3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Peta lokasi penelitian di perairan Teluk Bone, Perairan Sulawesi dan sekitarnya, Indonesia (Gambar 6). Gambar 6. Peta Lokasi Penelitian Teluk Bone, Indonesia 16
17 Lokasi penelitian berada di perairan di antara tiga provinsi yakni propinsi Sulawesi Selatan, Sulawesi Tengah, Sulawesi Tenggara, dan bagian Selatan berbatasan dengan Laut Banda. Lama waktu penelitian dari Oktober 2010 Januari 2012. 3.2. Asumsi Model Hidrodinamika ELCOM Asumsi-asumsi yang digunakan dalam model hidrodinamika ELCOM 2 dimensi antara lain: Tekanan atmosfer di permukaan (Pa) memiliki nilai yang konstan (Pond dan Pickard,1983). Tidak ada sumber (source) dan kebocoran (sink) air laut yang terjadi di dalam area, yakni evaporasi (penguapan) dan presipitasi (curah hujan) diabaikan, dan dasar laut dianggap kedap sehingga tidak terjadi penyerapan air di dasar laut (Bishop, 1984). Batas tertutup tidak bergeser dengan naik turunnya permukaan laut (Bishop, 1984). Nilai dari kecepatan arus dianggap sama dari permukaan hingga dasar perairan, pengaruh dari tekanan di setiap lapisan kedalaman pada perairan diabaikan (kondisi barotropik) (Pond dan Pickard,1983). Numerical Filtering untuk suku-suku linier, yaitu untuk menghilangkan solusi numerik yang keliru, yakni ketidakstabilan numerik akibat munculnya gelombang pendek dengan panjang gelombang mencapai dua kali lebar grid. Ketidakstabilan ini umumnya disebabkan oleh garis pantai yang berlekuk, gradien dasar perairan, yang merupakan faktor non linier (Ramming dan Kowalik, 1980).
18 3.3. Desain Model Hidrodinamika Daerah model Perairan Teluk Bone merupakan model perairan semi tertutup, berbentuk persegi panjang, yang memanjang dari Utara ke Selatan, dengan luas ± 1.400 km 2 yaitu pada posisi 2,6-5,4 LS dan 120-122 BT. Batas terbuka bagian Timur dimulai dari daratan bagian Timur Pulau Sulawesi sampai Pulau Kabaena di bujur 122, batas terbuka bagian Selatan adalah bagian mulut Teluk Bone pada posisi 5,4 LS. Batas tertutup dari model ini adalah sepanjang pantai perairan Teluk Bone atau daratan Pulau Sulawesi. Perairan Teluk Bone memiliki dasar perairan yang rumit. Hal ini disebabkan kedalaman di sepanjang garis pantai relatif dangkal dan semakin dalam pada bagian tengah hingga mulut teluk, yang mencapai 2400 meter. Kedalaman pada perairan dangkal dibatasi oleh kedalaman 200 meter yang digambarkan pada Gambar 6. Daerah model dibagi menjadi 125 x 94 sel yang berbentuk matriks dengan lebar (grid) sel Δx = Δy = 2000 m. Skema hasil diskretisasi daerah model dapat dilihat pada Gambar 7. Perhitungan terhadap komponen gesekan dasar harus memperhatikan perubahan nilai koefisien gesekan dasar terhadap perubahan kedalaman dan jenis material dasar laut. Nilai koefisien gesekan dasar diasumsikan tetap sebesar 0.003 pada penelitian ini, sehingga nilai ini merupakan nilai yang umum digunakan dalam perhitungan komputasi. Tidak ada nilai langkah waktu (Δt) yang memenuhi kriteria stabilitas Courant-Frederich-Lewy (CFL), yang digunakan pada model ELCOM selama dalam kondisi barotropik. Hal ini disebabkan karena persamaan semi-implisit yang digunakan dalam komputasinya sehingga model akan tetap mengeluarkan hasil dengan nilai langkah waktu tertentu. Hal ini akan berbeda bila
19 menggunakan kondisi baroklinik, akan ada beberapa persamaan yang harus dihitung untuk menghasilkan nilai langkah waktu yang optimal. Proses simulasi model pasang surut dimulai dengan mempersiapkan data batimetri dan data elevasi muka air laut di daerah batas terbuka yang telah diinterpolasi sebagai data masukan yang disimpan dalam bentuk text (tab delimited) yang akan dihitung pada saat simulasi berlangsung. Data akan disimulasikan pada setiap sel yang terdiri dari 125x94 sel matriks. Proses perhitungan saat mulai simulasi merupakan proses iterasi setiap 1 menit, yang hasil perhitungan sebelumnya akan menjadi data masukan pada perhitungan Gambar 7. Skema hasil diskretisasi daerah model
