Horizontal. Kedalaman. Laut. Lintang. Permukaan. Suhu. Temperatur. Vertikal

Transkripsi

1 Temperatur Air Laut Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur insitu (selanjutnya disebut sebagai temperatur saja) dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 1o. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -2o s.d. 35oC. Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Jadi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah (jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam), maka temperatur potensial (yang dihitung pada tekanan permukaan) akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya. Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0oC = 273,16K. Perubahan 1oC sama dengan perubahan 1K. Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume

2 dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus Q = densitas*energi panas specifik*temperatur (temperatur dalam satuan Kelvin). Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas (dalam mks) adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt (Joule/detik). Aliran (fluks) energi panas dinyatakan dalam Watt/meter2 (energi per detik per satuan luas). TEMPERATUR AIR LAUT Horizontal. Kedalaman. Laut. Lintang. Permukaan. Suhu. Temperatur. Vertikal Temperatur adalah salah satu sifat fisik yang paling penting dari air laut. Salinitas dan temperatur bersama-sama mengontrol densitas air laut. Temperatur air laut mengontrol distribusi dari organisme laut dan ikan. Karena temperatur dapat mempengaruhi proses kimia (metabolisme), temperatur air laut memiliki efek yang besar pada proses kehidupan ikan. Perubahan temperatur airu laut dapat mengakibatkan perubahan aktivitas tubuh pada ikan. suhu permukaan laut mempengaruhi sifat udara permukaan di atas lautan. struktur suhu vertikal mempengaruhi propagasi suara di laut dan oleh karena itu penting untuk perang anti-kapal selam. Suhu air laut merupakan indikasi perubahan lainnya dan kondisi di laut seperti intensitas upwelling, arus, dan batas massa air (Reddy, 2001). Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Panas-dinginnya suatu benda berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam benda tersebut. Makin besar energi termisnya, makin besar temperaturnya. Ada beberapa yang dapat digunakan untuk menentukan suhu mutlak T. Satuan dari T adalah Kelvin, yang memiliki simbol K. Proses dasar yang digunakan untuk menentukan skala suhu mutlak atas kisaran suhu yang ditemukan di laut meliputi (Soulen dan Fogle, 1997): 1) hukum gas yang berhubungan tekanan untuk temperatur gas ideal dengan koreksi untuk kerapatan gas; dan 2) gangguan tegangan dari resistensi R (Stewart, 2008). Stewart (2008) juga menambahkan, temperatur merupakan ukuran energi gerakan molekul dan dinotasikan dengan T. Satuan internasional untuk temperatur adalah K (Kelvin) atau oc (Celcius), dimana : t [oc] = T [K] - 273,15.. Suhu Laut tropik memiliki massa air permukaan hangat yang disebabkan oleh adanya pemanasan yang terjadi secara terus-menerus sepanjang tahun. Pemanasan tersebut mengakibatkan terbentuknya stratifikasi di dalam kolom perairan yang disebabkan oleh adanya gradien suhu. Berdasarkan gradien suhu secara vertikal di dalam kolom perairan, Wyrtki (1961) membagi perairan menjadi 3 (tiga) lapisan, yaitu: a) lapisan homogen pada permukaan perairan atau disebut juga lapisan permukaan tercampur; b) lapisan

