BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS

Transkripsi

1 BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS 4.1 Penentapan Kriteria Data Topex/ Poseidon Data pengamatan satelit altimetri bersumber dari basis data RADS (Radar Altimeter Database System). Data altimetri yang telah tersedia pada sistem basis data RADS berbentuk metadata dengan format SSpPPPPcCCC.XXX. Di mana SS merupakan nama satelit, PPPP merupakan nomor pass satelit altimetri, CCC merupakan nomor cycle satelit altimetri, dan XXX merupakan ekstensi. Sebagai contoh default pada pengambilan data satelit altimetri topex pass 14 cycle 15 txp14c15.asc adalah : Pada contoh default data RADS di atas dapat dilihat keterangan - keterangan isi dari kolom pengamatan satelit altimeri. Selain itu sistem basis data RADS menyediakan kriteria pengambilan data satelit altimetri yang dapat ditentukan sesuai dengan kebutuhan. Penetapan kriteria ini bertujuan untuk menyeleksi data - data yang akan digunakan untuk proses selanjutnya, sehingga 39

2 diharapkan data - data yang terbawa memiliki kualitas yang baik. Kriteria ditetapkan dengan menggunakan batas minimum dan maksimum terhadap suatu hasil pengukuran satelit altimetri sehingga hasil pengukuran yang diterima adalah berada di antara batas minimum dan maksimum. Adapun kriteria yang digunakan adalah : Tabel 4.1 kriteria yang ditetapkan dalam RADS (sumber : user manual and format specification,rads v2.2) Tx/Pn Kriteria (m) Min Max Orbital altitude Altimeter range corrected Dry troposfer correction Wet troposfer correction Ionospheric correction Inverse barometer correction -1 1 Solid earth tide -1 1 Ocean tide -5 5 Load tide Pole tide Sea state bias -1 1 Geoid or mass height -2 2 Significant wave height 8 Backscatter coefficient 6 (db) 27 (db) Wind speed 3 Norm std dev of range.15 Number of averaged 1-Hz Ku range measurement Engineering flags Norm std dev of significant wave height.9 Sea level anomaly Crossover Topex/ Poseidon Crossover Altimetri merupakan titik perpotongan antara penjejakan naik (pass ascending) dan penjejakan turun (pass descending) pada pengamatan satelit altimetri. Secara teoritis tinggi muka laut di titik crossover adalah memiliki nilai yang sama besar. Tapi pada kenyataannya perpotongan kedua penjejakan ini memiliki nilai pengukuran 4

3 yang berbeda. Perbedaan pada nilai crossover pada umumnya disebabkan oleh adanya kesalahan orbit pada pengamatan satelit altimetri. Tetapi untuk satelit Topex/Poseidon yang memiliki tingkat keakuratan orbit hingga 3-5 cm, pengaruh kesalahan orbit bukan merupakan penyebab terbesar perbedaan nilai crossover. Perbedaan ini disebabkan oleh Sea Surface Variability dan kesalahan pemodelan pasut, serta pengaruh yang lebih kecil yang disebabkan oleh kesalahan koreksi pengukuran satelit altimetri [Wisse at el, 1995]. Di wilayah perairan Indonesia Satelit Topex/ Poseidon melintas sebanyak 36 kali dalam satu kali perioda pengulangannya (cycle) yang terdiri dari 18 pass ascending dan 18 pass descending. Dalam satu kali perioda pengulangan (cycle) itu sendiri, satelit Topex/ Poseidon menghasilkan sejumlah 54 titik crossover di wilayah perairan Indonesia. Berikut visualisasi penjejakan (pass) satelit Topex/ Poseidon dapat dilihat pada gambar 4.1 : Gambar 4.1 lintasan (pass) satelit topex/ poseidon di wilayah Indonesia Untuk keperluan penentuan konstanta pasut laut dari data satelit Topex/ Poseidon, posisi pengamatan tinggi muka laut yang digunakan adalah titik crossover di perairan laut sebelah barat Sibolga (lautan Hindia). Titik crossover tersebut yakni perpotongan penjejakan (pass) 179 dengan 9, di mana pass 179 merupakan pass ascending dan pass 9 merupakan pass descending. 41

4 4.2.1 Penentuan Koordinat Titik Crossover Topex/ Poseidon Setiap penjejakan (pass) satelit altimetri akan menghasilkan suatu persamaan garis. Untuk beberapa titik pengamatan di satu pass tertentu, apabila dihubungkan akan menghasilkan garis dengan suatu persamaan garis lurus. Berikut visualisasi perpotongan pass 179 (ascending) dan pass 9 (descending) yang menghasilkan titik crossover. Gambar 4.2 penjejakan satelit topex/ poseidon pass 179/9 yang membentuk garis lurus Pada gambar 4.2 tersebut menggambarkan perpotongan pass 179 (kuning) dan pass 9 (hijau). Pada setiap pass di beberapa titik pengamatan jika dihubungkan akan menghasilkan suatu persamaan garis lurus. Dengan persamaan garis lurus y = a + bx maka setiap pass dapat diperoleh persamaannya. Selanjutnya peropotongan kedua pass tersebut memiliki gradien perpotongan dan menghasilkan nilai koordinat perpotongan. Oleh karena itu koordinat titik crossover di setiap cycle dapat diperoleh. Penentuan konstanta pasut laut dalam pembahasan tugas akhir ini menggunakan data pengamatan satelit altimetri Topex/ Poseidon dari tahun Oleh karena itu penentuan konstanta pasut laut dilakukan dengan menggunakan 364 cycle pengamatan Topex/ Poseidon. 42

