II. TINJAUAN PUSTAKA. Angin adalah massa udara yang bergerak. Angin dapat bergerak secara horizontal

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Angin Angin adalah massa udara yang bergerak. Angin dapat bergerak secara horizontal maupun secara vertikal dengan kecepatan bervariasi dan berfluktuasi secara dinamis. Faktor pendorong bergeraknya massa udara adalah perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Angin selalu bertiup dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke tempat dengan tekanan udara yang lebih rendah. Jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi, maka angin akan bergerak secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Akan tetapi, perputaran bumi pada sumbunya, akan menimbulkan gaya yang akan mempengaruhi arah pergerakan angin Fungsi Angin Ada 3 sifat angin yang dapat dirasakan orang awam yaitu : 1. Angin menyebabkan tekanan terhadap permukaan yang menentang arah angin tersebut 2. Angin mempercepat pendinginan dari benda yang panas 3. Kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tempat dan dari waktu ke waktu.

2 7 Sesungguhnya angin mempunyai fungsi lain yang sangat penting namun terkadang tidak disadari yakni adalah mencampur lapisan udara antara udara panas dengan antara dingin, antara udara lembab dengan udara dingin, antara udara yang kaya karbon dengan udara yang kandungan karbondioksidanya rendah. (Kandary, 2011) Jenis-Jenis Angin Jenis-jenis angin adalah antara lain: 1. Angin tetap a) Angin Barat, bertiup dari daerah subtropik ke daerah kutub. b) Angin Timur, bertiup dari daerah kutub. c) Angin pasat, bertiup dari daerah subtropik selatan dan utara menuju ke daerah khatulistiwa. d) Angin anti pasat, bertiup berlawanan dengan angin pasat. 2. Angin periodik a) Angin muson, bertiup setiap setengah tahun sekali dan selalu berganti arah. b) Angin darat, bertiup dari darat ke laut dan terjadi pada malam hari. c) Angin laut, bertiup dari laut ke darat dan terjadi pada siang hari. d) Angin gunung, bertiup dari lereng gunung ke lembah dan terjadi pada malam hari. e) Angin lembah, bertiup dari lembah ke puncak gunung dan terjadi pada siang hari.

3 8 3. Angin lokal a) Angin siklon, bertiup didaerah depresi yang memiliki barometris minimum dan dikelilingi barometris maksimum b) Angin antisiklon, bertiup di daerah yang memiliki barometris maksimum dan dikelilingi oleh barometris minimum. Contohnya : angin taifun di Asia Timur dan Tornado di USA c) Angin fohn, bertiup dari daerah pegunungan yang bersifat panas dan kering. Contohnya : angin kumbang di Cirebon, angin bahorok di Deli, angin gending di Pasuruan, angin brubu di Makasar dan angin wambrau di Biak, Papua. (Rustandi, 2011) Konversi Kecepatan Angin Biasanya pengukuran angin dilakukan di daratan, padahal di dalam rumus-rumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada di atas permukaan laut. Oleh karena itu diperlukan transformasi dari data angin di atas daratan yang terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut. Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat diberikan oleh: R L = U W /U L (1) dengan : U W = Kecepatan angin di atas laut. U L = Kecepatan angin di atas darat.

4 9 seperti dalam gambar 2 yang merupakan hasil penelitian yang dilakukan di Great Lake, Amerika Serikat, grafik tersebut dapat digunakan untuk daerah lain kecualiapabila karakteristik daerah sangat berlainan. Gambar 2. Hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variabel U A, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor) yang dapat dihitung dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin seperti yang dijelaskan di atas, kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin dengan menggunakan rumus berikut: U A = 0,71 U W 1,23 (2) di mana U W adalah Kecepatan angin di atas laut dalam m/d.(triadmodjo, 1999).

5 Mawar Angin Mawar angin adalah sebuah grafik yang memudahkan dalam penyajian data angin. Pada mawar angin data yang disajikan antara lain terdapat kecepatan angin, arah angin, dan frekwensi angin dalam satu grafik sehingga sangat membantu memudahkan membaca data angin Gambar 3. Contoh grafik mawar angin Warna pada grafik menunjukkan kecepatan angin bertiup, persentasi pada grafik menunjukkan frekuensi angin bertiup dan grafik yang membentuk sudut menggambarkan arah angin bertiup.

6 Gelombang Gelombang laut yang terjadi di lautan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam tergantung kepada gaya pembangkitnya. Pembangkit gelombang laut dapat disebabkan oleh: angin (gelombang angin), gaya tarik menarik bumi, bulan, dan matahari (gelombang pasang-surut), gempa (vulkanik atau tektonik) di dasar laut (gelombang tsunami), ataupun gelombang yang disebabkan oleh gerakan kapal. Gelombang yang sehari-hari terjadi dan diperhitungkan dalam bidang teknik pantai adalah gelombang angin dan pasang surut (pasut). Gelombang dapat membentuk dan merusak pantai dan berpengaruh pada bangunan-bangunan pantai. Energi gelombang akan membangkitkan arus dan mempengaruhi pergerakan sedimen dalam arah tegak lurus pantai (cross-shore) dan sejajar pantai (long-shore). Pada perencanaan teknis bidang teknik pantai, gelombang merupakan faktor utama yang diperhitungkan karena akan menyebabkan gayagaya yang bekerja pada bangunan pantai. Gelombang adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafik sinusoidal. Gelombang laut disebabkan oleh angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan, menyebabkan riak-riak, alun/bukit, dan berubah menjadi apa yang kita sebut sebagai gelombang. (Ni am, 2008). Gelombang yang terjadi di laut secara dominan dibangkitkan oleh angin dan biasa disebut dengan gelombang angin. Gelombang dapat menimbulkan energi untuk

