nalisis Harmonik Pasang Surut untuk Menghitung Nilai Muka Surutan Peta (Chart Datum) Stasiun Pasut Sibolga I. U. KHSNH 1*, S. WIRDINT 2 dan Q. GUVIL 3 1,3 Tenaga Pengajar Teknik Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Padang, Indonesia 2 lumni Teknik Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Padang, Indonesia * Corresponding author: ikhasanah31@gmail.com bstrak:muka surutan peta atau biasa disebut dengan chart datum merupakan referensi untuk pengukuran kedalaman. Semua peta-peta laut harus direferensikan terhadap chart datum. Dalam perhitungan nilai chart datum memerlukan proses analisis harmonik pasut dari data pasang surut dengan periode tertentu. Pelabuhan Sambas Sibolga merupakan salah satu kawasan yang akan dilakukan perluasan pengembangan pelabuhan sehingga perlu dilakukan hitungan Chart Datum yang digunakan dalam proses pengukuran-pengukuran kelautan. Pada paper ini dihitung nilai Chart Datum dari data pasang surut periode satu tahun di tahun 2015 yang diunduh pada web IOC http:/iocsealevelmonitoring.org/. Data pasut yang digunakan adalah data dengan interval per jam dan dilakukan pengkoreksian untuk menghilangkan spike atau outlier. Chart Datum diperoleh dengan mengurangkan nilai muka air laut rata-rata (MSL) terhadap nilai jarak muka surutan peta (Zo). Perhitungan nilai Zo menggunakan definisi dari International Hidrographic Organization (IHO) yaitu dengan menjumlahkan semua konstanta pasut signifikan hasil analisis harmonik pasut. Proses analisis harmonik pasut dilakukan menggunakan metode leastsquare. Data pasang surut Sibolga pada tahun 2015 dapat dikatakan baik dimana persentase keberadaan data adalah 98,32%. Konstanta pasut yang dihasilkan dari data satu tahun dengan metode leastsquare adalah 60 konstanta, dimana konstanta yang signifikan sebanyak 39 konstanta. Nilai MSL stasiun pasut Sibolga adalah 199 cm dan nilai Zo adalah 94,5 cm sehingga nilai chart datum yang dihasilkan berdasarkan rumus IHO adalah 104,5 cm. Kata kunci: nalisis harmonik pasang surut, konstanta harmonik pasang surut, chart datum, least square, Sibolga 1. PENDHULUN Muka surutan peta atau biasa disebut dengan chart datum merupakan referensi untuk pengukuran kedalaman. Nilai chart datum dapat dihitung menggunakan data pasang surut air laut. Fenomena pasang surut air laut selanjutnya dalam paper ini disebut dengan pasut. Pasang surut air laut atau pasut adalah naik turunnya permukaan air laut disertai gerakan horizontal massa air, dan gejala ini mudah dilihat secara visual. Naik turunnya muka air laut biasa disebut vertical tide dan gerakan horizontal disebut tidal current (arus pasang surut).data pasang surut dapat diperoleh dari hasil pengamatan naik turunnya muka air laut [1]. Pelabuhan Sambas Sibolga terletak pada koordinat 1 43 45 LU dan 98 47 7 BT. Pelabuhan Sambas Sibolga berperan penting untuk mengangkut barang dan logistik dari Sibolga ke pulau Nias dan kabupaten-kabupaten yang ada di sekitar Sibolga. Pada tanggal 20 gustus 2016 presiden Joko Widodo telah meresmikan perluasan dan pengembangan pelabuhan Sambas Sibolga [2]. Untuk perluasan dan pengembangan tersebut dibutuhkan perhitungan chart datum sebagai referensi kedalaman. Chart datum atau muka surutan peta merupakan bidang referensi kedalaman untuk proses pemetaan di laut. Chart datum adalah bidang terendah yang mungkin terjadi dan nilai surut air laut hampir tidak 2017 ITP. ll right reserved 243 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