5 4.2.2 Penentuan Titik Normal Crossover Topex/ Poseidon Titik normal crossover merupakan titik yang digunakan dalam penentuan konstanta pasut laut dari data satelit altimetri. Dalam penjejakannya satelit Topex/ Poseidon memiliki perioda (cycle) hari. Satu perioda (cycle) merupakan waktu yang dibutuhkan oleh satelit Topex/ Poseidon untuk menjejaki dan kembali ke posisi semula (awal). Sejak tahun 1992 satelit Topex/ Poseidon telah menjejaki 364 cycle hingga tahun 22. Perlu untuk diketahui bahwa setiap cycle akan menghasilkan satu nilai koordinat titik crossover. Oleh karena itu diperlukan nilai koordinat titik crossover yang mewakili 364 cycle pengamatan dengan cara melakukan perata rataan. Nilai rata - rata tersebut selanjutnya akan digunakan sebagai titik normal dalam penentuan konstanta pasut laut. Formulasi rata rata titik crossover (titik normal) adalah sebagai berikut : n 1 CP CPr = n (4.1) di mana : CP = koordinat titik crossover n = jumlah cycle CPr = rata rata koordinat crossover (titik normal) Koordinat geodetik titik normal crossover pass 179 dan 9 adalah LU, BT. 4.3 Penentuan Konstanta Pasut Laut Penentuan Konstanta Pasut Laut Data Satelit Altimetri Topex/ Poseidon Penentuan Sea Surface Height (SSH) Data yang digunakan pada pengamatan satelit altimetri dalam hal ini adalah data pengamatan satelit Topex/ Poseidon yang bersumber dari basis data RADS. Untuk keperluan penentuan konstanta pasut laut maka data tinggi muka laut yang digunakan sebelumnya direferensikan pada elipsoid (sea surface height). Elipsoid yang digunakan dalam hal ini adalah elipsoid WGS 84. Dengan diketahuinya ketinggian satelit topex/ poseidon di atas elipsoid WGS 84 dan jarak satelit Topex/ Poseidon terhadap permukaan laut sesaat, maka tinggi muka laut di atas ellipsoid (SSH) dapat ditentukan. Berikut 43

6 formulasi yang digunakan dalam penentuan Sea Surface Heigth (SSH) dapat dilihat pada persamaan berikut : SSH = H h (4.2) di mana : SSH = sea surface height (SSH) H = tinggi satelit di atas bidang ellipsoid h = jarak satelit dengan permukaan laut sesaat Data SSH yang diperoleh mengandung komponen statik dan dinamik. Untuk memperoleh SSH yang hanya mengandung komponen statik, maka SSH selanjutnya direduksi terhadap adanya bias dan kesalahan pengukuran. Pereduksian SSH terhadap adanya bias dan kesalahan pengukuran dilakukan dengan cara pemberian koreksi. Berikut formulasi SSH yang tereduksi dari bias dan kesalahan pengukuran : SSH d = ( H h) e i (4.3) i di mana : SSH d = sea surface height (SSH) tereduksi H h = tinggi satelit di atas ellipsoid = jarak ukuran altimeter (tinggi satelit di atas muka laut) e i = total penjumlahan koreksi Lebih jelasnya total koreksi yang perlu diperhitungkan dalam mereduksi data SSH adalah : koreksi efek ionosfer koreksi efek troposfer basah koreksi efek troposfer kering koreksi efek pasang surut laut koreksi efek pasang surut bumi koreksi efek pasang surut kutub koreksi efek inverse tekanan udara koreksi efek pasang surut pembebanan koreksi gelombang permukaan 44

7 Sea surface height (SSH) untuk keperluan penentuan konstanta pasut laut merupakan SSH yang telah tereduksi, kecuali reduksi terhadap adanya bias pasang surut laut. Sehingga pada formulasi pereduksian SSH, koreksi efek pasang surut laut (ocean tide) tidak diikut sertakan. Berikut koreksi - koreksi yang diterapkan pada penentuan SSH tereduksi untuk keperluan penentuan konstanta pasut laut : Tabel 4.2 koreksi - koreksi untuk keperluan pereduksian SSH dalam penentuan pasut laut (sumber : user manual and format specification,rads v2.2) Orbit Corrections RSS Tx/ Pn Orbital altitude JGM-3 Orbital altitude rate Altimeter range corrected for instrument effect Geophysical Corrections Dry troposfer correction ECMWF Wet troposfer correction ECMWF Ionospheric correction IRI-95 Model Tides Corrections Inverse barometer correction local - global mean presure Solid earth tide yes Ocean tide no Load tide FES24 Pole tide yes Sea State Bias Sea State Bias Chambers BM4 Reference Geoid or mass height MSSCLS1 std dev of range 2-Hz, Ku Setelah memperoleh koordinat titik normal crossover pass 179/ 9 selanjutnya dilakukan penentuan sea surface height (SSH) di titik normal crossover dengan dua tahap yaitu interpolasi linear di tiap pass dan interpolasi spline di tiap cycle. Setelah memperoleh nilai SSH di titik normal crossover pass 179/ 9, maka dilakukan penentuan tinggi muka laut yang tereferensi pada mean sea surfce (MSSH). Dalam hal ini MSS 45