3 diskontinuitas atau biasa disebut lapisan termoklin; c) lapisan di bawah termoklin dengan kondisi yang hampir homogen, dimana suhu berkurang secara perlahan-lahan ke arah dasar perairan. Menurut Lukas and Lindstrom (1991), kedalaman setiap lapisan di dalam kolom perairan dapat diketahui dengan melihat perubahan gradien suhu dari permukaan sampai lapisan dalam. Lapisan permukaan tercampur merupakan lapisan dengan gradien suhu tidak lebih dari 0,03 oc/m (Wyrtki, 1961), sedangkan kedalaman lapisan termoklin dalam suatu perairan didefinisikan sebagai suatu kedalaman atau posisi dimana gradien suhu lebih dari 0,1 oc/m (Ross, 1970). Suhu permukaan laut tergantung pada beberapa faktor, seperti presipitasi, evaporasi, kecepatan angin, intensitas cahaya matahari, dan faktor-faktor fisika yang terjadi di dalam kolom perairan. Presipitasi terjadi di laut melalui curah hujan yang dapat menurunkan suhu permukaan laut, sedangkan evaporasi dapat meningkatkan suhu permukaan akibat adanya aliran bahang dari udara ke lapisan permukaan perairan. Menurut McPhaden and Hayes (1991), evaporasi dapat meningkatkan suhu kira-kira sebesar 0,1 oc pada lapisan permukaan hingga kedalaman 10 m dan hanya kira-kira 0,12 oc pada kedalaman m. Disamping itu Lukas and Lindstrom (1991) mengatakan bahwa perubahan suhu permukaan laut sangat tergantung pada termodinamika di lapisan permukaan tercampur. Daya gerak berupa adveksi vertikal, turbulensi, aliran buoyancy, dan entrainment dapat mengakibatkan terjadinya perubahan pada lapisan tercampur serta kandungan bahangnya. Menurut McPhaden and Hayes (1991), adveksi vertikal dan entrainment dapat mengakibatkan perubahan terhadap kandungan bahang dan suhu pada lapisan permukaan. Kedua faktor tersebut bila dikombinasi dengan faktor angin yang bekerja pada suatu periode tertentu dapat mengakibatkan terjadinya upwelling. Upwelling menyebabkan suhu lapisan permukaan tercampur menjadi lebih rendah. Pada umumnya pergerakan massa air disebabkan oleh angin. Angin yang berhembus dengan kencang dapat mengakibatkan terjadinya percampuran massa air pada lapisan atas yang mengakibatkan sebaran suhu menjadi homogen. Suhu juga dapat mempengaruhi fotosintesa di laut baik secara langsung maupun tidak langsung. Pengaruh secara langsung yakni suhu berperan untuk mengontrol reaksi kimia enzimatik dalam proses fotosintesa. Tinggi suhu dapat menaikkan laju maksimum fotosintesa (Pmax), sedangkan pengaruh secara tidak langsung yakni dalam merubah struktur hidrologi kolom perairan yang dapat mempengaruhi distribusi fitoplankton (Tomascik et al., 1997 b). Secara umum, laju fotosintesa fitoplankton meningkat dengan meningkatnya suhu perairan, tetapi akan menurun secara drastis setelah mencapai suatu titik suhu tertentu. Hal ini disebabkan karena setiap spesies fitoplankton selalu berdaptasi terhadap suatu kisaran suhu tertentu. Temperature adalah kekayaan yang penting dari air laut. Temperature dari air laut yang sangat luas di dunia. Temperature dibawah permukaan yang sangat dalam, sirkulasi udara, turbelensi, lokasi geografis dan jarak dari sumbu pusat panas adalah vulkanik. Pada umumnya temperature air laut bervariasi mulai dibawah 5 ºC sampai 33% titik pembekuan dari air asin adalah 1,9ºC. Lautan adalah pompa raksasa yang memindahkan panas dari ekuator menuju ke kutub. Panas dari matahari bergerak dari lintang rendah ke lintang tinggi, dimana hal itu lepas dari atmosfer. Pemindahan ini adalah efektif dipermukaan air dari lautan dengan keadaan yang hebat (sebagai contoh aliran gulf )

