BAB I PENDAHULUAN I.1.

BAB I PENDAHULUAN I.. Laar Belakang Muka suruan pea aau char daum merupakan bidang referensi kedalaman unuk proses pemeaan di lau. Char daum merupakan bidang erendah yang mungkin erjadi dan nilai suru air lau hampir idak pernah lebih bawah dari char daum (De Jong, 2002). Penenuan char daum disuau wilayah akan berbeda dengan penenuan char daum di wilayah yang lain, karena char daum sanga dipengaruhi oleh pergerakan muka air lau dalam hal ini gerakan pasang suru air lau di wilayah ersebu. Pasang suru air lau merupakan gerakan naik urunnya permukaan air lau secara periodik. Pergerakan ersebu disebabkan karena pengaruh gaya arik menarik benda - benda angkasa, khususnya bulan dan maahari erhadap lau di berbagai empa di bumi. Variasi periodik pergerakan ersebu berhubungan era dengan variasi kedudukan bulan maupun maahari dalam orbinya. Kedudukan aau pergerakan bulan, bumi, dan maahari bervariasi secara periodik sehingga bisa dihiung dan dikeahui dengan elii. Periode gerakan bulan, bumi, dan maahari ersebu adalah bulan merupakan waku yang dibuuhkan unuk bulan mengelilingi bumi, ahun yang merupakan periode unuk bumi mengelilingi maahari, 8,85 ahun merupakan waku yang dibuuhkan unuk melakukan gerakan orbial presesi dan 8,6 ahun merupakan waku yang dibuuhkan unuk berhimpinya node bulan dan eklipik (Ali, dkk, 994). Char daum dapa dihiung dari daa pengamaan pasu di lokasi erenu yaiu dengan menggunakan nilai MSL (So) dan jarak muka suruan pea (Zo) yang diperoleh dari penjumlahan konsana harmonik pasu hasil proses analisis pasu. Proses pengolahan daa pengamaan pasu yang memiliki periode berbeda akan menghasilkan konsana harmonik pasu yang berbeda, yang selanjunya akan menghasilkan nilai Zo yang berbeda dan akhirnya mempengaruhi hiungan nilai char daum. Pada peneliian ini dilakukan analisis pengaruh periode pengamaan pasu sesuai dengan periode pergerakan bulan, bumi, dan maahari erhadap perhiungan nilai char daum. Sudi

2 kasus unuk peneliian ini adalah Sasiun pasu Jepara, karena Sasiun pasu Jepara memiliki daa pengamaan pasu dengan periode panjang yaiu 20 ahun dari ahun 994 s.d 203. I.2. Rumusan Masalah Char daum dihiung berdasarkan konsana harmonik yang merupakan hasil proses analisis harmonik pasang suru. Perisiwa pasang suru air lau sanga dipengaruhi oleh pergerakan bulan, bumi dan maahari yang memiliki periode erenu. Periode ersebu adalah bulan, ahun, 8,85 ahun dan 8,6 ahun. Namun demikian belum dikeahui seberapa jauh pengaruh dari periode pergerakan bulan, bumi dan maahari dalam menenukan nilai char daum. Pada peneliian ini mengkaji periode daa pasu erhadap hiungan nilai char daum dengan sudi kasus Sasiun pasu Jepara. Berdasarkan hal ersebu, maka peranyaan peneliian sebagai beriku:. Bagaimana pengaruh periode pengamaan yang berdasarkan pergerakan bulan, bumi dan maahari yaiu bulan, ahun, 8,85 ahun dan 8,6 ahun erhadap nilai ampliudo konsana harmonik? 2. Bagaimana hubungan konsana harmonik pasu dari periode daa bulan, ahun, 8,85 ahun dan 8,6 ahun erhadap penenuan nilai char daum? 3. Berapakah periode yang opimal unuk menenukan char daum berdasarkan periode pergerakan bulan, bumi dan maahari? 4. Berapakah rekomendasi nilai char daum yang sesuai unuk Sasiun pasu Jepara? I.3. Tujuan Peneliian Tujuan peneliian ini adalah sebagai beriku :. Mengeahui kualias daa pengamaan pasu Sasiun pasu Jepara selama 20 ahun dari ahun 994 s.d 203. 2. Menganalisis pengaruh periode pergerakan bulan, bumi dan maahari erhadap nilai konsana harmonik pasu dan MSL (S 0 ). 2