8 yang digunakan adalah MSSCLS1 (rata - rata tinggi muka laut dalam kurun waktu tertentu). Pengamatan Ascending (pass 179) Pengamatan Descending (pass 9) Tinggi Muka Laut Tereferensi pada MSS Tinggi Muka Laut tereferensi pada MSS (m) Waktu Pengamatan Altimetri (waktu julian) x 1 6 Tinggi Muka Laut Tereferensi pada MSS (m) Waktu Pengamatan Altimetri (waktu julian) x 1 6 Gambar 4.3 profil tinggi muka laut tereferensi pada MSSCLS1 di titik normal crossover pass 179/ 9 Pada gambar 4.3 sebaran nilai tinggi muka laut yang tereferensi pada MSSCLS1 di atas dapat dilihat bahwa profil nilai MSSH membentuk suatu pola gelombang periodik tertentu Periode Alias Pengamatan Topex/ Poseidon (Aliasing Period) Data yang tidak kontinu akan menyebabkan terjadinya interval pengamatan. Dengan adanya interval pengamatan tersebut maka akan mempengaruhi nilai frekuensinya. Konsep aliasing dapat dijelaskan dengan prinsip kisaran frekuensi Nyquist, yaitu : fo <= f <= fn, fn >=, di mana fo =. Untuk pengamatan tinggi muka laut sesaat di stasiun pasang surut akan direkam dengan interval waktu pengamatan tiap 1 jam, sedangkan untuk pengamatan satelit altimetri topex/ poseidon akan direkam tiap interval waktu hari. Perbedaan interval pengamatan akan menyebabkan perbedaan frekuensi data yang akan dianalisis. Untuk pengamatan satelit altimetri perlu dilakukan pelipatan frekuensi turun (aliasing frequency) oleh karena frekuensi pengamatannya berada jauh di luar kisaran frekuensi Nyquist (di luar range dan fn). Frekuensi yang digunakan sebagai analisis adalah 46

9 frekuensi yang berada di dalam kisaran frekuensi Nyquist ( <= f <= fn). Nilai frekuensi alias sebanding dengan nilai frekuensi aslinya (Emery, 1998) sinyal pasut M2 interval cuplik 1 jam sinyal pasut M2 alias hari sinyal pasut M waktu pengamatan Gambar 4.4 aliasing frekuensi untuk komponen harmonik M2 Pada gambar 4.4 komponen harmonik M2 teraliasing oleh karena interval waktu pengamatan yang lama yaitu hari. Pada interval waktu pengamatan 1 jam sinyal pasut komponen M2 lebih rapat, sedangkan pada saat interval waktu pengamatan hari menjadi renggang. Frekuensi komponen M2 dengan interval waktu pengamatan hari teralias namun tetap sebanding dengan frekuensi M2 dengan interval waktu pengamatan 1 jam. 47

10 Tabel 4.3 periode komponen pasut laut Komponen Pasut Laut Perioda Tide Gauge (jam) Alias Perioda Topex/Poseidon (jam) M S N K K O P M MS Sa Ssa Q V La Mi T M M M J S

11 Tabel 4.4 kecepatan sudut komponen pasut laut Komponen Pasut Laut Kecepatan Sudut ( /jam) Alias Kecepatan Sudut Topex/Poseidon ( /jam) M S N K K O P M MS Sa Ssa Q V La Mi T M M M J S Penentuan Konstanta Pasut Laut di Titik Normal Crossover Penentuan konstanta pasut laut di titik normal crossover pass 179 dan 9 dihitung dengan menggunakan data tinggi muka laut yang tereferensi pada MSSCLS1 dan mengabaikan koreksi nodal. Penentuan konstanta pasut laut dilakukan dengan 2 tahap yakni : 1. Menggunakan 1 komponen harmonik yang terdiri dari M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1, 2N2, S1 (sama dengan komponen harmonik dalam FES24). 2. Menggunakan 12 komponen harmonik yang terdiri dari M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1, 2N2,S1, Sa, Ssa. 49

