1 (Lampiran 3). Perbedaan nilai koefisien absorpsi dan atenuasi antar kedua tahun tersebut dapat disebabkan karena perbedaan waktu pengambilan meskipun pada musim yang sama. Hal tersebut dapat berpengaruh juga terhadap sirkulasi air laut dan arus, seperti kecepatan dan arah angin (Nababan 2005).

22 Pola sebaran spasial koefisien absorpsi (a) pada musim semi tahun 1999 (Gambar 5) dan tahun 2000 (Gambar 7) menunjukkan bahwa koefisien absorpsi pada panjang gelombang 412 nm hingga 676 nm memiliki pola yang hampir sama, namun berbeda secara nilai. Hal ini terlihat pada nilai koefisien absorpsi antar panjang gelombang, yang menunjukkan penurunan nilai dari panjang gelombang 412 nm hingga 676 nm. Namun, pola sebaran spasial koefisien absorpsi baik pada musim semi tahun 1999 (Gambar 5) maupun tahun 2000 (Gambar 7) menunjukkan bahwa nilai koefisien absorpsi pada panjang gelombang 676 nm terlihat sedikit meningkat dibanding panjang gelombang 650 nm. Hal tersebut dapat pula dilihat pada rentang nilai yang ditunjukkan pada Lampiran 3. Peningkatan nilai ini terjadi karena pengaruh absorpsi dari fitoplankton di sekitar panjang gelombang 676 nm (Bricaud dan Stramski 1990; Cleveland 1995; Kirk 1994; Mobley 1994; Nelson and Guarda 1995; Suzuki et al. 1998). Pola distribusi spasial menunjukkan bahwa koefisien absorpsi (Gambar 5) dan atenuasi (Gambar 6) tertinggi pada musim semi tahun 1999 (Sp-99) berada di sekitar Sungai Missisipi dan Mobile, sedangkan wilayah laut lepas (offshore 1, 2 dan 3) nilainya relatif paling rendah. Besarnya nilai koefisien absorpsi dan atenuasi di sekitar muara Sungai Missisipi disebabkan karena besarnya run off dari darat (karena sungai besar), sehingga menyebabkan nutrien maupun materi yang terdapat pada area Sungai Missisipi relatif tinggi dibanding yang lainnya. Seperti yang dijelaskan Nababan (2005), Sungai Missisipi merupakan sungai yang sangat mempengaruhi variabilitas dan distribusi CDOM atau nutrien ke laut lepas (offshore), dan juga memiliki konsentrasi klorofil yang relatif tinggi tiap musimnya. Berbeda dengan wilayah Mississippi, semakin ke arah timur, nilai koefisien di wilayah timur semakin rendah. Hal tersebut menunjukkan bahwa variabilitas nutrien, CDOM, maupun fitoplankton di wilayah timur tersebut tidak setinggi di Mississippi. Berbeda dengan musim semi tahun 1999 (Sp-99), Gambar 6 menunjukkan bahwa wilayah yang memiliki nilai koefisien absorpsi yang relatif paling tinggi pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) berada di sekitar Sungai Mobile, sedangkan wilayah sekitar Mississippi, Escambia, Choctawhatchee, Teluk Tampa, dan laut lepas (offshore 1, 2, dan 3) memiliki koefisien absorpsi yang relatif lebih rendah. Pola sebaran konsentrasi klorofil dan koefisien absorpsi CDOM di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko yang dilakukan Nababan (2005), hasilnya menunjukkan bahwa di wilayah Mobile memiliki konsentrasi klorofil dan absorpsi CDOM yang relatif tinggi pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) dibanding dengan wilayah lainnya. Kondisi tersebut diduga sebagai faktor yang menyebabkan relatif tingginya koefisien absorpsi di wilayah Mobile pada musim semi ini. Pola sebaran koefisien atenuasi (Gambar 8) pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) relatif tinggi di sekitar wilayah Mississippi, Mobile, Choctawhatchee, dan Apalachicola, sedangkan di sekitar wilayah Escambia, Suwannnee, Teluk Tampa, dan laut lepas relatif lebih rendah. Relatif tingginya koefisien atenuasi di sekitar Mississippi dan Mobile dapat disebabkan oleh tingginya konsentrasi klorofil dan koefisien absorpsi CDOM, seperti yang sudah dipaparkan sebelumnya terkait koefisien absorpsi. Selain itu, dapat juga dipengaruhi oleh keberadan materi tersuspensi yang tinggi, sehingga dapat meningkatkan koefisien hamburan (scattering coefficient) dan mempengaruhi tingkat koefisien atenuasinya. 11