3 3. Menganalisis pengaruh konsana harmonik pasu dari periode pergerakan bulan, bumi dan maahari dalam menenukan nilai char daum di Sasiun pasu Jepara. 4. Mengeahui periode opimal unuk menenukan nilai char daum berdasarkan periode pergerakan bulan, bumi dan maahari. 5. Menenukan nilai char daum yang paling sesuai di Sasiun pasu Jepara. I.4. Manfaa Peneliian Manfaa dilaksanakan peneliiaan ini dapa diliha secara prakis dan ilmiah. Secara prakis dengan dikeahuinya kondisi pasu Jepara, maka dapa membanu proses navigasi dan pengelolaan wilayah pesisir. Secara ilmiah, dengan dikeahuinya nilai MSL dan char daum maka dapa digunakan sebagai sisem referensi unuk proses pemeaan di dara dan di lau selain iu dapa juga digunakan unuk mengkoreksi pengukuran geodesi elii yang memerlukan koreksi pasu. I.5. Cakupan Peneliian Pada peneliian ini membahas mengenai pengaruh dari periode pergerakan bulan, bumi, dan maahari yaiu periode daa bulan, ahun, 8,85 ahun dan 8,6 ahun erhadap konsana harmonik pasu yang digunakan unuk menenukan nilai char daum di Sasiun pasu Jepara. Cakupan peneliian ini adalah sebagai bariku :. Meode analisis harmonik yang digunakan adalah hiung kuadra erkecil menggunakan aplikasi -ide v..3 yang di jalankan dengan Malab R 2008 a. 2. Nilai char daum dihiung berdasarkan rumus DISHIDROS TNI AL dan rumus The Inernaional Hydrographic Organizaion (IHO). 3. Daa yang digunakan adalah daa pasu hasil pengukuran di Sasiun pasu Jepara menggunakan ala halimedes selama 20 ahun dari ahun 994 s.d 203. 4. Daa pasu diperoleh dari Badan Informasi Geospasial (BIG). 3

4 I.6. Tinjauan Pusaka Pengeahuan Pasang suru dapa digunakan unuk mendukung keperluan baik prakis maupun ilmiah. Salah sau pemanfaaan daa pasang suru adalah unuk menenukan iik referensi baik MSL aau char daum. Menginga peningnya pengeahuan enang pasang suru, maka banyak peneliian yang dilakukan unuk menelii enang pasang suru. Pangesi (202) melakukan peneliian mengenai pengaruh lama waku pengamaan pasang suru erhadap nilai muka suruan pea. Peneliian ini dilakukan di Sasiun pasu Prigi dengan membandingkan lama waku pengamaan yaiu 5 hari, 29 hari, 6 bulan, ahun dan 3 ahun. Daa pasang suru diambil dari hp://www.ioc-sealevelmonioring.org (inergovernmen Oceanographic Comission) anara ahun 2009-20. Penanganan daa yang dilakukan unuk peneliian ini berupa penghilangan spike dan mengisi daa kosong dengan No a Number (NaN). Aplikasi yang digunakan pada peneliian ini adalah -ide. Kesimpulan peneliian adalah semakin lama pengamaan pasang suru, maka akan menghasilkan konsana harmonik lebih banyak dan akan menghasilkan nilai muka suruan pea aau char daum yang semakin rendah. Salah sau meode yang digunakan unuk proses analisis harmonik pasu adalah meode leas square aau hiung kuadra erkecil. Jun SHU (2003) melakukan peneliian mengenai model maemais yang digunakan unuk proses analisis dan prediksi dari pasu dan arus pasang suru. Meode yang dikembangkan adalah meode leas square, yaiu dengan membua algorima analisis harmonik pasu dan prediksi pasu menggunakan hubungan anara konsana pasu dan pada algorima yang dibua meperhiungkan fakor ill-condiion. Gelombang pasang suru dan arus pasu merupakan penjumlahan dari konsana konsana pembenuk pasu yang merupakan hasil dari analisis harmonik. Kesimpulan dari peneliiannya menyebukan bahwa meode leas square banyak digunakan unuk proses analisis harmonik pasu karena perkembangan kompuer, algorima yang baik idak hanya dapa memfasiliasi hiungan yang cepa akan eapi harus dapa digunakan unuk menyelesaikan konsana-konsana pasu dari 4

5 daa pengamaan secara efisien. Unuk menghasilkan konsana harmonik maka jumlah daa pengamaan pasu harus dipenuhi. Perhiungan menggunakan daa pasu periode panjang dilakukan oleh Zuke, el.al (996) yang menyaakan bahwa ampliudo dan beda fase yang dapa dihasilkan dari pengolahan daa pasu selama 9 ahun adalah 472 konsana dengan konsana perairan dangkal lebih dari 00 konsana. Kesabilan proses analisis harmonik pasu disebabkan karena fakor asronomis, efek nonlinier dan karena variasi opografi dasar lau, kemudian meeorologi juga dapa mempengaruhi kesabilan dari analisis pasu akan eapi pengaruhnya idak erlalu besar. Pada peneliiannya disebukan bahwa unuk menghasilkan semua konsana yang dapa menunjukan pengaruh dari gaya pembangki pasu memerlukan periode panjang selama 9 ahun karena periode ahun belum bisa mengeluarkan seluruh konsana. Banna (203) melakukan pengolahan daa pasu periode panjang selama 8,85 ahun di Sasiun pasu Surabaya. Peneliian ini berujuan mengeahui pengaruh periodik mana dari pergerakan bumi, bulan dan maahari pada periode pengamaan sau bulan, sau ahun dan 8,85 ahun yang paling opimal dalam menenukan nilai ampliudo konsana harmonik dan MSL. Hasil dari peneliian menyebukan bahwa semakin panjang periode pengamaan pasu unuk proses analisis harmonik, maka cenderung akan menghasilkan konsana harmonik yang lebih banyak, sera periode daa paling opimal adalah periode daa sau ahun karena dengan periode daa lebih pendek dapa memberikan hasil yang idak berbeda jauh dengan periode daa panjang selama 8,85 ahun. Pada peneliian ini membahas mengenai pengaruh periode pergerakan bulan, bumi dan maahari yaiu bulan, ahun, 8,85 ahun dan 8,6 ahun unuk menenukan nilai char daum yang digunakan sebagai referensi pengukuran dan pemeaan. Berdasarkan hasil injauan pusaka, maka penulis belum menemukan adanya peneliian yang sama dalam menghiung nilai char daum di Sasiun pasu Jepara berdasarkan pengaruh periode pergerakan roasi dan revolusi bulan, revolusi bumi, orbial presesi dan nodal presesi. Pada peneliian ini dilakukan perlakuan khusus erhadap daa pasang suru yang 5