pernah lebih bawah dari chart datum [3]. Untuk mendapatkan nilaichart datumdi suatu lokasi, maka memerlukan proses analisis harmonik pasut dari data pasut hasil perekaman dalam periode data tertentu sesuai periode pergerakan fenomena-fenomena alam yang mempengaruhinya. Periode gerakan bulan, bumi, dan matahari tersebut adalah 1 bulan merupakan waktu yang dibutuhkan untuk bulan mengelilingi bumi, 1 tahun yang merupakan periode untuk bumi mengelilingi matahari, 8,85 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan orbital presesi dan 18,6 tahun merupakan waktu yang dibutuhkan untuk berhimpitnya node bulan dan ekliptik [4]. Selain itu, metode untuk analisis harmonik pasut jugasemakin berkembang, salah satunya adalah metode least square atau hitung kuadrat terkecil. Pada penelitian ini mencoba untuk melakukan hitungan nilai chart datum di stasiun pasut Sibolga menggunakan data pasut 1 tahun dengan metode least square yang dijalankan menggunakan aplikasi t-tide. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi nilai chart datum di stasiun pasut Sibolga dari data pasut satu tahun berdasarkan definisi dari International Hydrographic Organization (IHO). Sehingga nilai tersebut bisa dijadikan rekomendasi untuk nilai referensi pengukuran kedalaman di pelabuhan Sambas Sibolga. 2. METODE Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari beberapa metode, yaitu metode untuk mengolah data pasut hasil pengunduhan, metode untuk analisis harmonik dan metode untuk melakukan hitungan chart datum. 2.1 Pengolahan Data Pasut Sibolga Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data pengukuran pasang surut di stasiun pasang surut Sibolga selama 1 tahun yaitu dari bulan Januari sampai dengan bulan Desember 2015.Data ini diperoleh dari pengunduhan di websiteioc http:/iocsealevelmonitoring.org/. Lokasi penelitian ditunjukan pada Gambar 1. Gambar 1. Lokasi Pelabuhan Sibolga Data pasut hasil pengunduhan dari web penyedia data adalah data pasut hasil perekaman dari sensor Pressure Gauge dengan interval perekaman adalah 1 menit.data pasut tersebut harus dilakukan pemfilteran, karena data yang digunakan adalah data pasut dengan interval perekaman 1 jam. Proses filter dilakukan menggunakan MS.Excel. Selanjutnya dilakukan pengecekan data kosong, yaitu mengecek data pasut perbulan yang memiliki kekosongan data.dimana data yang kosong tersebut harus dilakukan penganganan khusus.untuk data pasut kosong dengan jumlah kecil, maka dilakukan interpolasi data dari data sebelum dan sesudahnya. Sedangkan data pasut kosong dengan periode yang cukup panjang, maka dilakukan pengisian NaN atau Not a Number [5]. Hal ini ditujukan supaya panjang periode data tetap benar (data kosong dapat terbaca pada aplikasi. 2017 ITP. ll right reserved 244 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
Proses analisis harmonik pasut sangat dipengaruhi oleh kualitas data pasut yang digunakan. Data pasut harus dikontrol kualitasnya, untuk menghilangkan data spike atau outlier. Data spike atau outlier adalah data pasut pencilan yang keluar dari kebanyakan data. 2.2 nalisis harmonik pasut nalisis harmonik pasut adalah suatu proses pengolahan data pasut untuk mendapatkan nilai amplitudo dan beda fase konstanta harmonik pasut. Proses analisis harmonik pasut dengan aplkasi t-tide menggunakan konsep metode hitung kuadrat terkecil (least square). plikasi t-tide dijalankan denganmatlab R2008a. Metode yang biasa digunakan untuk proses analisis pasut adalah metode harmonik menggunakan metode hitung kuadrat terkecil ( least square). Prinsip analisis pasut dengan metode