23 12 Gambar 5 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim semi tahun 1999 (Sp-99) Musim Panas Nilai rata-rata koefisien absorpsi pada musim panas tahun 1999 pada masing-masing panjang gelombang (412 hingga 676 nm) secara umum mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1, kemudian nilai rata-rata koefisien atenuasinya (412 hingga 715 nm) mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1. Selanjutnya, pada musim panas tahun 2000, nilai rata-rata koefisien absorpsi pada masing-masing panjang gelombang tersebut mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1. Kemudian nilai rata-rata koefisien atenuasinya (412 hingga 715 nm) mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1 (Lampiran 3).

24 13 Gambar 6 Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim semi tahun 1999 (Sp-99) Pola sebaran koefisien absorpsi pada musim panas tahun 1999 (Gambar 9) dan musim panas tahun 2000 (Gambar 11) menunjukkan nilai yang semakin rendah dengan peningkatan panjang gelombang (412 nm hingga 676 nm) dan memiliki pola sebaran yang tidak jauh berbeda antar panjang gelombang. Hasil pada musim panas tahun 1999 (Gambar 9 dan Lampiran 3) menunjukkan bahwa sebaran nilai koefisien absorpsi pada panjang gelombang 676 nm mengalami sedikit peningkatan terhadap panjang gelombang 650 nm. Hal ini terjadi seperti pada musim sebelumnya (musim semi) yang disebabkan karena rendahnya nilai

25 14 Gambar 7 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) absorpsi oleh detritus pada panjang gelombang ini (Cleveland 1995), sehingga memungkinkan fitoplankton sebagai faktor utama dalam peningkatan koefisien absorpsi tersebut. Koefisien absorpsi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) umumnya memiliki nilai yang relatif paling tinggi di daerah sekitar Sungai Mississippi, Mobile, Escambia, Choctawatchee, dan sebagian wilayah pada laut lepas (offshore 1), sedangkan di wilayah lainnya relatif lebih rendah. Menurut Nababan (2005), pergerakan angin, arus, maupun upwelling sepanjang musim panas mempengaruhi keluaran (nutrien) dari Sungai Mississippi sehingga menyebar dan bergerak ke arah timur, serta dapat menyebar hingga ke arah laut lepas. Kondisi perairan tersebut menyebabkan pergerakan materi dengan kandungan tinggi, sehingga hal tersebut diduga sebagai faktor yang mempengaruhi relatif tingginya koefisien absorpsi di wilayah Mississippi, Mobile, Escambia, choctawatchee, dan sebagian wilayah laut lepas (offshore).

26 15 Gambar 8 Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) Gambar 10 menunjukkan bahwa koefisien atenuasi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) relatif paling tinggi berada di sekitar wilayah Mississippi, Mobile, Escambia, dan Choctawhatchee, sedangkan pada wilayah Apalachicola, Suwannee, Teluk Tampa, dan laut lepas (Offshore 1, 2, dan 3) relatif lebih rendah. Relatif tingginya koefisien atenuasi sekitar Mississippi, Mobile, Escambia, dan Choctawhatchee masih diduga sebagai akibat pengaruh keluaran (nutrien) dari Sungai Mississipi yang sudah dijelaskan sebelumnya.