6 kurang baik karena mengandung daa kosong dan oulier. Meode yang digunakan unuk melakukan analisis pasang suru adalah meode kuadra erkecil karena meode ini dapa menghasilkan konsana-konsana harmonik pasu dari daa pengamaan pasu dengan periode panjang. Proses analisis pasu menggunakan aplikasi -ide v.3 yang dijalankan menggunakan Malab R 2008a. I.7. Landasan Teori I.7.. Pasang Suru Pasang suru merupakan perisiwa naik urunnya muka lau secara berkala akiba adanya gaya arik benda-benda angkasa eruama maahari dan bulan erhadap massa air di Bumi. Perisiwa naik urunnya muka air adalah periodik dengan raa-raa periodenya 2,4 jam (dibeberapa empa 24,8 jam) (Pond dan Pickard,983 dalam Rufaida, 2008). Pengerian pasang suru menuru The Inernaional Hydrographic Organizaion (IHO) adalah naik urunnya permukaan air lau secara periodik yang disebabkan oleh pengaruh gaya arik benda-benda langi eruama bulan dan maahari di bumi yang beroasi. Berdasarkan pengerian diaas, maka bisa dikeahui bahwa pasang suru yang erjadi di Bumi disebabkan oleh gaya arik maahari dan bulan, walaupun sebeulnya benda-benda angkasa yang lain juga mempengaruhi, akan eapi pengaruhnya dapa diabaikan karena jaraknya lebih jauh dan ukurannya lebih kecil (IHO dalam Joyosumaro, 203). I.7.2. Teori Pasang Suru Seimbang (Equilibrium Tide) Ali, dkk (994) dalam bukunnya menyebukan bahwa eori pasu seimbang aau equilibrium ide merupakan pasu semu yang erjadi dipermukaan lau, dimana seiap saa seluruh permukaan bumi memiliki poensial graviasi yang konsan dan sama besar. Hipoesa yang menjadi dasar bagi eori keseimbangan adalah bahwa bumi berbenuk bola sempurna, yang seluruhnya diuupi oleh lapisan ipis air yang idak memiliki gaya viskosias maupun gaya inerial yang kemudian dianggap bahwa bumi dan air yang melapisinya dalam keadaan diam sampai ada gaya yang mengganggunya bekerja. Gerakan bulan dan maahari menjadi dasar perhiungan gaya pembangki pasu yang dapa menghasilkan gejala pasang suru. Gerakan bulan dan maahari memiliki 6

7 periode yang erenu sehingga gaya-gaya yang menghasilkan pasang suru dapa dikembangkan menjadi komponen yang periodik. Komponen pasu eoriis hanya dapa dikembangkan pada kondisi bumi ideal. Kondisi ideal bumi unuk mencapai pasu seimbang adalah bahwa bumi merupakan bola sempurna yang seluruhnya dilipui oleh lau yang dalamnya 20 km. Dalam kenyaaannya, kedalaman lau raa-raa di dunia jauh lebih kecil dari iu sehingga sebenarnya pasu seimbang idak pernah erjadi di bumi. Namun demikian, eori enang pasu seimbang masih eap pening karena menuru hukum yang dikemukakan oleh Laplace bahwa osilasi muka lau memiliki periodisias yang sama (idenik) dengan periode dari gaya gaya yang menghasilkan osilasi ersebu. Dengan demikian maka komponen harmonik pasu yang sebenarnya dimanapun dimuka bumi memiliki periode yang sama dengan komponen harmonik pasu eoriis yang dikembangkan dari kondisi pasu seimbang. Keidaksesuaian kondisi muka bumi dan lau yang sebenarnya dari konsisi idealnya akan menyebabkan erjadinya perubahan ampliudo sera keerlambaan fase seiap komponen harmonik pasu..7.3. Gaya Pembangki Pasang Suru Gaya yang mempengaruhi pasu merupakan gaya arik menarik benda-benda angkasa khususnya bulan dan maahari erhadap berbagai empa di bumi. Tiga gerakan uama yang perlu diperhaikan dalam perisiwa pasang suru adalah gerakaan roasi bumi pada sumbunya, orbi bulan mengelilingi bumi dan orbi bumi mengiari maahari. Posisi dan gerakan linasan orbi bumi, bulan dan maahari dapa diliha pada gambar I.. Gambar I.. Posisi bumi erhadap bulan dan maahari (sumber: Soeprapo, 200) 7