12 1. Konstanta Pass Ascending (pass 179) Menggunakan 1 komponen harmonik pasut laut Tabel 4.5 konstanta pasut laut pengamatan ascending (pass 179) dengan 1 komponen harmonik Fase Amplitude Konstanta Standar Deviasi Komponen Pasut Laut Konstanta (m) Standar Deviasi (m) Derajat Menit Detik Derajat Menit Detik M S N K K O P Q N S Pada tabel 4.5 menunjukkan standar deviasi amplitude yang diperoleh dari penggunaan 1 komponen harmonik pasut laut adalah dalam orde milimeter (secara keseluruahan hampir sama), sedangkan untuk standar deviasi fase bervariasi dalam orde menit kecuali untuk komponen harmonik 2N2 dalam orde derajat. Komponen 2N2 adalah komponen yang memiliki kecepatan sudut dua kali komponen N2 (yang juga diikut sertakan dalam estimasi). Komponen - komponen di atas merupakan komponen yang digunakan oleh model koreksi pasut laut global FES24 dalam analisis harmonik pasut laut. 5

13 Menggunakan 12 komponen harmonik pasut laut Tabel 4.6 konstanta pasut laut pengamatan ascending (pass 179) dengan 12 komponen harmonik Fase Amplitude Konstanta Standar Deviasi Komponen Pasut Laut Konstanta (m) Standar Deviasi (m) Derajat Menit Detik Derajat Menit Detik M S N K K O P Q N S Sa Ssa Pada tabel 4.6 menunjukkan bahwa hasil estimasi konstanta pasut laut dari data topex/ poseidon dengan menggunakan 12 komponen harmonik menunjukkan standar deviasi amplitude dalam orde milimeter (secara keseluruhan hampir sama), dan untuk standar deviasi fase bervariasi dalam orde menit kecuali untuk komponen 2N2 dalam orde derajat. Sama halnya dengan penentuan konstanta pasut laut yang menggunakan 1 komponen harmonik di mana nilai standar deviasi fase komponen 2N2 mencapai orde derajat. Di samping itu nilai standar deviasi amplitude dan fase yang dihasilkan dari penggunaan 12 komponen harmonik lebih kecil dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen harmonik. Komponen - komponen di atas merupakan komponen yang digunakan oleh model koreksi pasut laut global FES24 yang ditambah dengan komponen periode panjang Sa dan Ssa. 51

14 Penentuan Pasut Laut (ascending/ pass 179) Tinggi Muka Laut di atas MSS Hasil Prediksi Perbedaan Tinggi Muka Laut di atas MSS dengan Hasil Prediksi 1 Komponen Harmonik Tinggi muka laut (m) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Tinggi Muka Laut di atas MSS Hasil Prediksi Perbedaan Tinggi Muka Laut di atas MSS dengan Hasil Prediksi 12 Komponen Harmonik Tinggi muka laut (m) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Gambar 4.5 penentuan pasut laut untuk pengamatan ascending (pass 179) di titik normal crossover Pada gambar 4.5 RMS perbedaan tinggi muka laut yang tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi antara penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik adalah berbeda 1.4 cm (cukup signifikan). Di mana RMS untuk penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik masing - masing adalah adalah.13m dan.89 m. Dapat dianalisis juga penggunaan 12 komponen harmonik menghasilkan RMS yang lebih kecil (penambahan 52

15 komponen harmonik memperkecil RMS perbedaan antara tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi). Di samping itu pada profil perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi terlihat bahwa masih ada pola gelombang periodik tertentu, yang mengindikasikan adanya komponen - komponen harmonik tertentu lainnya yang belum disertakan. Trend Linear Koreksi Histogram Koreksi 1 Komponen Harmonik Probability Normal Probability Plot Data Frekuensi Muncul Nilai Koreksi (m) 12 Komponen Harmonik Probability Normal Probability Plot Data Frekuensi Muncul Nilai Koreksi (m) Gambar 4.6 trend linear dan histogram koreksi untuk pengamatan ascending (pass 179) di titik normal crossover Pada gambar 4.6 menunjukkan nilai koreksi yang diperoleh dari estimasi konstanta pasut laut telah terdistribusi normal, sehingga hasil estimasi dapat diterima. 53

16 2. Konstanta Pass Descending (pass 9) Menggunakan 1 komponen harmonik pasut laut Tabel 4.7 konstanta pasut laut pengamatan descending (pass 9) dengan 1 komponen harmonik Fase Amplitude Konstanta Standar Deviasi Komponen Pasut Laut Konstanta (m) Standar Deviasi (m) Derajat Menit Detik Derajat Menit Detik M S N K K O P Q N S Pada tabel 4.7 menunjukkan standar deviasi amplitude dari penggunaan 1 komponen harmonik berkisar dalam orde millimeter (secara keseluruhan hampir sama), sedangkan untuk fase bervariasi dalam orde menit kecuali untuk komponen 2N2 dan S1 dalam orde derajat. Apabila dibandingkan dengan pada saat pengamatan ascending, komponen yang memiliki standar deviasi fase hingga orde derajat adalah hanya komponen 2N2. Komponen - komponen pada tabel di atas merupakan komponen yang digunakan oleh model koreksi pasut laut global FES24 dalam analisis harmonik pasut laut. 54