kuadral terkecil yaitu dengan meminimkan perbedaan sinyal komposit dan sinyal ukuran. Persamaan metode kuadrat terkecil dapat dilihat pada Persamaan (1) sebagai berikut [4]: h(t) + v (t n ) = hm + i cos (ω i t g i ) (1) dimana: h(t) : tinggi muka air fungsi dari waktu i : amplitudo komponen ke-i ω i :kecepatan sudut komponen ke-i g i :fase komponen ke-i hm : tinggi muka air rerata t : waktu k : jumlah komponen V(t n ) : residu surut.konstanta-konstanta pasang surut memilliki sifat yang harmonik terhadap waktu, sehingga dinamakan konstanta harmonik pasang surut. Secara garis besar konstanta harmonik pasang surut dapat dibagi menjadi tiga kelompok seperti di bawah ini: 1. Konstanta harmonik pasang surut periode harian ( diurnal period tide). 2. Konstanta harmonik pasang surut periode harian ganda ( semidiurnal period tide). 3. Konstanta harmonik pasang surut periode panjang (long period tide). Selain konstanta-konstanta yang disebutkan di atas, terdapat konstanta harmonik pasut lain yang dipengaruhi oleh perairan dangkal. Konstantakonstanta harmonik pasang surut utama dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Konstanta harmonik pasang surut utama Tipe Pasang Surut Ganda (Semi diurnal) Tunggal (Diurnal) Periode Panjang (Long Period) Perairan Dangkal (Shallow Water) Komponen Harmonik Bulan utama Matahari Utama Elip Bulan Besar Bulan-Matahari Bulan-Matahari Bulan Utama Matahari Utama Bulan 2 Mingguan Bulan mingguan Matahari Bulan 4 Mingguan Matahari semesteran Dua kecepatan M2 kali sudut Kombinasi antara M2 dan S2 Sim bol M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 Mf Msf Mm Ssa M4 MS4 Kecepatan Sudut ( / jam) 28,9841 30,000 28,4397 30,0821 15,0411 13,9430 14,9589 1,0980 1,0159 0,5444 0,0821 59,97 59,98 Periode (Sumber: modifikasi dari De Jong, 2002) [3] (jam matahari ) 12,42 12,00 12,66 11,97 23,93 25,82 24,07 327,86 354,36 661,30 4384,90 6,21 6,20 Gaya yang ditimbulkan 100 47 19 13 58 42 19 17 9 8 8 - - Hasil proses analisis harmonik pasang surut adalah nilai amplitudo dan beda fase dari Konstanta harmonik pasang surut. Konstanta harmonik pasut adalah konstanta-konstanta yang dapat menyebabkan terjadinya pasang Untuk keperluan rekayasa, umumnya digunakan 9 unsur utama pembangkit pasut atau komponen utama konstanta harmonik pasut, yaitu M2, S2, K2, N2, K1, O1, P1, M4, dan MS4. Dari 9 komponen harmonik utama 2017 ITP. ll right reserved 245 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
pasut, terdapat 4 konstanta harmonik yang biasa digunakan dalam menentukan tipe pasut, yaitu M2, S2, K1, dan O1. Klasifikasi ditentukan berdasarkan perbandingan antara jumlah amplitudo konstanta harmonik tunggal (K1), (O1), dengan jumlah amplitudo konstanta harmonik ganda yaitu (M2), (S2). Perbandingan ini dikenal dengan Formzhal, persamaannya yaitu: F K1 O1 (2) M 2 S 2 Keterangan : F : Bilangan Formzahl (K1) : Nilai mplitudo konstanta harmonik K1 (O1) : Nilai mplitudo konstanta harmonik O1 (M2) : Nilai mplitudo konstanta harmonik M2 (S2) : Nilai mplitudo konstanta harmonik S2 Pengklasifikasian tipe pasang surut berdasarkan bilangan Formzahl dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2: Tipe pasang surut berdasarkan nilai bilangan Formzhal Tipe Pasang Surut Nilai F Pasang surut harian ganda (semi-diurnal) 0 < F 0,25 Pasang surut harian tunggal (Diurnal) F >3,00 Pasang surut campuran condong ke harian ganda 0,25 < F 1,50 Pasang surut campuran condong ke harian tunggal 1,50 < F 3,00 2.3 Perhitungan nilai chart datum Chart datum adalah bidang permukaan