8 Gaya pembangki pasang suru (pasu) yang selanjunya disebu GPP merupakan resulan gaya arik bulan, maahari dan gaya senrifugal yang memperahankan keseimbangan dinamik pada seluruh sisem yang ada. Gambaran arah gaya arik bulan erhadap bumi dan gaya senrifugal dapa diliha pada gambar I.2. Fc P F p R a ϕ BUMI r BULAN Gambar I.2. Arah gaya senrifugal dan gaya arik bulan (Sumber : Modifikasi Ali, dkk, 994) Dari gambar I.2 dapa dikeahui bahwa besarnya gaya senrifugal (F c ) dapa dihiung dengan persamaan (I.) sebagai beriku : (I.) Kemudian unuk gaya arik diiik P erhadap bulan besarnya erganung jarak anara posisi P dengan pusa bulan. Besarnya gaya arik bulan erhadap iik P (F p ) dapa dihiung dengan persamaan (I.2) beriku : (I.2) Seelah dikeahui gaya arik bulan erhadap suau iik dipermukaan bumi dan gaya senrifugalnya, maka dapa dihiung gaya pembangki pasang suru (Fpp) dengan persamaan (I.3) beriku : Dalam hal ini : F c F p F pp : Gaya cenrifugal : Gaya arik bulan : Gaya pembangki pasu (GPP) M m : Massa bulan M e : Massa bumi (I.3) 8

9 M p : Massa benda diiik P G : Konana gaya graviasi universal (6.67 x 0 - newon.m 2 /kg 2 ) g : Konsana gaya graviasi a : jari-jari bumi (637 m) r : jarak anara pusa bumi dan pusa bulan R : jarak dari pusa bulan ke permukaan bumi I.7.4. Sisem Bumi Bulan Maahari Banyak penyebab yang mengakibakan berbagai kejadian dinamis di lau dan berpengaruh erhadap permukaan air lau, yaiu pengaruh kejadian geodinamis dan geoermis di peru bumi, pengaruh mekanis dan fisika kimiawi yang diimbulkan oleh radiasi maahari dan kerja amosfer, dan pengaruh kosmis aau benda-benda angkasa. Dari sekian banyak penyebab, perubahan muka air lau yang eraur dan periodik disebabkan oleh pengaruh benda-benda angkasa, eruama bulan dan maahari. (Soeprapo,200). Gerakan-gerakan ersebu membenuk suau sisem yang menenukan denyu paras lau di bumi. Gerakan-gerakan ersebu dapa dijelaskan sebagai beriku :.7.4.. Revolusi bulan erhadap bumi. Orbi bulan berbenuk elip. Bulan melakukan gerakan roasi erhadap sumbunya sekaligus melakukan gerakan mengelilingi bumi (revolusi) selama 29,5 hari. Akiba periode roasi bulan dan revolusi mengelilingi bumi yang sama, maka massa dari bulan lebih bera di sau sisi dan karena gaya arik bumi maka menyebabkan permukaan dengan massa bulan yang lebih bera selalu mengarah ke bumi. Posisi bulan erhadap bumi dalam melakukan gerakannya dapa diliha pada gambar I.3. Berdasarkan gambar.3 dapa diliha bahwa bulan melakukan pergerakan dan berpindah posisi seiap hari sebesar 3 0. Apabila diliha dari bumi, maka bulan erliha berbeda-beda. Bulan memiliki delapan fase yang memberikan pengaruh erhadap kondisi pasu di bumi. Fase bulan menyebabkan dua fenomena pasu, yaiu pasang purnama dan pasang perbani. Gambar pasu purnama dan perbani dapa diliha pada gambar.4. 9

0 Gambar I.3. Revolusi bulan erhadap bumi (Sumber : hp://cseligman.com/ex/sky/moonmoion.hm) I.7.4.2. Revolusi bumi erhadap maahari. Gambar.4. Pasu purnama dan perbani (Sumber : Gill dan Schulz, 200) Revolusi bumi mengelilingi maahari dengan orbi yang berbenuk elip memerlukan periode 365,25 hari unuk menyelesaikan sau puarannya. Gambar gerakan revolusi bumi erhadap maahari dapa diliha pada gambar I.5. 0

Gambar I.5. Revolusi bumi erhadap maahari (Sumber : hp://www.webques.hawaii.edu/kahihi/sciencedicionary/r/revoluion.php) Pada periode selama 365,25 hari, maka erjadi deklinasi maksimum dan deklinasi minimum sebanyak dua kali sehingga akan erjadi pasang maksimum keika deklinasi maahari bernilai nol aau deklinasi minimal dan sebalikanya keika deklinasi maksimum maka akan erjadi pasang minimum. I.7.4.3. Gerakan orbial presesi. Gerakan orbial presesi aau sering disebu juga presesi bulan merupakan gerakan dari iik noda perigee dan apogee. Perigee merupakan iik paling deka dengan bumi pada orbi bulan yang berbenuk elips, sedangkan apogee merupakan iik pada orbi bulan yang paling jauh dari bumi. Karena adanya gaya arik maahari, maka proyeksi kedua iik perigee dan apogee juga bergerak sepanjang bidang eklipika seiap 8,85 ahun sekali. (Ali, dkk, 994). Gerakan orbial presesi dapa diliha pada gambar.6. Apabila posisi bulan berada pada iik perigee yang paling deka dengan bumi, maka akan erjadi pasang maksimum dan sebaliknya apabila bulan berada pada iik erjauh aau apogee maka air lau akan mengalami pasang minimal.