17 Menggunakan 12 komponen harmonik pasut laut Tabel 4.8 konstanta pasut laut pengamatan descending (pass 9) dengan 12 komponen harmonik Fase Amplitude Konstanta Standar Deviasi Komponen Pasut Laut Konstanta (m) Standar Deviasi (m) Derajat Menit Detik Derajat Menit Detik M S N K K O P Q N S Sa Ssa Pada tabel 4.8 menunjukkan hasil estimasi konstanta pasut laut dari data Topex/ Poseidon dengan menggunakan 12 komponen harmonik menghasilkan standar deviasi amplitude dalam orde milimeter (secara keseluruhan hampir sama), sedangkan standar deviasi fase bervariasi dalam orde menit kecuali untuk komponen Q1, 2N2, dan S1 dalam orde derajat. Apabila dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen harmonik, komponen yang sama menghasilkan standar deviasi hingga orde derajat adalah 2N2 dan S1. Penggunaan 12 komponen harmonik secara umum memperkecil nilai standar deviasi amplitude, sedangkan untuk fase bervariasi, jika dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen. Komponen - komponen di atas merupakan komponen yang digunakan oleh model koreksi pasut laut global FES24 yang ditambah dengan komponen periode panjang Sa dan Ssa. 55

18 Penentuan Pasut Laut (descending/ pass 9) Tinggi Muka Laut di atas MSS Hasil Prediksi Perbedaan Tinggi Muka Laut di atas MSS dengan Hasil Prediksi 1 Komponen Harmonik Tinggi muka laut (m) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Tinggi Muka Laut di atas MSS Hasil Prediksi Perbedaan Tinggi Muka Laut di atas MSS dengan Hasil Prediksi 12 Komponen Harmonik Tinggi muka laut (m) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Gambar 4.7 penentuan pasut laut untuk pengamatan descending (pass 9) di titik normal crossover Pada gambar 4.7 menunjukkan RMS perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi untuk penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik adalah berbeda 1 cm (cukup signifikan). Di mana RMS untuk penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik masing - masing adalah.18 m dan.98 m. Dapat dianalisis juga penggunaan 12 komponen harmonik memberikan nilai RMS yang lebih kecil 56

19 dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen (penambahan parameter komponen harmonik mampu memperkecil nilai RMS perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi). Di samping itu pada profil perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi terlihat bahwa masih ada pola gelombang periodik tertentu yang mengindikasikan masih terdapatnya komponen harmonik lainnya yang belum disertakan (sama kasusnya dengan saat pengamatan ascending). Trend Linear Koreksi Histogram Koreksi 1 Komponen Harmonik Probability Normal Probability Plot Data Frekuensi Muncul Nilai Koreksi (m) 12 Komponen Harmonik Probability Normal Probability Plot Data Frekuensi Muncul Nilai Koreksi (m) Gambar 4.8 trend linear dan histogram koreksi untuk pengamatan descending (pass 9) di titik normal crossover Pada gambar 4.8 menunjukkan nilai koreksi yang diperoleh dari estimasi konstanta pasut laut dengan metode analisis harmonik least square telah terdistribusi normal sehingga dapat diterima secara statistik. 57

20 4.3.2 Perbedaan Konstanta Pasut Laut Ascending - Descending Dari hasil perhitungan konstanta amplitude dan fase pada pengamatan Topex/ Poseidon, maka dilakukan pembandingan konstanta yang dihasilkan. Secara teori nilai amplitude dan fase di titik normal crossover antara pengamatan ascending dan descending adalah sama. Pembandingan dilakukan dengan tujuan untuk melihat sejauh mana perbedaan nilai amplitude dan fase yang dihasilkan dari estimasi least square di titik normal crossover pass 179/ 9. Perbedaan konstanta pasut laut dapat dilihat pada gambar berikut : Amplitude Fase Ascending - Descending 1 Komponen Amplitude (m) amplitude ascending amplitude descending Komponen Pasut Fase (derajat) fase ascending fase descending Komponen Pasut Ascending - Descending 12 Komponen Amplitude (m) amplitude ascending amplitude descending Komponen Pasut Fase (derajat) fase ascending fase descending Komponen Pasut Gambar 4.9 perbedaan nilai amplitude dan fase pengamatan topex/ poseidon antara pass ascending (pass 179) dan pass descending (pass 9) 58