27 16 Sedikit berbeda dengan musim panas tahun 1999 (Su-99), pola sebaran koefisien absorpsi pada musim panas tahun 2000 (Gambar 11) menunjukkan bahwa terjadi peningkatan nilai koefisien absorpsi pada panjang gelombang 555 dan 676 nm terhadap nilai koefisien absorpsi pada panjang gelombang sebelumnya (khusus wilayah tertentu). Peningkatan yang terjadi pada panjang gelombang 555 terhadap panjang gelombang 532, diduga sebagai pengaruh blooming fitoplankton yang terjadi pada musim panas, khususnya terjadi di wilayah offshore 2. Blooming fitoplankton yang terjadi di sekitar offshore 2 ini, diduga karena pengaruh sirkulasi permukaan yang terjadi akibat pengaruh angin dan arus yang bergerak dari sekitar Mississippi ke arah timur hingga tenggara (eastsoutheastward : ESE) pada musim panas, membawa kandungan nutrien dan fitoplankton hingga mencapai wilayah offshore. Selain itu, Subramaniam dan Carpenter (1999) menyebutkan bahwa cyanobacteria dapat menyebabkan blooming di wilayah laut oligotropik tropis dan subtropis yang mengandung pigmen phycobilin, sehingga menyebabkan absorpsi yang relatif tinggi pada panjang gelombang 495, 545, dan 565 nm (Shimura and Fujita 1975). Subramaniam dan Carpenter (1999) menyatakan pula bahwa phycoerythrobilin dapat menyerap pada panjang gelombang 555 nm. Nababan (2005) juga telah memetakan pola sebaran konsentrasi fucoxantin di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko, yang menunjukkan sebaran konsentrasi fucoxantin di wilayah sekitar offshore 2 memiliki konsentrasi yang relatif tinggi pada musim panas tahun Peningkatan koefisien absorpsi yang terjadi pada panjang gelombang 676 terhadap panjang gelombang 650 (Gambar 11 dan Lampiran 3), diduga akibat pengaruh absorpsi oleh fitoplankton sebagai faktor utama seperti yang dipaparkan sebelumnya pada musim panas tahun 1999, khususnya terjadi di wilayah Mississippi. Pola sebaran koefisien atenuasi pada musim panas tahun 2000 (Gambar 12) sama seperti halnya pola sebaran koefisien absorpsinya (Gambar 11) yang menunjukkan wilayah Mississippi dan laut lepas (offshore 2) memiliki nilai koefisien yang relatif paling tinggi, sedangkan di wilayah sekitar Mobile, Escambia, Choctawhatchee, Apalachicola, Suwannee, Teluk Tampa, dan wilayah laut lepas (offshore 1 dan 3) relatif lebih rendah. Tingginya koefisien absorpsi dan atenuasi di sekitar Mississippi dan wilayah offshore 2 pada musim ini diduga karena pengaruh blooming fitoplankton seperti yang dijelaskan Nababan (2005). Blooming tersebut menyebabkan sebaran konsentrasi klorofil dan konsentrasi fucoxantin relatif tinggi pada musim ini, terutama di wilayah Mississippi dan offshore 2. Musim Gugur Nilai rata-rata koefisien absorpsi pada musim gugur tahun 1999 pada masing-masing panjang gelombang (412 hingga 676 nm) secara umum mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1. Selanjutnya, nilai rata-rata koefisien atenuasinya (412 hingga 715 nm) mengalami penurunan dengan nilai kisaran dari ± m -1 hingga ± m -1 (Lampiran 3). Sebaran koefisien absorpsi pada panjang gelombang 412 nm hingga 676 nm memiliki lokasi sebaran yang tidak berbeda jauh meskipun terjadi penurunan nilai