2 Gambar I.6. Gerakan orbial presesi (sumber : hp://oceanservice.noaa.gov/educaion/kis/ides/ides07_cycles.hml) I.7.4.4. Gerakan nodal presesi. Nodal presesi merupakan perisiwa berhimpinya node bidang bulan dan eklipik. Gambar gerakan nodal presesi dapa diliha pada gambar I.7. Gambar I.7. Gerakan nodal presesi (Sumber : Gill dan Schulz, 200) 2

3 Keerangan gambar : N : Kuub uara langi S : Kuub selaan langi Adanya gaya arik maahari, maka bulan idak akan memoong eklipika pada iik yang sama seiap kali (selesai puaran) orbi. Dengan demikian iik noda akan senaniasa berpindah. Tiik ini akan bergerak ke bara sepanjang bidang eklipika dengan kecepaan lebih besar dari gerakan vernal equinox, yaiu mengelilingi eklipika dengan periode 8,6 ahun. I.7.5. Periode Sinodik Ali, dkk (994) menyebukan bahwa banyaknya gelombang yang akan diperoleh dari hasil analisis pasang suru erganung pada panjang daa pengamaan pasu. Panjang daa pengamaan pasu dapa diperoleh menggunakan krieria Reyleigh, yaiu bahwa komponen A dan B dapa saling dipisahkan apabila lama pengamaan daa pasu melebihi periode erenu yang dikenal dengan periode sinodik. Periode sinodik dapa didefinisikan sebagai beriku : (I.4) dalam hal ini : PS : Periode sinodik dinyaakan dalam jam : Kecepaan sudu dinyaakan dalam deraja/ jam dari komponen A dan B. Dari penjelasan diaas, maka periode sinodik merupakan lama pengamaan minimum yang digunakan unuk analisa harmonik pasu agar dapa digunakan unuk menghiung ampliudo dan beda fase dari dua buah komponen A dan B. Sebagai conoh kasus dalam memisahkan anara konsana diurnal dan semidiurnal yaiu K dan M2, maka cukup menggunakan daa yang pendek. Kecepaan sudu dari K adalah 28,984 dan kecepaan sudu konsana M2 adalah 5,04, maka akan diperoleh periode sinodiknya 32 jam. Hal ini berari dengan pengamaan pasu selama 32 jam akan dapa diperoleh konsana K dan M2. Semakin kecil perbedaan frekuensi 3

4 komponen A dan B, maka semakin panjang pula periode daa yang diperlukan unuk dapa memisahkan konsana keduanya. Seperi halnya akan memisahkan konsana harmonik semidiurnal yaiu K2 dan S2 yang memiliki kecepaan sudu masing-masing 30 o,082 dan 30 o, maka memerlukan periode pengamaan selama 82 hari, dengan demikian jumlah komponen harmonik pasu yang diperoleh dari analisa harmonik sanga berganung pada panjang daa pengamaan. Ada cara yang dapa digunakan unuk memisahkan dua konsana harmonik pasu apabila jumlah pengamaan kurang dari periode sinodik, yaiu dengan menggunakan harga perbandingan anara dua komponen equilibrium ide. Seperi misalnya akan menghiung nilai komponen K2 dari daa sau bulan. Dari daa sau bulan kia dapa memperoleh nilai konsana S2. Unuk dapa menghiung K2, maka digunakan hubungan perbandingan ampliudo dan beda fase anara K2 (komponen lemah) dengan komponen S2 (komponen kua). Ampliudo (A) K2 dihiung berdasarkan perbandingan K2/S2 dan beda fase (g) dihiung dari pengurangan beda fase S2 dikurangi beda fase K2 di Sasiun acuan. Apabila di empa yang di amai idak ada Sasiun acuan, maka dapa digunakan harga perbandingan ampliudo anara dua komponen equilibrium ide nya dengan persamaan : e = (I.5) Jadi, misalnya unuk menghiung K2 dapa menggunakan perbandingan dari komponen equilibrium dari: e = Beriku disajikan abel yang berisi harga perbandingan ampliudo equilibrium dari beberapa komponen erhadap komponen acuan. Tabel I.. Hubungan ampliudo equilibrum Komponen yang Komponen Hubungan equlibrum dihiung acuan Perbedaan ampliudo Beda fase P K 0.33 0 K2 S2 0.272 0 4

5 I.7.6. Analisis Harmonik Pasang Suru Analisis harmonik pasu adalah suau cara unuk mengeahui sifa dan karaker pasu di suau empa dari hasil pengamaan pasu dalam kurun waku erenu. Analisis pasu dilakukan dengan cara menghiung nilai-nilai konsana harmonik pasu, yaiu besarnya ampliudo dan beda fase dari unsur-unsur pasu dengan menggunakan meode erenu. Berdasarkan definisi ersebu, maka ujuan dari analisis harmonik pasu adalah menghiung ampliudo hasil respons dari kondisi lau seempa erhadap pasu seimbang dan beda fase dari gelombang iap komponen di empa iu erhadap keadaan pasu seimbangnya (Ali, dkk, 994). Variasi inggi muka air lau di lokasi erenu dapa dinyaakan sebagai hasil dari superposisi dari berbagai gelombang konsana harmonik pasu. Tinggi muka air lau pada saa diuliskan oleh Pawlowicz, e.al (2002) sebagai beriku : (I.6) dalam hal ini : : inggi muka air pada waku Bo : inggi muka air raa-raa saa =0 : inggi muka air raa-raa saa : ampliudo N : konsiuen pasu dengan bilangan Doodson : frekuensi yang diperoleh dari poensial Persamaan (I.6) dapa disederhanakan dengan pendekaan model pasu menggunakan pendekaan radisional sinusoidal sebagai beriku : (I.7) Dengan = + dan = - Meode yang biasa digunakan unuk proses analisis pasu adalah meode harmonik menggunakan meode hiung kuadra erkecil (leas square). Prinsip analisis pasu dengan meode kuadral erkecil yaiu dengan meminimkan perbedaan sinyal komposi 5