7 12 membentuk pantai, menimbulkan arus dan transport sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai dan menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pelindung pantai. Gelombang merupakan faktor utama dalam perencanaan bangunan pelindung pantai Pembangkitan Gelombang Dalam sub bab ini akan dipelajari pembangkitan gelombang oleh angin, angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Kecepalan angin akan menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut menjadi semakin besar, dan apabila angin berhembus terus akhirnya akan terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk. (Triadmodjo, 1999). Berdasarkan teori gelombang amplitudo kecil/teori gelombang Airy-1845 (small amplitude wave theory) energi total suatu panjang gelombang merupakan penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik gelombang adalah energi yang disebabkan kecepatan partikel air karena adanya gerak gelombang. Sedangkan energi potensial gelombang adalah energi yang dihasilkan oleh perpindahan muka air karena adanya gelombang. Besarnya energi kinetik persatuan lebar untuk satu panjang gelombang diperoleh dengan persamaan (Triadmodjo, 1999).

8 Distribusi Gelombang Bagian dari distribusi gelombang adalah: 1. Standar Deviasi dan Varians Salah satu teknik statistik yang digunakan untuk menjelaskan homogenitas kelompok. Varians merupakan jumlah kuadrat semua deviasi nilai-nilai individual terhadap rata-rata kelompok. Sedangkan akar dari varians disebut dengan standar deviasi atau simpangan baku. Standar Deviasi dan Varians Simpangan baku merupakan variasi sebaran data. Semakin kecil nilai sebarannya berarti variasi nilai data makin sama jika sebarannya bernilai 0, maka nilai semua datanya adalah sama. Semakin besar nilai sebarannya berarti data semakin bervariasi. (Adiarsa, 2012). Dengan rumus: ( ) ( ) (3) Dimana: Xi = data ke i n = jumlah data = rata-rata 2. Koefisien kurtosis (Ck) merupakan statistik yang digunakan dalam memberikan gambaran apakah distribusi data cenderung rata atau runcing. (Setiawan, 2012) Dengan rumus: ( ) { ( ( ) ) ( )( )( ) } ( ( )( ) ) (4) dimana: n = jumlah data

9 14 X i = nilai data X ke-i S = standar deviasi = rata-rata 3. Koefisien skewness (Cs) merupakan statistik yang digunakan dalam memberikan gambaran distribusi data apakah miring ke kiri, ke kanan atau simetris. (Setiawan, 2012) Dengan rumus: dimana: ( )( ) ( ) (5) n = jumlah data X i = nilai data X ke-i S = standar deviasi = rata-rata 4. Tinggi gelombang signifikan (H s ) adalah tinggi gelombang rata rata dari 33,3 % data tinggi gelombang terbesar. H 10 adalah tinggi gelombang rata rata dari 10 % dari data tinggi gelombang terbesar. Sedangkan H 100 adalah rata rata dari seluruh data tinggi gelombang Perkiraan Gelombang Perkiraan gelombang pada dasarnya adalah upaya pendekatan empiris dengan menggunakan beberapa persamaan untuk mencari tinggi dan periode gelombang dari data angin yang ada. Adapun tahapan untuk mencari tinggi dan

10 15 periode gelombang ialah: 1. Dihitung kecepatan angin di laut dengan grafik dalam gambar Hitung faktor tegangan angin menggunakan persamaan Dengan mencari nilai fetch terlebih dahulu, hitung nilai tinggi dan periode gelombang dengan grafik pada gambar 3 atau dapat pula menggunakan persamaan 6, dan 7. [ ( ) ] { ( ) * ( ) + } (6) [ ( ) ] { ( ) * ( ) + } (7) dengan: g = Gaya gravitasi (m/s 2 ) T = Periode (s) U A = Faktor tegangan angin (m/s 2 ) F = Fetch (m) H = Tinggi gelombang (m)

11 16 Gambar 4. Grafik perkiraan gelombang 2.3 Fetch Fetch adalah panjangnya angin yang menyebabkan gelombang di laut bertiup. Fetch dibatasi oleh 2 buah pulau. Menurut Prof. Dr. Ir. Bambang Triatmojo, DEA pada buku teknik pantai, deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan penambahan 6 0 sampai sebesar 42 0 pada kedua sisi dari arah angin.

12 17 Pada skripsi ini digunakan interval 10 o. hal ini dikarenakan pada skripsi ini data angin yang digunakan adalah data angin dengan interval sudut tiap 10 o, dan menggunakan jarak langsung. 2.4 WRPLOT WRPLOT adalah sebuah program keluaran Lakes Inveronmental yang dapat menggambarkan wind rose. WRPLOT adalah sebuah program yang dikembangkan oleh sebuah tim yang terdiri dari : Jesse L. The, Cristiane L. The, Michael A. Johnson, dan Oleg Shatalov. Untuk input data program ini haruslah dengan format extensi data txt yang mencakup tahun, bulan, hari, jam, sudut, besarnya kecepatan angin. Pada skripsi ini digunakan WRPLOT untuk menggambarkan wave rose dengan mengganti kecepatan angin menjadi tinggi gelombang. WRPLOT yang digunakan adalah WRPLOT freeware versi