28 17 Gambar 9 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) koefisien. Pola sebaran koefisien absorpsi (Gambar 13) dan rentang nilai (Lampiran 3) pada musim gugur tahun 1999, menunjukkan bahwa koefisien absorpsi pada panjang gelombang 676 nm musim ini sedikit berbeda dengan musim semi dan panas tahun Koefisien absorpsi panjang gelombang 676 nm pada musim gugur ini memiliki nilai yang relatif rendah. Hal tersebut mengindikasikan bahwa absorpsi oleh fitoplankton pada panjang gelombang ini relatif rendah pada musim tersebut. Pola sebaran koefisien absorpsi (Gambar 13) menunjukkan bahwa wilayah yang memiliki nilai koefisien absorpsi yang relatif tinggi secara umum berada di sekitar Sungai Mississippi, Mobile, Apalachicola, dan Teluk Tampa, sedangkan wilayah lainnya relatif lebih rendah. Koefisien absorpsi yang relatif tinggi di sekitar Sungai Mississippi, Mobile, Apalachicola, dan Teluk Tampa, diduga terjadi karena pengaruh konsentrasi klorofil yang tinggi pada musim tersebut. Hal ini didukung oleh Nababan (2005), yang memetakan sebaran klorofil di Perairan

29 18 Gambar 10 Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) Teluk Meksiko pada musim gugur, yang menunjukkan konsentrasi klorofil di wilayah-wilayah tersebut relatif tinggi. Koefisien atenuasi (Gambar 14) relatif tinggi di sekitar Mississippi, Mobile, Apalachicola, Suwannee, dan Teluk Tampa, sedangkan di sekitar wilayah lainnya relatif lebih rendah. Koefisien atenuasi yang relatif tinggi di sekitar Mississippi, Mobile, Apalachicola, dan Teluk Tampa, diduga karena pengaruh tingginya koefisien absorpsi yang dijelaskan sebelumnya pada musim ini. Menurut Nababan (2005), ada pula pengaruh blooming fitoplankton di wilayah Apalachicola yang

30 19 Gambar 11 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim panas tahun 2000 (Su-00) terjadi akibat upwelling pada musim ini, sehingga memungkinkan terjadinya peningkatan koefisien atenuasi. Variabilitas Koefisien Absorpsi dan Atenuasi Cahaya Antar Musim Variabilitas koefisien absorpsi dan atenuasi cahaya antar musim dapat dilihat dari grafik perbandingan spektral nilai rata-rata antar musim yang ditunjukkan pada Gambar 15. Gambar tersebut menunjukkan bahwa nilai rata-rata koefisien absorpsi dan atenuasi antar musim secara umum paling tinggi pada musim panas tahun 1999 (Su-99) dan paling rendah pada musim semi tahun 2000 (Sp-00). Selanjutnya, perbandingan spektral nilai rata-rata antar wilayah pengamatan dapat dilihat dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 16. Nilai rata-rata pada

31 20 Gambar 12 Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim panas tahun 2000 (Su-00) koefisien absorpsi secara umum paling tinggi ditemui di daerah Mississippi, kecuali pada musim gugur 1999 (Fa-99) dan musim semi 2000 (Sp-00) nilai ratarata koefisien absorpsi paling tinggi ditemui di lokasi Mobile. Hal ini menunjukkan bahwa bahan penyerap cahaya seperti bahan organik dan fitoplankton secara umum lebih banyak ditemukan di daerah Mississippi dibandingkan daerah lain. Hasil pengamatan ini juga sesuai dengan hasil penelitian Nababan (2005; 2009) dan Nababan et al. (2011).