21 Keterangan gambar 4.9 : 1 = M2 6 = O1 11 = Sa 2 = S2 7 = P1 12 = Ssa 3 = N2 8 = Q1 4 = K2 9 = 2N2 5 = K1 1 = S1 Pada gambar 4.9 menunjukkan adanya perbedaan nilai konstanta pasut laut antara pengamatan ascending (pass 179) - descending (pass 9) yang lebih dipengaruhi oleh fase. Secara teori konstanta pasut laut yang dihasilkan di titik normal crossover adalah sama (mendekati sama) antara pengamatan ascending - descending. Perbedaan konstanta pasut laut antara pengamatan ascending - descending kemungkinan besar masih dipengaruhi oleh aliasing frekuensi serta pengaruh kesalahan orbit topex/ poseidon dan faktor nodal yang belum dipertimbangkan. 4.4 Analisis Crossover Analisis crossover merupakan perhitungan selisih pengukuran SLA pass ascending dengan pass descending di titik persilangan pass (titik normal crossover). Secara teori selisih crossover yang ideal adalah nol namun karena adanya perbedaan waktu pengamatan pass ascending dan pass descending serta adanya kesalahan dan bias yang terdapat pada pengukuran, maka mengakibatkan adanya perbedaan nilai SLA di titik normal crossover. Perhitungan SLA di titik normal crossover dilakukan dengan mengabaikan adanya koreksi orbit satelit Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut FES24 Model koreksi pasut laut FES24 adalah model global yang digunakan untuk mereduksi data satelit altimetri dari bias pasut laut dan pasut pembebanan. Dalam hal ini model pasut global FES24 digunakan untuk pereduksian terhadap bias pasut laut. Model pasut laut global FES24 berkembang dari model FES 1994, FES 1995, FES 1999, dan FES 22. Model FES24 berasal dari pengembangan model hidrodinamika Code aux Element Finis Pour La Maree Oceanique (CEFMO) dan model Code Assimilation de dones Oriente Representeur (CADOR) yang diharapkan mampu 59

22 menyelesaikan permasalahan sirkulasi laut secara global dengan resolusi tinggi. Di samping itu model pasut laut FES24 lebih ditujukan pada pemecahan permasalahan sirkulasi lautan di wilayah lintang yang jauh dari equator, di mana pengaruh gaya benda - benda langit lebih dominan. Komponen - komponen pasut laut semi - diurnal dan diurnal yang terdapat pada pemodelan FES 24 adalah M2, S2, N2, K2, 2N2, dan K1, O1, Q1, P1, S1. Perhitungan nilai amplitude komponen - komponen pasut menggunakan model FES24 divalidasi dengan 671 data pengamatan tide gauge stasiun pasut laut yang tersebar di seluruh dunia. Perkembangan resolusi ketelitian model pasut laut FES (Finite Element Sollution) semakin berkembang dari tahun 1994 hingga 24. Tinggi muka laut sesaat (SST) yang diperoleh dari pengukuran satelit altimetri terlebih dahulu dihilangkan komponen dinamiknya, sehingga yang dihasilkan adalah hanya mengandung komponen statik saja. Tinggi muka laut yang hanya mengandung komponen statik dinamakan sea level anomaly (SLA). Rumus yang digunakan pada penentuan sea level anomaly (SLA) menggunakan koreksi model pasang surut global adalah : SLA = SST e i (4.4) i di mana : SLA = sea level anomaly (m) SST = sea surface topography (m) e i = koreksi instrumen, koreksi atmosfer, koreksi antar muka udara-laut, dan koreksi geofisik eksternal (m) (nilai e i diperoleh dari basis data RADS v2.2 altimetri) Sea level anomaly yang diperoleh selanjutnya dilakukan filtering menggunakan filtering spline terhadap cycle pengamatan Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut Topex/ Poseidon Sea level anomaly tereduksi model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon adalah sea level anomaly yang diperoleh dari pengamatan pasut laut oleh satelit altimetri Topex/ Poseidon. Setelah memperoleh nilai konstanta pasut laut dari data Topex/ Poseidon, maka selanjutnya dilakukan penentuan sinyal pasut laut yang ditimbulkannya. Sinyal pasut laut 6

23 merupakan penjumlahan (superposisi) dari komponen - komponen gelombang harmonik pasut laut. Rumus yang digunakan untuk menentukan sinyal pasut laut dapat dilihat pada persamaan berikut : n (4.5) SP = Ai. cos( ωi. t) + Bi. sin( ωi. t) di mana : SP Ai Bi ω i t = sinyal pasang surut waktu ke - t (m) = komponen absis vektor konstanta pasut ke - i (m) = komponen ordinat vektor konstanta pasut ke - i (m) = kecepatan sudut konstanta pasut ke - i (rad/jam) = waktu (jam) Setelah sinyal pasut laut diperoleh, maka selanjutnya dilakukan penentuan sea level anomaly (SLA). Rumus yang digunakan dalam penentuan sea level anomaly (SLA) adalah : SLA = MSSH SP (4.6) di mana : SLA = sea level anomaly MSSH = tinggi muka laut yang tereferensi pada MSS SP i= 1 = sinyal pasut laut Data MSSH di titik normal crossover pangamatan pasut laut Topex/ Poseidon direduksi terhadap efek bias pasut laut yang dihasilkan dari analisis harmonik penentuan sinyal pasut laut (rekontruksi sinyal pasut) sehingga menghasilkan sea level anomaly (SLA) Penggabungan Sea Level Anomaly Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut FES24 dan Model Koreksi Topex/ Poseidon Setelah memperoleh nilai sea level anomaly (SLA) dengan menggunakan model koreksi pasut laut FES24 dan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon, maka untuk keperluan perbandingan dilakukan penggabungan penggambaran profil SLA yang dihasilkan. Berikut gambar penggabungan sea level anomaly (SLA) di titik normal crossover pass 179/ 9 dengan menggunakan model koreksi pasut laut FES24, Topex/ Poseidon 1 komponen harmonik, dan Topex/ Poseidon 12 komponen harmonik : 61

