Uploaded by rinaldiuchil

Bab 1 Pendahuluan

advertisement
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Laut merupakan 71 peratus daripada
keseluruhan permukaan bumi.
Fenomena ini sangat penting untuk kita fikirkan supaya laut dapat memberi
manfaat kepada kita semua di bumi ini. Oleh itu, penyelidikan secara berterusan
perlu dilakukan untuk kita memperolehi manfaat daripadanya. Hal ini adalah
seiring dengan pembangunan sektor maritim yang menumpukan kepada
penerokaan sumber alam semula jadinya. Terdapat berbagai sumber alam semula
jadi di dalam sektor maritim yang boleh dibangunkan termasuk perikanan, biologi,
geologi, perhubungan laut, petroleum dan lain-lain lagi. Dalam melaksanakan
pembangunan tersebut, penggunaan data geofizik, oseanografi dan meteorologi
laut adalah menjadi satu keperluan penting dan bidang oseanografi merupakan
bidang yang sangat penting dalam kegiatan pembangunan di pinggir pantai
maupun di luar pesisir pantai.
Menurut Webter’s New Collegiate Dictionary (1981): “ Oseanografi
merupakan suatu ilmu yang berhubungan dengan maritim yang merangkumi
aspek-aspek luas, kedalaman, sifat fizik, kimia, biologi dari air laut dan ekploitasi
sumber alam semula jadinya.” Sesuai dengan definisi tersebut, maka oseanografi
dapat dibahagikan kepada:

Oseanografi kimia

Oseanografi fizik

Oseanografi biologi
1-2

Oseanografi geologi
Daripada pembahagian diatas, bahagian yang mempunyai hubungan dengan
ilmu hidrografi adalah oseanografi fizik. Teori yang dipelajari dalam bidang ilmu
oseanografi fizik lebih menitikberatkan pada sifat-sifat air laut dan dinamik air
laut.
Perkara-perkara yang melibatkan sifat-sifat air laut ialah seperti suhu,
kemasinan dan ketumpatannya.
Manakala perkara-perkara yang melibatkan
dinamik air laut ialah bidang oseanografi yang melibatkan daya-daya yang
mempengaruhi terjadinya fluktuasi air laut yang terdiri dari daya utama dan daya
tambahan. Daya-daya utama itu adalah daya jana pasang surut dan daya pasang
surut keseimbangan. Perkara tersebut dapat dijelaskan sebagaimana carta alir 1.1.
Pasang surut merupakan fluktuasi naik dan turunnya permukaan air laut
yang disebabkan oleh dua faktor utama iaitu:

Faktor elemen astronomi, yang melibatkan daya tarikan antara badan
cakerawala terutama bulan dan matahari.

Faktor elemen bukan astronomi, yang melibatkan arus, gelombang,
angin, topografi dasar laut, gempa bumi dan lain-lainnya.
Kerana kedua-dua faktor di atas, maka nilai fluktuasi permukaan air laut selalu
berubah-ubah dan bergantung pada perubahan kedudukan dari badan cakerawala
terhadap tempat melakukan cerapan pasang surut.
Cerapan pasang surut merupakan aktiviti yang penting pada bidang
hidrografi dan oseanografi. Dalam penentuan kedalaman dasar laut, tentunya
memerlukan suatu datum rujukan yang harus ditentukan, disebut datum carta.
Begitu juga dengan pengukuran di darat, yang memerlukan rujukan ketinggian
iaitu aras laut purata. Kedua-dua rujukan tersebut dapat diperolehi dari kajian dan
analisis dari pasang surut air laut.
Dengan demikian jelas bahawa kajian
mengenai pasang surut sangat penting dan perlu difahami agar dapat menyokong
kegiatan kejuruteraan di laut dan darat.
1-3
Berkaitan dengan pasang surut, umumnya bidang tugas yang dilakukan oleh
seorang jurukur hidrografi meliputi:

Cerapan pasang surut

Analisis pasang surut

Ramalan pasang surut
Cerapan pasang surut merupakan aktiviti mencatat tinggi rendah pasang surut
yang terjadi dalam sela waktu tertentu.
Dari data tersebut selanjutnya dapat
digunakan untuk melakukan perhitungan juzuk-juzuk pasang surut, menentukan
jenis pasang surut dan aras laut purata. Hasil analisis pasang surut akan dijadikan
sebagai asas kepada perhitungan ramalan pasang surut, oleh sebab itu jelas
bahawa kejituan ramalan pasang surut sangat bergantung pada kejituan
perhitungan juzuk-juzuk yang dihasilkan oleh analisis pasang surut.
1-4
MARITIM
Oseanografi
Keperluan
Kejuruteraan
Keperluan
Akademik
Oseanografi
Biologi
Oseanografi
Fizik
Oseanografi
Kimia
Ukur
Hidrografi
Sifat-sifat
Air Laut
Daya Utama
Navigasi
Perlunya Cerapan
Pasang Surut
Daya Jana
Pasang Surut
Cerapan Pasang Surut
Perolehi Data Pasang Surut
Kesahihan Data
Analisis Pasang Surut
Juzuk Pasang Surut
Datum Carta