32 21 Gambar 13 Pola distribusi spasial koefisien absorpsi pada musim gugur tahun 1999 (Fa-99) Nilai rata-rata koefisien atenuasi secara umum juga terlihat paling tinggi di daerah Mississippi, kecuali pada musim panas 1999 (Su-99) koefisien atenuasi paling tinggi ditemui di daerah Choctawhatchee dan musim semi 2000 (Sp-00) koefisien atenuasi paling tinggi ditemui di daerah Mobile (Gambar 16). Relatif tingginya koefisien atenuasi di sekitar Choctawatchee (musim panas 1999) ketika koefisien absorpsi rendah, mengindikasikan bahwa pengaruh kandungan fitoplankton, CDOM, dan detritus di wilayah tersebut tidak memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap penyerapan cahaya. Oleh karena itu, koefisien atenuasi ini diduga lebih banyak dipengaruhi koefisien hamburan dari materi yang terkandung dalam perairan. Pengaruh koefisien hamburan yang lebih besar dari koefisien absorpsinya dapat terjadi tidak hanya karena pengaruh konsentrasi atau kandungan materi seperti fitoplankton, CDOM, dan detritus dalam perairan, tetapi dapat pula

33 22 Gambar 14 Pola distribusi spasial koefisien atenuasi pada musim gugur tahun 1999 (Fa-99) dipengaruhi oleh biomassa atau ukuran sel materinya. Oleh karena itu, relatif tingginya koefisien atenuasi pada suatu wilayah, dapat pula didominasi oleh pengaruh hamburan akibat adanya perbedaan biomassa atau ukuran sel suatu materi. Biomassa atau ukuran sel materi yang relatif tinggi akan sangat mempengaruhi besarnya koefisien hamburan. Pengaruh biomassa atau ukuran sel materi tersebut diduga terjadi di wilayah Choctawatchee. Hal ini dapat dilihat dari sebaran biomassa fitoplankton yang ditunjukkan dalam penelitian Nababan (2005; 2009). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa wilayah Choctawatchee

34 memiliki sebaran mikrofitoplankton (> 20 µm) yang relatif sedang dan nanofitoplankton (2-20 µm) yang relatif tinggi. Hal ini diduga sebagai faktor yang dapat meningkatkan pengaruh koefisien hamburan lebih besar di wilayah tersebut. Relatif tingginya koefisien atenuasi di wilayah Mobile pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) dibanding wilayah lainnya, diduga karena pengaruh sebaran fitoplankton dan CDOM di wilayah tersebut yang relatif tinggi. Hal ini didukung dengan sebaran klorofil dan absorpsi CDOM yang dilakukan Nababan (2005; 2011), yang menunjukkan sebarannya yang tinggi di wilayah Mobile pada musim tersebut. Selain itu, Nababan (20005; 2009) juga menunjukkan bahwa sebaran mikrofitoplankton (> 20 µm) di wilayah Mobile relatif tinggi pada musim semi tahun 2000 (Sp-00). Secara umum nilai rata-rata koefisien absorpsi dan atenuasi paling rendah ditemui pada daerah laut lepas (Offshore 1-3) kecuali pada musim panas 1999 (Su-99) dan 2000 (Su-00) (Gambar 16). Relatif tingginya koefisien absorpsi maupun atenuasi di daerah laut lepas (offshore 1-3) pada musim panas tahun 1999 (Su-99) dan tahun 2000 (Su-00) diduga karena pengaruh tranpor nutrien dari sekitar muara Sungai Mississippi ke arah timur dan tenggara akibat pengaruh pergerakan arus (loop current) yang pernah dijelaskan sebelumnya (Nababan 2005), sehingga menyebabkan terbawanya kandungan materi ke arah laut lepas. Perbandingan antar musim dibahas lebih detail pada perbandingan sebaran koefisien absorpsi dan atenuasi pada gelombang biru, hijau, dan merah yang dapat dilihat pada pembahasan berikutnya. 23 Gambar 15 Perbandingan spektral nilai rata-rata koefisien absorpsi (gambar atas) dan atenuasi (gambar bawah) antar musim

35 24 Gambar 16 Perbandingan spektral nilai rata-rata koefisien absorpsi (kolom kiri) dan atenuasi (kolom kanan) per wilayah pada tiap musim

