VARIABILITAS DAN KARAKTERISTIK ARUS LINTAS INDONESIA HUBUNGANNYA DENGAN FLUKTUASI LAPISAN TERMOKLIN DI PERAIRAN SELAT MAKASSAR HALIKUDDIN UMASANGAJI C 651020051 SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Variabilitas dan Karakteristik Arus Lintas Indonesia Hubungannya dengan Fluktuasi Lapisan Termoklin di Perairan selat Makassar adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogo November 2006 Halikuddin Umasangaji NRP C651020051
ABSTRAK HALIKUDDIN UMASANGAJI. Variabilitas dan Karakteristik Arus Lintas Indonesia Hubungannya dengan Fluktuasi Lapisan Termoklin di Perairan Selat Makassar. Dibimbing oleh MULIA PURBA dan JOHN I. PARIWONO. Broecker (1997) menyebutkan bahwa perairan Indonesia adalah satu-satunya penghubung massa air dari Samudera Pasifik menuju Samudera India. Akibat terbentuknya gradien tekanan antara barat Pasifik dengan timur laut Samudera India massa air mengalir melalui perairan timur Indonesia yang kemudian dikenal dengan Arus Lintas Indonesia (Indonesian Throughflow) atau disingkat Arlindo. Sepanjang tahun aliran selalu mengarah ke selatan dan tenggara. Namun demikian, karena dinamika internal, regional dan global aliran ini mengalami beberapa fluktuasi harian, musiman, antar musiman maupun tahunan. Setiap tahun aliran ini mentransfer bahang dan garam dari Samudera Pasifik menuju Samudera India oleh karena itu Arlindo dianggap sebagai komponen kunci dalam sistem iklim global. Penelitian ini bertujuan untuk mengakaji dan menganalisa variabilitas dan Karakteristik Arlindo, Menghitung volume transpor melalui pengkuran arus maupun pendekatan geostropik serta mengkaji fluktuasi lapisan termoklin akibat dari menguat dan melemahnya aliran pada periode musim yang berbeda. Data yang digunakan dalam penelitian ini meliputi data arus yang diperoleh dari Mooring Aanderaa pada 2 stasiun di Selat Makassar (dari BPPT Jakarta), Data CTD diakses melalui website Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO) Columbia University, USA www.ldeo.edu. dan data Southern Oscillation Index (SOI) dari tahun 1992-1999 yang diperoleh dari http://www.bom.gov.au, 2005). Data dianalisa dengan menggunakan Time Series Analysis untuk melihat variabilitas pra-musiman, musiman dan tahunan dengan menggunakan software Matlab versi 6.0 dan Statistica release 6 sedangkan untuk melihat kekuatan dan arah arus digunakan software Visual Basic versi 6.0. Data CTD diolah dengan menggunakan software Ocean Data View versi 5.7 untuk melihat sebaran melintang suhu sepanjang transek dimana dilakukan analisis termoklin. Data Southern Oscillation Index (SOI) selanjutnya digambarkan dalam grafik untuk melihat periode terjadinya fase El-Nino dan La-Nina. Hasil analisa terhadap karakteristik arus memperlihatkan kecepatan arus menguat pada musim timur dan melamah pada musim barat meskipun terdapat anomali sebagai akibat dari kejadian El-Nino dan La-Nina. Aliran arus konsisten mengarah ke tenggara dan selatan sepanjang tahun meski terjadi pembelokan ke utara yang diduga akibat dari propagasi Gelombang Kelvin dan gerakan kompensasi terhadap kontinyutas. Variabilitas Arus di Selat Makassar memiliki beberapa periode dominan yang merupakan signal periode pergantian musim, Gelombang Kelvin serta adanya signal tahunan yang merepresentasikan kekuatan musim. Transpor Arlindo juga mengalami pelemahan pada musim barat dan sebaliknya menguat pada musim timur sebagaiamana halnya dengan hasil perhitungan kecepatan arus. Hasil perhitungan geostropik memperlihatkan fluktuasi yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan arus hasil pengukuran. Selain itu juga kecepatan dan volume transpor geostropik tidak terlalu memperlihatkan karakter Arlindo yang sebenarnya. Lapisan termoklin berada lebih dangkal pada musim barat dan tertekan lebih dalam pada musim timur, namun demikian fluktuasi ini masih dipengaruhi kuat oleh kejadian ENSO dan La-Nina.
Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun baik cetak, fotokopi, mikrofilm dan sebagainya
VARIABILITAS DAN KARAKTERISTIK ARUS LINTAS INDONESIA HUBUNGANNYA DENGAN FLUKTUASI LAPISAN TERMOKLIN DI PERAIRAN SELAT MAKASSAR OLEH HALIKUDDIN UMASANGAJI C 651020051 Tesis Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Kelautan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
Judul Tesis : Variabilitas dan Karakteristik Arus Lintas Indonesia Hubungannya dengan Fluktuasi Lapisan Termoklin di Perairan Selat Makassar Nama : Halikuddin Umasangaji NRP : C 651020051 Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Mulia Purba, M.Sc Ketua Dr. Ir. John I. Pariwono Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Kelautan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Djisman Manurung, M.Sc Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.Sc Tanggal Ujian : 6 Juni 2006 Tanggal Lulus :
Al Quran surat Annur Atau seperti gelap gulita di lautan yang dalam, yang diliputi oleh gelombang, yang di atasnya gelombang (pula), di atasnya (lagi) awan; gelap gulita yang tindih-bertindih, apabila dia mengeluarkan tangannya, tiadalah dia dapat melihatnya, (dan) barangsiapa yang tiada diberi cahaya (petunjuk) oleh Allah tiadalah dia mempunyai cahaya sedikitpun. Al Quran Surat Ar Rahman Dia membiarkan dua lautan mengalir yang keduanya kemudian bertemu, antara keduanya ada batas yang tidak dilampaui masing-masing. Maka ni'mat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan? Happiness comes from being uncomfortable as often as possible so you are always learning and growing. Rich Hatch, 101 Survival Secrets (The Lyons Press), 1999 Yang sederhana ini kupersembahkan Untuk Papi dan Mami, Kakak-kakak, Adik-adik, IPar-ipar serta Ponakan-ponakan tercinta.
PRAKATA Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, kekuatan dan semangat sehingga tugas akhir guna meraih gelar Magister Science di bidang Oseanografi Fisik ini dapat diselesaikan. Tesis dengan judul Variabilitas dan Karakteristik Arus Lintas Indonesia Hubungannya dengan Fluktuasi Lapisan Termoklin di Perairan Selat Makassar adalah bagian dari studi Pascasarjana pada Program Studi Ilmu Kelautan di Institut Pertanian Bogor. Dengan selesainya penulisan tesis ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan rasa hormat yang setinggi-tingginya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Mulia Purba, MSc selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Dr. Ir. John I. Pariwono sebagai anggota yang telah meluangkan waktu serta dengan penuh kesabaran telah membimbing dan mengarahkan penulis semenjak pengumpulan data, pengolahan hingga penyelesaian penulisan tesis ini. Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc selaku penguji tamu atas saran dan koreksi serta kerja sama yang baik selama penulis menuntut ilmu di Pascasarjana IKL - IPB. 2. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) pusat Jakarta melalui UPT Baruna Jaya yang telah menyediakan data-data yang diperlukan, LDEO (Lamont Doherty Earth and Observatory) Columbia University di Amerika Serikat terutama Prof. Dr. Arnold Gordon dan Dr. Dwi Susanto atas kesediaan data-datanya, Dr. Hendrik van Akeen di NIOZ Belanda dan Prof. Matthias Tomczak di Flinders University atas support dan reference yang diberikan. 3. Orang-orang yang terdekat dalam hidup ini : Papi dan Mami, Kakak-kakak dan Adik-adik atas iringan do a dan kesabaran yang telah diberikan hingga kini. 6. Rekan-rekan selama studi (Ninith, Heron, Mukti, Ningsih (ITB), Pak Sakka, Wike, Mas Hoyyie) serta seluruh teman-teman yang telah saling mendukung baik selama studi maupun dalam penulisan tesis ini. Menyadari tesis ini masih jauh dari kesempurnaan maka diharapkan saran dan kritik yang konstruktif demi kesempurnaan isi dari tesis ini kelak.