acuan pada suatu perairan yang didefinisikan terletak dibawah permukaan air laut terendah yang mungkin terjadi. Chart datum digunakan sebagai dasar penentuan angka kedalaman pada peta bathimetri dan pengukuran kedalaman. Kedudukan chart datum ditujukan pada Gambar 3. Gambar 3. Kedudukan chart datum (Sumber: Soeprapto, 1993) [6] Perhitungan nilai chart datum dtunjukkan pada persamaan 3. CD So Zo (3) Dimana, CD : chart datum / muka surutan peta So : titik duduk tengah di atas titik nol palem (Mean Sea Level(MSL)) Zo : jarak muka surutan peta Dalam perhitungan muka surutan peta (Zo) melibatkan konstanta harmonik dari hasil analisis harmonik pasut.perhitungan nilai Zo berdasarkan persamaan 4 (Modifikasi: Soeprapto, 1993). Zo i (4) Menurut definisi IHO, i adalah amplitudo konstanta harmonik pasut kei yang signifikan.konstanta harmonik dikatakan signifikan apabila perbandingan nilai amplitudo konstanta tersebut dengan ketelitiannya lebih dari 1, atau nilai Signal Noise Ratio (snr) >1. 2017 ITP. ll right reserved 246 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
3. HSIL DN PEMBHSN Berdasarkanpengolahan data pasang surut stasiun pasut Sibolga pada tahun 2015 menunjukkan keberadaan data pasut adalah sebesar 98,32% dan data kosong sebesar 1,71%. Kualitas data pasut Sibolga setiap bulan pada tahun 2015 ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3: Kualitas Data Pasut Stasiun Pasut Sibulga Tahun 2015 pasut di stasiun Sibolga menggunakan data tahun 2015 ditampilkan pada Tabel 4. Kontrol Kualitas Data Pasang Surut Sibolga 2015 Bulan Jumlah Data Data Diterima Data Kosong Januari 744 742 2 Februari 672 665 7 Maret 744 736 8 pril 720 696 24 Mei 744 739 5 Juni 720 692 28 Juli 744 744 0 gustus 744 743 1 September 720 717 3 Oktober 744 744 0 November 720 703 17 Desember 744 692 52 Jumlah 8760 8613 147 Persentase(%) 98,32 1,71 (Sumber: Hasil nalisis Data, 2016) Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat bahwa kualitas data pasut terbaik adalah pada bulan Juli dan Oktober 2015 dimana setiap jam, data pasutnya terekam. Sedangkan data pasut dengan data kosong terbanyak adalah pada bulan Desember 2015 yaitu sebanyak 52 jam, data pasutnya kosong. Data pasut kosong dapat disebabkan karena matinya sumber daya (power suply) [7]. Visualisasi data pasut stasiun pasut Sibolga tahun 2015 ditunjukkan pada Gambar 4. nalisis harmonik periode 1 tahun menghasilkan jumlah konstanta harmonik sebanyak 60 konstanta. Jumlah konstanta yang signifikan sebanyak 39 konstanta dan kosntanta non-signifikan sebanyak 21 konstanta. Nilai amplitudo konstanta harmonik utama dari proses analisis harmonik Gambar 4. Data pasut stasiun pasut Sibolga tahun 2015 Tabel 4: Konstanta Harmonik Utama Stasiun Pasut Sibolga Konstanta Nilai mplitudo (cm) O1 6,2044 P1 3,2082 K1 10,4056 N2 5,5669 M2 28,1699 S2 13,0902 K2 3,5311 M4 1,4636 MS4 0,5601 (Sumber: Hasil nalisis Data, 2016) Tabel 4menunjukkan nilai amplitudo konstanta harmonik yang paling besar adalah 28,1699 cm pada konstanta M2. Konstanta M2 merupakan konstanta yang disebebakan oleh faktor bulan utama.dan nilai amplitudo yang paling kecil yaitu 0,5601 pada konstanta MS4 disebabkan oleh faktor kombinasi M2 (bulan utama) dan S2 (matahari utama). Berdasarkan konstanta harmonik utama tersebut, maka dapat diidentifikasi Tipe pasang surut stasiun pasut Sibolga. Nilai bilangan Formzhal di stasiun pasang surut Sibolga adalah 0,4. Hal tersebut menunnjukan bahwa 2017 ITP. ll right reserved 247 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
