3. metodologi penelitian

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 km2 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.
bentuk grafik bersama dengan nilai
Hasil
divisualisasikan dalam
. Dimana :
adalah rata-rata dari nilai data
dan
adalah koefisien fourier
adalah perkalian integer dari frekuensi fundamental