RIWAYAT HIDUP Penulis adalah putra ke enam dari sembilan bersaudara yang dilahirkan di Waitina Kab. Kepulauan Sula (Kepsul), Maluku Utara pada tanggal 3 Maret 1974 adalah buah perkawinan pasangan Purnawirawan H.Umar Umasangaji dan Sitti Zawiahtul Hakimah. Pendidikan tinggi diawali tahun 1992 pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Univ. Pattimura Ambon melalui Program PMDK (Penelusuran Minat Bakat dan Kemampuan). Gelar Sarjana Ilmu Kelautan diraihnya 4 tahun kemudian dan mulai bekerja pada Loka Budidaya Laut Ambon. Pada tahun 1998 bekerja sebagai tenaga lepas pada PT. ASDP (Angkutan Sungai Danau dan Penyeberangan) Cabang Ambon hingga pada tahun 2000 diangkat sebagai staf edukatif pada Univ. Khairun, Ternate. Pada tahun 2003 hingga kini bekerja sebagai staf edukatif di Universitas yang sama setelah diangkat menjadi Pegawai Negeri Sipil. Pada tahun 2002 melalui Beasiswa (BPPS Dikti) penulis berkesempatan mengikuti Pendidikan Pascasarjana (S2) pada Prog. Studi Ilmu Kelautan IPB dan memilih minat Oseanografi Fisik. Selama mengikuti pendidikan di IPB penulis juga aktif dalam berbagai kegiatan pelatihan dan seminar-seminar Kelautan baik sebagai peserta maupun pembicara antara lain seminar ISOI (Ikatan Sarjana Oseanologi Indonesia) yang diselenggarakan di Jakarta, Bandung dan Denpasar. Karya ilmiah yang telah diterbitkan oleh Jurnal Segara (BRKP DKP) Jakarta adalah Karakteristik Massa Air di Selat Lifamatola pada Musim Barat. Sebagai partisipan pada Program Pemantauan Arus Lintas Indonesia yang merupakan kerjasama 5 negara (Indonesia, Australia, USA, Perancis dan Belanda) melalui Ekspedisi INSTANT (International Nusantara Stratification and Transport) dari tahun 2003 - sekarang. Pada tahun 2006 tergabung dalam Tim Ahli Revitalisasi Sumber Daya Pesisir dan Lautan di Provinsi Maluku Utara. Selain itu penulis juga aktif dalam kegiatan penyelaman (Diving) di bawah naungan Jakarta Underwater Scuba Society (JaUWS) yang bermarkas di Senayan, Jakarta.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Kerangka Pemikiran... 3 Perumusan dan Pendekatan Masalah... 4 Tujuan dan Manfaat Penelitian... 5 Hipotesis... 7 TINJAUAN PUSTAKA... 8 Arus Lintas Indonesia (Indonesian Throughflow)... 8 Variabilitas Arus Lintas Indonesia... 12 Transpor Arlindo... 13 Fluktuasi Lapisan Termoklin di Selat Makassar... 15 Respon Arlindo terhadap ENSO... 16 METODE PENELITIAN... 18 Lokasi dan waktu Penelitian... 18 Metode Pengukuran... 18 Pengukuran Arus (Mooring ADCP)... 18 Pengukuran CTD... 21 Pengolahan dan Analisis Data... 21 Analisa Time Series (Time Series Analysis)... 21 Pembuatan Grafik Stickplot Arah dan Kecepatan Arus... 22 Perhitungan Volume Transpor Nyata... 23 Perhitungan Arus Geostropik... 24 Perhitungan Lapisan termoklin... 25 HASIL DAN PEMBAHASAN... 28 Pola Arus Tiap Lapisan Kedalaman di Selat Makassar... 28 Fluktuasi Arus dalam Ranah Waktu di Lokasi Mooring Stasiun 1... 28 Fluktuasi Arus dalam Ranah Waktu di Lokasi Mooring Stasiun 2... 34 Fluktuasi Arus dalam Ranah Frekuensi Arus di Selat Makassar... 40 Spektrum Densitas Energi Arus... 40 Transpor Massa Air yang Melintasi Selat Makassar... 47 Kecepatan Arus Geostropik dan Volume Transpor... 49 Fluktuasi Lapisan Termoklin akibat Transpor Arlindo... 58 KESIMPULAN DAN SARAN... 64 DAFTAR PUSTAKA... 66 LAMPIRAN... 71.