6 dan sinyal ukuran. Persamaan meode kuadra erkecil dapa diliha pada persamaan (I.8) sebagai beriku : (I.8) dimana : h() : inggi muka air fungsi dari waku Ai : ampliudo komponen ke-i i : kecepaan sudu komponen ke-i gi : fase komponen ke-i hm : inggi muka air reraa : waku k : jumlah komponen V( n ) : residu Dari rumus diaas dapa diuraikan menjadi persamaan sebagai beriku: jika dimisalkan : maka hasilnya menjadi : (I.9) (I.0) (I.) dimana : Ar dan Br : konsana harmonik ke-i, k : jumlah komponen pasu, n : waku pengamaan iap jam (n = -n, n+, n; n = 0 adalah waku engahengah pengamaan). Besarnya ( hm ) hasil hiungan dengan persamaan diaas mendekai elevasi pasu pengamaan h() jika : (I.2) Persamaan diaas kemudian diurunkan erhadap Ari dan Bri 6

7 7 N n i M hm h Ar v 2 ) cos( ) ( ) ( 2 0 (I.3) N n i M hm h Br v 2 ) sin( ) ( ) ( 2 0 (I.4) Dari hubungan persamaan ersebu diperoleh 2n + persamaan dimana n adalah banyaknya komponen harmonik pasu lau. Sehingga dapa dienukan besaran S 0, Ar, dan Br. Selanjunya berdasarkan esimasi kuadra erkecil maka persamaan dapa diuraikan dalam ahap ahap sebagai beriku :. persamaan pengamaan inggi muka lau L = AX 2. persamaan koreksi v = (AX) L, maka : (I.5) Beriku ini desain marik pengamaan pasunya : A n n n n k n k k 2 k k 2 k k 2 sin sin cos sin cos sin sin cos sin cos sin sin cos sin cos h n h L ) ( ) ( PL A PA A X T T k k k B B A A h X 0 Menenukan nilai ampliude komponen pasu lau : i i i Br Ar A (I.6)

8 Menenukan nilai fase komponen pasu lau : Br i an gi (I.7) Ari Dalam hal ini : L : daa inggi muka lau A : marik koefisien X : parameer komponen harmonik pasu lau V : nilai koreksi Ar : parameer A komponen pembenuk pasu Br : parameer B komponen pembenuk pasu : kecepaan sudu gelombang harmonik : waku pengamaan Ai : ampliude g : fase Pada umumnya analisa harmonik berdasarkan panjang daa pengamaan anara sau bulan sampai sau ahun, maka nilai ampliudo dan fase yang dihasilkan masih berganung pada beberapa komponen pasang yang memiliki periode panjang. Unuk iu perlu dilakukan koreksi erhadap ampliudo dan fase yang dihasilkan. Jika leak linang dikeahui, maka koreksi nodal dapa dihiung menggunakan persamaan sebagai beriku (Pawlowicz, e.al, 2002) : = = + (I.8) Dari persamaan umum di aas, didapakan persamaan koreksi nodal beriku: = + + (I.9) Dengan dan merupakan koreksi ampliudo dan merupakan koreksi nodal. Koreksi erhadap fase dan ampliudo diunjukkan pada persamaan seperi di bawah ini (Ali, dkk, 994): (I.20) (I.2) 8

9 Fakor koreksi ampliudo (f), koreksi fase (u), dan fase komponen (V) dapa dihiung dari fungsi-fungsi di bawah ini: s = 277,025 + 29,3848 (Y-900) + 3,7640 (D+L) (dalam deraja) h = 260,90 0,23872 (Y-900) + 0,98565 (D+L) (dalam deraja) p = 334,385 + 40,66249 (Y-900) + 0,40 (D+L) (dalam deraja) N = 259,57 9,3288 (Y-900) + 0,05295 (D+L) (dalam deraja) Keerangan: Y : ahun masehi D : jumlah hari yang elah berlaku dari jam 00.00 anggal Januari ahun Y L : bagian ineger dari (/4)(Y-90) Selanjunya menghiung nilai argumen asronomis unuk koreksi nilai ampliudo dan fase konsana harmonik yang sering disebu sebagai koreksi nodal,, dan. Unuk menghiung nilai menggunakan persamaan sebagai beriku: =,0004 + 0,0373 cos N + 0,0002 cos 2N = = =,006 + 0,5 cos N 0,008 cos 2N + 0,0006 cos 3N =,0089 + 0,87 cos N 0,0047 cos 2N + 0,004 cos 3N = = =,024 + 0,2863 cos N + 0,0083 cos 2N 0,005 cos 3N = = 0 Unuk menghiung nilai = -2,4 sin N = 0 = menggunakan persamaan sebagai beriku: = -8,86 sin N + 0,68 sin 2N 0,07 sin 3N = 0,8 sin N,34 sin 2N + 0,04 sin 3N 9