24 Sea Level Anomaly (SLA).6 SLA model FES24 SLA model Tx/Pn 1 komponen SLA model Tx/Pn 12 komponen Ascending (pass 179) Sea Level Anomaly Waktu Pengamatan Altimetri (cycle).6 SLA model FES24 SLA model Tx/Pn 1 komponen SLA model Tx/Pn 12 komponen Descending (pass 9) Sea Level Anomaly Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Gambar 4.1 penggabungan sea level anomaly (SLA) hasil reduksi model koreksi pasut laut Pada gambar 4.1 SLA yang diperoleh dari model koreksi pasut laut FES24 dan Topex/ Poseidon memperlihatkan profil yang hampir sama walupun tidak seluruhnya seragam. Penggunaan model koreksi Topex/ Poseidon dengan 1 dan 12 komponen harmonik juga memperlihatkan profil SLA yang secara umum hampir sama. 62

25 Berikut tabel nilai RMS sea level anomaly (SLA) dari penggunaan model koreksi pasut laut FES24, Topex/ Poseidon 1 komponen, dan Topex/ Poseidon 12 komponen : Tabel 4.9 RMS sea level anomaly penggunaan model koreksi pasut laut Model FES24 Model Tx/Pn 1 Komponen Model Tx/Pn 12 Komponen Pengamatan RMS (m) Ascending (pass 179) RMS (m) Descending (pass 9) Pada tabel 4.9 RMS SLA penggunaan model koreksi pasut laut dari data Topex/ Poseidon memberikan hasil yang lebih kecil (lebih baik) dibandingkan dengan model FES24. Di samping itu penggunaan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon dengan 12 komponen menghasilkan nilai RMS yang lebih kecil (lebih baik) dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen. Perbedaan nilai RMS SLA antara penggunaan model koreksi pasut laut FES24, Tx/ Pn 1 komponen, dan Tx/ Pn 12 komponen adalah cukup signifikan mencapai 2.6 cm Selisih Crossover Tereduksi Model Koreksi Pasut Laut Setelah memperoleh nilai SLA dari hasil pereduksian bias pasut laut menggunakan model koreksi FES24 dan model koreksi topex/ poseidon, maka selanjutnya dilakukan perhitungan selisih SLA di titik normal crossover (dalam hal ini dengan mengabaikan koreksi orbit). Perhitungan selisih SLA di titik normal crossover adalah dengan persamaan berikut : Δ SLA = SLA asc SLA dsc (4.7) di mana : Δ SLA = selisih SLA crossover (m) SLA asc = sea level anomaly pengamatan ascending (m) SLA dsc = sea level anomaly pengamatan descending (m) 63

26 Cycle (1-9) Cycle (91-18).5 SLA reduksi FES24 SLA reduksi tx/pn 1 komponen SLA reduksi tx/pn 12 komponen.5 SLA reduksi FES24 SLA reduksi tx/pn 1 komponen SLA reduksi tx/pn 12 komponen Selisih SLA Selisih SLA Crossover Selisih SLA Crossover Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Cycle (181-27) Cycle ( ).5 SLA reduksi FES24 SLA reduksi tx/pn 1 komponen SLA reduksi tx/pn 12 komponen.5 SLA reduksi FES24 SLA reduksi tx/pn 1 komponen SLA reduksi tx/pn 12 komponen Selisih SLA Selisih SLA Crossover Selisih SLA Crossover Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Waktu Pengamatan Altimetri (cycle) Gambar 4.11 selisih SLA di titik normal crossover pass 179/ 9 pengamatan topex/ poseidon (cycle 1-364) Pada gambar 4.11 selisih SLA di titik normal crossover dengan menggunakan model koreksi pasut laut FES24 dan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon masih menunjukkan adanya perbedaan yang kurang seragam. Demikian juga halnya antara penggunaan model koreksi Topex/ Poseidon dengan 1 dan 12 komponen harmonik menunjukkan masih adanya perbedaan, yang kurang seragam. Profil selisih SLA yang kurang konsisten (kurang seragam) tersebut, kemungkinan besar disebabkan oleh masih 64