20 selanjutnya. Proses simulasi akan berhenti sampai mencapai batas waktu yang telah ditentukan (30 hari). Untuk mengontrol perhitungan di sel tertentu, seperti daratan (kedalaman nol), maka dalam algortima komputasi dibuat suatu prosedur, sehingga proses perhitungan hanya terjadi di perairan saja atau sel yang mempunyai kedalaman di atas nol. Data perbandingan yang diasumsikan sebagai data kondisi lapang yang sebenarnya berasal dari Buku Peramalan Pasang Surut tahun 2010 yang dikeluarkan oleh Dinas Hidro Oseanografi (DISHIDROS) TNI AL. Stasiun pasang surut yang diambil sebagai perbandingan adalah Stasiun Pasut Tanjung Mangkasa dan Stasiun Pasut Kolaka. Data kedalaman perairan (batimetri) Perairan Teluk Bone dan sekitarnya diperoleh dari digitasi peta Batimetri DISHIDROS TNI AL peta no 54, wilayah Sulawesi dan Pantai Tenggara (bagian Utara) tahun 1988, peta no 55, wilayah Sulawesi dan Pantai Tenggara (bagian Selatan) tahun 1993. 3.3.1. Syarat batas terbuka Batas terbuka dari model simulasi ini adalah perairan terbuka yang memiliki perubahan velositas terhadap arah aliran diasumsikan sangat kecil untuk arah sumbu x dan y, sehingga berlaku open_cell pada model ELCOM. Perintah ini digunakan apabila pada batas terbuka nilai arus dan elevasi yang terbentuk akan diteruskan dan bukan menjadi menumpuk pada daerah ini. Syarat batas ini baik digunakan bila kedalaman perairan di daerah batas terbuka cukup dalam, sehingga nilai gradien kecepatannya cukup kecil. Syarat batas terbuka diberlakukan di bagian Selatan Perairan Teluk Bone yang mempunyai dasar perairan rata-rata mencapai 2000 meter.
21 Gambar 8. Sketsa stasiun penelitian pasang surut di Teluk Bone Nilai dari batas terbuka didapat dari model NAO Tide, dengan memasukkan total nilai elevasi komponen pasang surut yang terdapat pada daerah batas terbuka. Bagian Selatan batas terbuka dibagi menjadi lima daerah yang mempunyai nilai elevasi tertentu berdasarkan posisi bujur (Gambar 8). 3.3.2. Syarat batas tertutup Batas tertutup yang digunakan pada model simulasi program ini adalah garis pantai yang tidak memungkinkan air laut melewatinya. Bila batas tertutup
22 sejajar sumbu x maka nilai komponen kecepatan pada sumbu y sama dengan nol (V=0) dan bila batas tertutup sejajar sumbu y maka nilai komponen kecepata pada sumbu x sama dengan nol (U=0). Nilai dari elevasi dari muka air laut dilakukan sesuai dengan persamaan numeriknya. 3.4. Analisis Komponen Pasut (Least Square Methods) Analisis komponen pasang surut dilakukan untuk mendapatkan nilai fase dan amplitudo di setiap grid dari komponen pasut M2 dan K1 yang berasal dari nilai elevasi permukaan laut. Analisis harmonik dibentuk dari demodulasi sinyal yang memiliki frekuensi spesifik yang telah diperiksa dan diaplikasikan dengan metode least-square untuk mencari nilai konstituennya. Analisis harmonik pada awalnya didisain untuk menganalisis variabilitas pasut tetapi justru dapat diaplikasikan untuk menganalisis periode tahunan dan tengah tahunan atau osilasi tertutup yang dikenal lainnya (Emery dan Thomson, 1998). Nilai dari variabel diperoleh melalui beberapa tahap dengan menggunakan persamaan Emery dan Thomson (1997) : dengan.
23 Penghitungan di atas menghasilkan matriks. Elemen matriks diperoleh melalui persamaan : Elemen matriks dan dihitung menggunakan metode Ghausian, sehingga diperoleh matriks. Hasil matriks dimasukkan dalam tabel koefisien amplitude dan fase K1 dan M2, sehingga diperoleh nilai dan dengan = 0, 1, 2. Setelah itu, nilai fitting data dihitung dengan persamaan : dengan adalah residu time series. Hasil divisualisasikan dalam bentuk grafik bersama dengan nilai. Dimana : adalah rata-rata dari nilai data dan adalah koefisien fourier adalah perkalian integer dari frekuensi fundamental