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Periode dan densitas energi dari fluktuasi arus yang dominan di Selat Makassar dari Desember 1996 Februari 1998... 41 Tabel 2. Volume transpor massa air yang melintasi Selat Makassar... 48 Tabel 3. Lapisan termoklin pada Musim Timur di Selat Makassar (data bulan Agustus 1993)... 60 Tabel 4. Lapisan termoklin pada Musim Barat di Selat Makassar (data bulan Februari 1994)... 61 Tabel 5. Lapisan termoklin pada Musim Barat di Selat Makassar (data bulan November 1996)... 61 Tabel 6. Lapisan termoklin pada Musim Barat di Selat Makassar (data bulan Februari 1998)... 61
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Diagram alir kerangka pemikiran dan perumusan masalah...4 Gambar 2. Edaran raya massa air dunia (The great conveyor belt)...9 Gambar 3. Lintasan Arus Lintas Indonesia (Arlindo)...10 Gambar 4. Arah transpor Arlindo tiap lapisan kedalaman...15 Gambar 5. a. Peta lokasi CTD 1993, 1994, 1996, 1998 (analisis arus geostropik)...19 b. Peta lokasi Mooring ADCP...19 Gambar 6. Peta lokasi CTD (analisa lapisan termoklin)...20 Gambar 7. Sketsa mooring dan posisi lapisan kedalaman Andeera...23 Gambar 8. Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Desember 1996 Februari 1997 di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 1)...29 Gambar 9. Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Juni - Agustus 1997 di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 1)...30 Gambar 10. Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Desember 1997 - Februari 1998 di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 1)...30 Gambar 11 Indeks Osilasi Selatan (Southern Oscillation Index) tahun 1991-1999...31 Gambar 12 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Desember 1996 Februari 1997 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...32 Gambar 13 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 350 meter Bulan Mei dan Juni 1997 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena propagasi dari Gelombang Kelvin...33 Gambar 14 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Juni 1997 Agustus 1997 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...33 Gambar 15 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Desember 1997 Februari 1998 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...34
Gambar 16 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Desember 1996 Februari 1997 (Musim Barat, fase La-Nina) di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 2)...35 Gambar 17 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Juni 1997 Agustus1997 (Musim Timur) di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 2)...36 Gambar 18 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus pada Bulan Desember 1997 Februari 1998 (Musim Timur) di lapisan kedalaman 350 meter (stasiun 2)...36 Gambar 19 Grafik stickplot kecepatan dan arah arus pada bulan Mei dan Juni 1997 dimana terjadi penyimpangan (reversal) arah arus ke utara dan barat laut yang diduga karena propagasi Gelombang Kelvin...38 Gambar 20 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Desember 1996 Februari 1997 yang memperlihatkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...38 Gambar 21 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Juni 1997 Agustus 1997 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...39 Gambar 22 Grafik stickplot arah dan kecepatan arus di lapisan kedalaman 1500 meter Bulan Desember 1997 Februari 1998 yang menunjukkan arah arus mengalami penyimpangan (reversal) yang diduga karena gerakan kompensasi terhadap kontinuitas pada kanal yang sempit...39 Gambar 23 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 205 m stasiun 1 yang telah ditapis 50 jam.......43 Gambar 24 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 255 m stasiun 1 yang telah ditapis 50 jam.......44 Gambar 25 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 355 m stasiun 1 yang telah ditapis 50 jam.......44 Gambar 26 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 200 m stasiun 2 yang telah ditapis 50 jam.......46 Gambar 27 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 250 m stasiun 2 yang telah ditapis 50 jam.......45 Gambar 28 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 350 m stasiun 2 yang telah ditapis 50 jam.......46 Gambar 29 Spektrum densitas energi arus pada lapisan kedalaman 1500 m stasiun 2 yang telah ditapis 50 jam.......46
Gambar 30. Sebaran melintang sigma-t dan anomali kedalaman dinamik transek 1 Agustus 1993...52 Gambar 31. Sebaran melintang sigma-t dan anomali kedalaman dinamik transek 2 Agustus 1993...52 Gambar 32. Sebaran melintang sigma-t dan anomali kedalaman dinamik transek 1 Februari 1994...... 53 Gambar 33. Sebaran melintang sigma-t dan anomali kedalaman dinamik transek 2 Februari 1994... 53 Gambar 35. Kecepatan arus geostropik transek 1 pada bulan Agustus 1993..55 Gambar 36. Kecepatan arus geostropik transek 2 pada bulan Agustus 1993..56 Gambar 37. Kecepatan arus geostropik transek 1 pada bulan Februari 1994. 57 Gambar 38. Kecepatan arus geostropik transek 2 pada bulan Februari 1994.57 Gambar 39. Fluktuasi lapisan termoklin sepanjang Selat Makassar dari tahun 1993 1998....62 Gambar 40. Grafik fluktuasi lapisan termoklin sepanjang Selat Makassar (1993 1998)....63
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Sketsa mooring Aanderaa di Selat Makassar........ 71 Lampiran 2 CTD (Conductivity Temperature and Depth) dan Spesifikasinya... 72 Lampiran 3 Grafik stickplot kekuatan dan arah arus tiap lapisan kedalaman di stasiun 1 selat Makassar... 73 Lampiran 4 Grafik stickplot kekuatan dan arah arus tiap lapisan kedalaman di stasiun 2 selat Makassar... 79 Lampiran 5 Tabel periodesitas spektrum energi arus pada tiap lapisan Kedalaman pada stasiun 1... 87 Lampiran 6 Tabel periodesitas spektrum energi arus pada tiap lapisan Kedalaman pada stasiun 2... 90 Lampiran 7 Data Southern Oscillation Index (SOI).. 94