20 = + = = -7,74 sin N + 0,68 sin 2N 0,04 sin 3N = 0 = 0 Unuk menghiung nilai menggunakan persamaan sebagai beriku: = -2s + h + x CT = x CT = 3s + 2h + p + x CT = h + 90 + x CT = -2s + h 270 + x CT = = -2s + x CT = 2h + x CT = -h + 270 + x CT = 0 Pada persamaan di aas, CT merupakan jam aau daa pasang suru yang epa di engah-engah periode pengamaan. Unuk memperoleh nilai ( + ) masing-masing konsiuen, dapa dilakukan dengan menjumlahkan dan dari masing-masing komponen harmonik pasu yang bersesuaian. I.7.7. Konsana Harmonik Pasu Konsana harmonik pasu adalah konsana-konsana yang dapa menyebabkan erjadinya pasu. Konsana-konsana pasu memilliki sifa yang harmonik erhadap waku, sehingga dinamakan konsana harmonik pasu. Secara garis besar konsana harmonik pasu dapa dibagi menjadi iga kelompok seperi di bawah ini :. Konsana harmonik pasu periode harian (diurnal period ide) 2. Konsana harmonik pasu periode harian ganda (semidiurnal period ide) 3. Konsana harmonik pasu periode panjang (long period ide) 20

2 Selain konsana-konsana yang disebukan di aas, erdapa konsana harmonik pasu lain yang dipengaruhi oleh perairan dangkal. Konsana- konsana harmonik pasu dapa diliha pada Tabel I.2. Tabel I.2. Komponen harmonik pasang suru Tipe Pasu Komponen Harmonik Simbol Kecepaan sudu Periode (jam Gaya yang diimbulkan ( 0 /jam) maahari) Ganda (Semidiurnal) Bulan Uama Maahari Uama Elip Bulan Besar Bulan-Maahari M2 S2 N2 K2 28,984 30,0000 28,4397 30,082 2,42 2,00 2,66,97 00 47 9 3 Tunggal (Diurnal) Bulan Maahari Bulan Uama Maahari Uama K O P 5,04 3,9430 4,9589 23,93 25,82 24,07 58 42 9 Periode Panjang (Long Period) Bulan 2 mingguan Bulan Maahari mingguan Bulan 4 mingguan Maahari Mf Msf Mm Ssa,0980,059 0,5444 0,082 327,86 354,36 66,30 4384,90 7 9 8 8 semeseran Perairan Dangkal (Shallow waer) Dua kali kecepaan sudu M2 Kombinasi anara M2 dan S2 M4 MS4 59,97 59,98 6,2 6,20 - - (Sumber: modifikasi dari De Jong, 2002) 2

22 Unuk keperluan rekayasa, umumnya digunakan 9 unsur uama pembangki pasu aau komponen uama konsana harmonik pasu, yaiu M2, S2, K2, N2, K, O, P, M4, dan MS4. Dari 9 komponen harmonik uama pasu, erdapa 4 konsana harmonik yang biasa digunakan dalam menenukan ipe pasu, yaiu M2, S2, K, dan O. Klasifikasi dienukan berdasarkan perbandingan anara jumlah ampliudo konsana harmonik unggal A (K), A (O), dengan jumlah ampliudo konsana harmonik ganda yaiu A (M2), A (S2). Perbandingan ini dikenal dengan Formzal, persamaannya yaiu : (I.22) Keerangan : F : Bilangan Formzahl A (K) : Nilai Ampliudo konsana harmonik K A (O) : Nilai Ampliudo konsana harmonik O A (M2) : Nilai Ampliudo konsana harmonik M2 A (S2) : Nilai Ampliudo konsana harmonik S2 Pengklasifikasian ipe pasu berdasarkan bilangan Formzahl dapa diliha pada abel I.3. Selanjunya Gambar gelombang sesuai ipe pasu dapa diliha pada gambar I.8 Tabel I.3. Tipe pasu berdasarkan nilai bilangan Formzhal Tipe Pasu Nilai F Pasu harian ganda (semi-diurnal) Pasang suru harian unggal (Diurnal) Pasu campuran condong ke harian ganda Pasu campuran condong ke harian unggal 22

23 Gambar I.8. Tipe pasang suru (Sumber : hp://oceanservice.noaa.gov/educaion/kis/ides/ides0_inro.hml) I.7.8. Char Daum Char daum adalah bidang permukaan acuan pada suau perairan yang didefinisikan erleak dibawah permukaan air lau erendah yang mungkin erjadi. Char daum digunakan sebagai dasar penenuan angka kedalaman pada pea bahimeri, pada asarnya char daum merupakan bidang nol pea baimeri yang dienukan dari suau bidang muka air erendah yang mungkin erdapa di wilayah yang bersangkuan. Seiap daerah mempunyai ipe dan karakerisik pasu yang berbeda-beda, oleh karena iu banyak model unuk menenukan muka suruan pea (char daum). Kedudukan char daum dapa diliha pada Gambar I.9. Secara umum, nilai char daum (CD) dapa dienukan dengan persamaan (I.23) o (I.23) Dalam hal ini : CD : char daum / muka suruan pea So : iik duduk engah di aas iik nol palem Zo : jarak suruan pea 23