4 yang bergerak dari daerah tropis yang panas ke daerah kutub). Kedalaman air (7500 m) terdapat di lintang tinggi. Temperature dari lautan jatuh pada 3 zone, yaitu: 1. Permukaan (campuran) lapisan dimana pantulan rata-rata temperature pada lintang. 2. Kedalaman (bawah) lapisan yang memantul pada sumber air dilintang tinggi. 3. Thermodhine antara m. kedalamannya yang temperatunya berasal dari pengurangan dari berbagai macam-macam bentuk dari nilai permukaan tinggi sampai nilai kedalaman rendah. Thermodine mengindikasikan pemindahan vertical dari permukaan air ke dalam kedalaman air maupun perpindahan jalur air horizontal. Meskipun beberapa dari perpindahan ini terjadi dengan difusi molekul, banyak dilahirkan diselesaikan dengan aliran pusat air kecil yang membawa air vertical (Pencampuran salinitas maupun temperature dari garam Cua + dan Cl) terbebas dari lainnya dan membawa hubungan dengan molekul air. Jika electron positif dan negative terkandung oleh air, ion sodium positifdan ion klorida negative akan menarik muatan elektroda yang berlawanan. Selama ion terus bergerak disekitar molekul air menuju elektroda mereka menghasilkan gerakan elektrik air laut dapat digunakan untuk menentukan salinitas. Suhu air laut Salah satu faktor yang sangat penting dalam proses kehidupan dan penyebaran organisme di laut adalah suhu. Suhu air laut merupakan parameter yang sering diukur mengingat kegunaannya dalam mempelajari proses fisika, kimia dan biologi laut. Selain itu juga suhu dimanfaatkan dalam mempelajari transportasi dan polutan yang masuk ke lingkungan laut. Suhu juga merupakan faktor pembatas dalam penyebaran hewan dan tumbuhan laut, sebagai contoh binatang karang yang penyebarannya sangat dibatasi oleh perairan yang hangat di daerah tropik dan subtropik. Proses metabolisme pada organisme hanya berfungsi dengan baik pada kisaran suhu yang relatif sempit, yakni antara 0 hingga 40 derajat Celcius. Namun terdapat juga organisme yang mampu mentolerir suhu sedikit di atas atau di bawah batas-batas tersebut. Ganggang hijau-biru dapat hidup pada suhu 85 derajat Celcius di sumber air panas. Proses metabolisme organisme akan meningkat dua kali lipat untuk kenaikan suhu sebesar 10 derajat Celcius. Suhu air laut berkisar -2 hingga 40 derajat Celcius mulai dari suhu air laut di daerah kutub sampai air laut di daerah tropis (perairan dangkal). Suhu air permukaan memperlihatkan kisaran yang amat luas sedangkan air laut dalam lebih stabil. Suhu perairan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : radiasi matahari, posisi matahari, letak geografis, musim, kondisi awan, proses interaksi air dan udara, penguapan dan hembusan angin. Secara alamiah atau terbesar faktor yang mepengaruhi besarnya suhu adalah matahari. Setiap detik matahari memancarkan bahang sebesar 1026 kalori dan setiap tempat di bumi yang tegak lurus ke matahari akan menerima bahang sebanyak 0,033 kalori/detik. Pancaran energi

5 matahari ini akan sampai ke batas atas atmosfer bumi rata-rata 2 kalori/cm2/menit. Pancaran energi ini juga sampai ke permukaan laut dan diserap oleh massa air. Secara keseluruhan sebagian besar air samudera itu dingin. Kurang dari 10% volume air laut di muka bumi yang suhunya lebih dari 10 derajat Celcius dan 75% suhunya di bawah 4 derajat Celcius. Hal ini disebabkan sinar matahari hanya mampu menembus laut sampai beberapa ratus meter saja. Sedangkan pengaruh penyinaran matahari musiman hanya mencapai kedalaman kira-kira 100 meter. Akibatnya di samudera terdapat lapisan atas yang relatif hangat dihubungkan dengan lapisan transisi mendadak ke air dingin yang merupakan kolom air samudera sisanya. Daerah atau lapisan dengan penurunan suhu cepat ke bawah disebut thermocline. Lapisan di atasnya sering dinamakan lapisan campuran (mixed layer) karena pada lapisan inilah suhu berubah-ubah menurut waktu dan ruang. Di bawah lapisan termoklin suhu air kembali relatif konstan karena terjadi pencampuran atau konveksi