27 adanya kesalahan orbit Topex/ Poseidon yang belum dipertimbangkan. Namun secara keseluruhan rata - rata selisih SLA dari penggunaan model koreksi pasut laut yang berbeda menghasilkan nilai rata - rata yang hampir sama. Berikut tabel nilai maksimum, rata - rata, minimum, dan RMS selisih SLA di titik normal crossover pass 179/ 9 (cycle 1-364) : Tabel 4.1 nilai selisih SLA di titik normal crossover pengamatan topex/ poseidon dari 364 cycle Selisih SLA Model FES24 Model Tx/Pn 1 komponen Model Tx/Pn 12 Komponen Maksimum (m) Rata - Rata (m) Minimum (m)... RMS (m) Pada tabel 4.1 hasil reduksi model Topex/ Poseidon menghasilkan nilai selisih SLA crossover yang hampir sama dengan reduksi model FES24, walupun tidak seluruhnya seragam (dapat dilihat dari nilai RMS selisih SLA yang diperoleh). Hal ini menunjukkan bahwa reduksi bias pasut laut dengan model yang diperoleh dari data Topex/ Poseidon menghasilkan kualitas yang hampir sama dengan model FES24 di wilayah perairan dalam (kedalaman > 1 m). Penggunaan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon dengan 12 komponen harmonik menghasilkan RMS selisih SLA yang lebih kecil dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen harmonik, namun tidak terlalu signifikan (perbedaan 1 mm). Dalam hal ini 12 komponen harmonik yang digunakan pada pemodelan koreksi pasut laut yang diperoleh dari data Topex/ Poseidon merupakan komponen - komponen harmonik yang digunakan oleh model koreksi pasut laut global FES24 untuk analisis harmonik dan ditambah dengan komponen periode panjang Sa, Ssa. Ketidakseragaman nilai selisih SLA kemungkinan besar disebabkan oleh masih adanya kesalahan sistematik pada orbit Topex/ Poseidon dan belum diterapkannya koreksi nodal dalam pengestimasian konstanta pasut laut. 65

28 Dari berbagai analisis yang diperoleh dari hasil pengolahan data, maka dapat dirangkum sebagai berikut : 1. Penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik dalam penentuan konstanta pasut laut Topex/ Poseidon memberi perbedaan yang cukup signifikan. RMS perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi untuk pengamatan ascending mencapai 1.4 cm, sedangkan untuk pengamatan descending perbedaan mencapai 1 cm (antara penggunaan 1 dengan 12 komponen harmonik). 2. Standar deviasi amplitude dan fase dari penggunaan 12 komponen harmonik secara umum lebih kecil jika dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen harmonik. 3. Penggunaan 12 komponen harmonik menghasilkan RMS perbedaan tinggi muka laut tereferensi pada MSS dengan hasil prediksi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen harmonik (penambahan parameter konstanta harmonik memperkecil nilai RMS, namun harus memperhatikan pemilihan komponen harmonik yang sesuai dengan karakteristik kedalaman oleh karena sensitif mempengaruhi fase). 4. Terdapat perbedaan hasil estimasi konstanta pasut laut di titik normal crossover antara pengamatan ascending dengan pengamatan descending. Perbedaan yang signifikan terdapat pada fase yang dihasilkan. Untuk penggunaan 1 komponen harmonik RMS perbedaan amplitude dan fase konstanta masing - masing adalah 1.36 cm, 12.89, sedangkan untuk penggunaan 12 komponen perbedaannya 1.4 cm, Perbedaan tersebut dimungkinkan karena adanya pengaruh aliasing frekuensi serta masih adanya kesalahan sistematik orbit topex/ poseidon dan faktor koreksi nodal yang belum dipertimbangkan. 5. Dari penggunaan 1 dan 12 komponen harmonik dengan standar deviasi fase terbesar adalah pada komponen 2N2, baik untuk pengamatan ascending maupun descending. 6. RMS profil sea level anomaly (SLA) penggunaan model koreksi pasut laut dari data Topex/ Poseidon memberikan hasil yang lebih kecil (lebih baik) dibandingkan dengan model FES24. Perbedaan nilai RMS SLA antara 66

29 penggunaan model koreksi pasut laut FES24, Tx/ Pn 1 komponen, dan Tx/ Pn 12 komponen adalah cukup signifikan mencapai 2.6 cm. 7. RMS profil sea level anomaly (SLA) penggunaan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon dengan 12 komponen menghasilkan nilai RMS yang lebih kecil (lebih baik) dibandingkan dengan penggunaan 1 komponen (perbedaan mencapai 1.4 cm). 8. Profil selisih sea level anomaly (SLA) ascending - descending dari penggunaan model koreksi pasut laut FES24 dan Topex/ Poseidon secara keseluruhan memberi nilai yang tidak jauh berbeda, walupun tidak seluruhnya seragam (masih ada pengaruh kesalahan sistematik orbit dan faktor koreksi nodal). Hal tersebut dapat dibuktikan dari RMS selisih SLA ascending - descending yang dihasilkan tidak berbeda signifikan hanya mencapai 1 mm antara penggunaan model FES24 dengan model yang diperoleh dari data Topex/ Poseidon. Profil selisih SLA yang hampir sama dengan model koreksi pasut laut FES24 adalah penggunaan model koreksi pasut laut Topex/ Poseidon dengan 12 komponen harmonik (komponen - komponen harmonik yang terdapat pada Model FES24 dan ditambah komponen Sa, Ssa). Nilai RMS selisih SLA yang hampir sama tersebut mengindikasikan hampir samanya kualitas antara model koreksi pasut laut FES24 dengan model yang diperoleh dari Topex/ Poseidon. 67