24 Gambar I.9. Kedudukan char daum (Sumber : modifikasi dari Soeprapo,200) Perhiungan nilai char daum dipengaruhi oleh besarnya Zo. Beberapa definisi dalam penenuan Zo dimua dalam Admiraly Tidal Handbook no. (Suhons,985 dalam Soeprapo,993) adalah sebagai beriku: beriku:. Menuru definisi Hidrografi Inernasional (IHO) dengan Ai adalah ampliudo komponen pasu ke-i dan n adalah jumlah komponen. 2. Menuru definisi di Perancis 3. Menuru definisi admiraly Inggris (I.24) 2 + 2 + 2) (I.25) 2 + 2 ) (I.26) 4. Menuru definisi Indian Spring Low Waer K + O + 2 + 2) (I.27) 5. Menuru dinas Hidro-oceanografi TNI AL Zo = So - Dengan Ai kombinasi konsana harmonik uama pasu (I.28) Penenuan char daum secara eoriis dipilih dengan perimbangan sebagai 24

25. Air keika suru idak pernah berada dibawah muka suruan pea aau char daum sehingga para pemakai pea baimeri yakin bahwa pada kondisi normal kedalaman air sesuai dengan yang erera pada char. 2. Char daum idak boleh lebih rendah daripada baas kedangkalan perairan yang bersangkuan, sehingga idak dijumpai kedalaman yang bernilai negaif. 3. Char daum idak boleh berbeda erlalu banyak dalam seiap perubahan lokasi melainkan harus harmonis dengan char daum perairan disekiarnya. 4. Dalam menenukan char daum sebaiknya menyerakan semua konsana harmonik yang membenuknya. I.7.9. Konrol Kualias Daa Konrol kualias daa pasu berujuan unuk melakukan verifikasi daa pasu sehingga dapa dilakukan deeksi erhadap keanehan aau anomali erhadap daa pasu. Keanehan yang mungkin muncul melipui ouliers aau spikes perubahan ime series dari daa pasu,dll (Tides Conrol Qualiy by SHOM, 203 dalam Banna, 203). Proses konrol kualias daa dapa dilakukan secara numeris yaiu dengan melakukan uji global pada daa pasu. Pada uji global salah sau renang kepercayaan yang dipakai adalah iga sandar deviasi (3 ) aau 99,7 %. Renang ini dipilih berdasarkan pada renang kepercayaan yang dipakai oleh BIG. Pengecekan dilakukan unuk daa pasu seiap sau ahun, yaiu dengan menghiung sandar deviasi kelompok daa perahun menggunakan persamaan (I.29) : (I.29) Keerangan : : sandar deviasi X i : nilai daa ke i : nilai raa-raa daa seiap ahun n : jumlah daa kemudian menghiung baas kanan dan baas kiri unuk daa pasu ersebu, yaiu dengan persamaan (I.30) dan persamaan (I.3) : 25

26 (I.30) (I.3) Apabila nilai keinggian daa pasu lebih dari > baas kanan dan kurang dari < baas kiri, maka nilai daa pasu ersebu erolak kemudian digani dengan NaN. Daa pasu yang dierima adalah daa yang erleak dianara baas kanan dan baas kiri. Seelah diperoleh daa pasu yang dierima kemudian dihiung prosenase daa yang dierima unuk mengeahui berapa persen daa pasu yang dierima dan diolak. I.8. Hipoesis Perisiwa pasang suru air lau sanga dipengaruhi oleh gaya arik dari benda-benda angkasa khususnya bulan dan maahari yang melakukan gerakan-gerakan secara periodik. Periode 8,6 ahun adalah periode yang dibuuhkan unuk posisi relaif bendabenda langi erhadap bumi kembali pada posisi yang sama (Vanicek & Krakiwsky, 982 dalam Sinaga, 200) sehingga proses analisis harmonik pasu menggunakan daa pasu periode 8,6 ahun dapa mengeluarkan semua konsana gaya pembangki pasu (Zuke, e.al, 996). Oleh karena iu, hipoesis pada peneliian ini adalah :. Semakin lama pengamaan pasu yang memiliki kualias baik maka akan menghasilkan konsana harmonik signifikan yang semakin banyak. 2. Periode pengamaan pasu selama 8,6 ahun akan menghasilkan komponen harmonik pasu yang paling banyak sehingga menghasilkan nilai Zo semakin besar dan nilai char daum yang semakin kecil. 3. Periode unuk menghiung nilai char daum dikaakan opimal apabila waku yang digunakan unuk pengamaan pasu lebih pendek dan dapa menghasilkan konsana-konsana harmonik pasu yang sama dengan periode panjang sehingga nilai char daum yang dihasilkan relaif sama. Periode daa yang opimal dalam menenukan char daum adalah periode daa pasu ahun karena selama periode ersebu dapa mengeluarkan konsana harmonik yang cukup banyak dari gaya pembangki pasu. Pada periode ahun sudah melingkupi perisiwa revolusi bulan dan revolusi bumi erhadap maahari. 26

27 4. Nilai char daum yang dihasilkan dari periode 8,6 ahun dapa dijadikan rekomendasi nilai char daum yang sesuai di Sasiun pasu Jepara. 27