tipe pasang surut Sibolga adalah pasang surut campuran condong ke harian ganda dimana terjadi 2 kali pasang sehari dengan perbedaan tinggi dan interval yang berbeda. Berdasarkan hasil analisis harmonik pasut dengan metode least square dari data pasut 1 tahun diperoleh 39 konstanta harmonik yang signifikan. Oleh karena itu, diperoleh nilai jarak muka surutan peta (Zo) untuk stasiun pasut Sibolga berdasarkan dafinisi IHO (International Hydrographic Organization) yaitu 94,5 cm. Sedangkan nilai rata-rata permukaan laut (So) di stasiun pasut Sibolga d ari data 1 tahun adalah 199 cm. Berdasarkan nilai So dan Zo tersebut maka diperoleh nilai muka surutan peta atau chart datum di stasiun pasut Sibolga adalah 104,5 cm. Nilai tersebut dapat digunakan sebagai rekomendasi untuk referensi pengukuran kedalaman (datum vertikal) seperti pengukungan batimetri di Stasiun Pasut Sibolga. Perhitungan nilai chart datum akan sangat berhubungan dengan proses analisis harmonik pasut di lokasi tertentu dan periode data yang digunakan. Periode data pasut yang berbeda akan menghasilkan jumlah konstanta harmonik yang berbeda, sehingga akan mempengaruhi nilai chart datum yang dihasilkan. Perbedaan nilai amplitudo yang dihasilkan oleh kelompok data periode panjang dapat disebabkan karena faktor astronomis, pengaruh non linier, dan variasi dari topografi bawah laut. Semakin lama pengamatan data pasut maka faktorfaktor penyebab pasut akan dapat teridentifkasi sehingga konstantakonstanta harmonik pasut yang dihasilkan semakin banyak [8]. 4. PENUTUP Berdasarkan analisis harmonik pasut, konstanta pasut yang dihasilkan dari data satu tahun di stasiun pasut sibolga tahun 2015 dengan metode leastsquare adalah 60 konstanta, dimana konstanta yang signifikan sebanyak 39 konstanta. Nilai MSL staisun pasut Sibolga adalah 199 cm dan nilai Zo adalah 94,5 cm. Rekomendasi nilai chart datum yang dapat digunakan sebagai referensi pengukuran kedalaman adalah 104,5 cm. Untuk penelitian berikutnya, maka dapat dilakukan perbandingan terkait nilai chart datum yang dihasilkan berdasarkan periode data pasut yang berbeda sesuai periode pergerakan fenomena-fenomena alam yang mempengaruhi peristiwa tersebut, seperti pergerakan bulan, bumi dan matahari. 5. DFTR PUSTK 1. Mihardja, D.K., 1982. PendahuluanOseanografi, Institut TeknologiBandung : Bandung. 2. http://nasional.kompas.com/read/2016/ 08/20/09491051/jokowi.resmikan.dim ulainya.perluasan.pelabuhan.sibolga (akses tanggal 1 November 2016). 3. De Jong, C.D., 2002, Hydrography, VSSD Leeghwaterstraat 42, 2628 C Delft, De Netherland. 4. li, M., Mihardja, D.K. dan Hadi, S., 1994, Pasang Surut Laut. Bandung: Institut Teknologi Bandung. 5. Pangesti,.W., 2012, Pengaruh Lama Pengamatan Data Pasang Surut terhadap Penentuan Muka Surutan Peta (Studi Kasus Stasiun Prigi Jawa Timur), Skripsi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 6. Soeprapto., 1993, Pasang Surut Laut dan Chart Datum, Jurusan Teknik 2017 ITP. ll right reserved 248 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249
Geodesi, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 7. Khasanah, I.U., 2014, Perhitungan Nilai Chart Datum Stasiun Pasang Surut Jepara Berdasarkan Periode Pergerakan Bulan, Bumi, Dan Matahari Menggunakan Data Pasut Tahun 1994 s.d 2013, Skripsi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 8. Zuke, H., Chen Z., dan Si Hongye., 1996, nalysis of 19-year Tidal Data. Ocean University of Qingdao, China, Science inchina, Vol.40 no.4. 2017 ITP. ll right reserved 249 DOI 10.21063/SPI3.1017.243-249