36 Gelombang biru Panjang gelombang yang termasuk dalam spektrum gelombang biru, yaitu panjang gelombang 412, 440, dan 488 nm. Pola sebaran koefisien absorpsi dan atenuasi antar ketiga panjang gelombang tersebut menunjukkan pola yang hampir sama dalam satu musim, meskipun terlihat berbeda dari segi nilainya dan menunjukkan penurunan. Oleh karena itu, perbandingan antar musim ini hanya dibahas lebih detail pada salah satu panjang gelombang saja. Panjang gelombang yang digunakan yaitu 440 nm. Penggunaan panjang gelombang ini disebabkan karena pada panjang gelombang 440 nm lebih banyak digunakan untuk aplikasi estimasi konsentrasi fitoplankton dari satelit ocean color. Perbandingan pola sebaran koefisien absorpsi (a) dan atenuasi (c) pada panjang gelombang 440 nm ditampilkan pada Gambar 17. Pola sebaran dalam Gambar 17, mengindikasikan bahwa run off dari darat sangat mempengaruhi distribusi dari koefisien absorpsi dan atenuasi pada tiap musim. Hal ini dikarenakan run off memungkinkan terjadinya transport sumber nutrien atau CDOM ke muara sungai atau laut lepas. Oleh karena itulah distribusi koefisien absorpsi maupun atenuasi banyak ditemukan di wilayah sekitar pantai, terutama wilayah dekat muara sungai tiap musimnya. Relatif tingginya koefisien absorpsi dan atenuasi di sekitar pantai (nearshore), terutama wilayah dekat sungai, dapat juga dipengaruhi oleh sebaran dan konsentrasi klorofil di sepanjang wilayah tersebut. Morel et al. (2006) menyatakan bahwa konsentrasi klorofil paling banyak ditemukan di perairan pesisir atau pantai yang kompleks. Sebaran konsentrasi klorofil di Perairan Timur Laut Teluk Meksiko memang memiliki konsentrasi yang relatif tinggi di sekitar pantai dan muara sungai, seperti pola distribusi spasial konsentrasi klorofil yang dilakukan oleh Nababan (2005), yang menyebutkan pula bahwa konsentrasi klorofil memiliki korelasi positif dengan pengaruh run off. Gambar 17 menunjukkan bahwa koefisien absorpsi dan atenuasi secara umum paling tinggi ditemui di sekitar Mississippi, kecuali pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) relatif tinggi di daerah Mobile. Meskipun demikian, kondisi tersebut menunjukkan betapa besarnya pengaruh Sungai Mississippi terhadap transpor partikulat dan materi terlarut, sehingga tingginya koefisien absorpsi maupun atenuasi. Relatif tingginya koefisien absorpsi maupun atenuasi di wilayah Mobile pada musim semi tahun 2000 (Sp-00) diduga karena pengaruh sebaran klorofil dan absorpsi CDOM yang tinggi seperti yang pernah dijelaskan sebelumnya oleh Nababan (2005; 2011). Selanjutnya, untuk wilayah laut lepas (offshore 1, 2, atau 3), nilai koefisien absorpsi dan atenuasi relatif rendah hampir pada tiap musim, kecuali pada musim panas (Su-99 dan Su-00). Sebaran koefisien pada musim panas (Su-99 dan Su-00) menunjukkan sebaran koefisien yang lebih menyebar hingga ke laut lepas. Sebaran tersebut menunjukkan bahwa wilayah offshore 1 dan 3 pada musim panas tahun 1999 (Su-99), serta wilayah offshore 2 pada musim panas tahun 2000 (Su- 00) memiliki koefisien yang relatif cukup tinggi. Relatif tingginya koefisien absorpsi atau atenuasi di wilayah laut lepas pada musim panas (Su-99 dan Su-00) dapat disebabkan pengaruh pergerakan arus dan angin pada musim itu, yang menyebarkan nutrien dan materi dari sekitar Mississippi ke wilayah tersebut. Gambar 17 menunjukkan bahwa untuk musim panas tahun 2000 (Su-00), wilayah offshore 2 terlihat memiliki koefisien absorpsi 25