Ramalan
Pasang Surut
Berbagai keperluan
Penentuan jenis pasang surut
Projek kejuruteraan
Navigasi laut
Kajian ilmu pengetahuan
Penyelidikan maritim
Rajah 1.1 : Kepentingan pasang surut pada bidang ilmu marin
Oseanografi
Geologi
Oseanografi
Dinamik
Daya Tambahan
1-5
1.2
Sejarah Singkat Penelitian Pasang Surut
Berdasarkan penemuan sejarah, India adalah negara yang sudah dulu
memulakan untuk melakukan perhitungan pasang surut, ini dibuktikan dengan ada
bangunan ditepi laut meliputi: dok, dermaga dan bangunan lain di daerah
Ahmedabad sejak tahun 2450 sebelum masehi. Dalam hal ini tidak jelas apakah
sudah digunakan perhitungan pasang surut berdasarkan pada pergerakan bulan dan
matahari.
Namun catatan tentang cerapan pasang surut paling kuno telah didapati,
dibuat oleh Tentara Alexander Yang Agung ketika pasukannya menyerbu India
sekitar tahun 325 sebelum masehi. Dalam catatan tersebut pasukan ini sempat
terperanjat melihat penomena pasang surut yang dalam satu hari terjadi dua kali
pasang dan dua kali surut.
Selain daripada itu Aristoteles pada tahun 322 sebelum masehi juga
mengemukakan pendapatnya bahawa ada hubungan antara pasang surut air laut
dengan pergerakan bulan dan matahari. Pada tahun yang kurang lebih sama,
seorang ahli matematik Yunani iaitu Pytheas juga mengamati adanya pasang surut
dua kali dalam sehari, ianya juga orang pertama yang mencatat adanya variasi
tengah bulan daripada pasang surut di daerah Laut Atlantik, serta adanya pasang
surut maksimum yang terjadi dua kali dalam satu bulan iaitu pada saat awal bulan
dan bulan purnama.
Sedangkan tulisan ilmiah yang pertama dikemukan oleh ilmuwan Pliny
Senior yang hidup pada tahun 23-79 sesudah masehi, dalam bukunya yang
terkenal iaitu Natural History, ianya banyak menulis tentang topik hubungan
antara pasang surut dengan kedudukan bulan. Setelah sekian lama baru pada
pertengahan abad 17 muncul teori pasang surut yang lebih ilmiah, terdiri atas 3
teori dasar dimana menjelaskan tentang pasang surut iaitu:
1-6
(i)
Teori Galileo (1564-1642)
Teori yang menyatakan bahawa, pasang surut air laut pada
dasarnya dihasilkan oleh pergerakan bumi pada paksinya dan
edaran bumi mengelilingi matahari.
Kedua gerakan tersebut
mengakibatkan gerakan air laut yang kemudian diubah oleh bentuk
dasar laut, dan akhirnya menghasilkan pasang surut.
(ii)
Teori Descartes (1596-1650)
Ahli filsafat Perancis ini mengemukakan bahawa, ruang dalam
alam semesta dipenuhi oleh materi tidak tampak yang disebut
ether. Ketika bulan bergerak mengelilingi bumi, ianya menekan
ether yang mengakibatkan tekanan pada permukaan laut,
kemudian mendorong air laut sehingga menghasilkan pasang surut.
(iii)
Teori Johan Keppler (1571-1630)
Johan Keppler boleh disebut sebagai orang pertama yang
mengemukakan cadangan bahawa, jizim bulan menghasilkan daya
tarik graviti terhadap air laut dan menariknya ke arah kedudukan
bulan. Daya tarik graviti ini diimbangi oleh daya tarik bumi itu
sendiri terhadap air laut.
Dalam tulisannya antara lain Johan
Keppler mengemukakan bahawa, bila pada suatu jisim misalnya
bumi kehilangan daya tariknya, maka seluruh air laut akan terlontar
ke atas dan memenuhi permukaan bulan.
Kemudian setelah sekian lama, Newton (1642-1727) mengemukakan teori
pasang surut bahawa, matahari dan bulan menjanakan daya di sekeliling bumi,
dengan arah dan besar daya berubah-ubah secara periodik sesuai dengan
kedudukan matahari dan bulan itu terhadap bumi. Daya-daya inilah yang
selanjutnya disebut dengan daya jana pasang surut (generating force). Pada saat
1-7
yang sama ianya juga mengemukakan teori Pasang Surut Keseimbang
(Equilibrium Tide).
Setelah
itu
Bernoulli
(1738)
juga
mengemukan
teori
yang
menyempurnakan teori keseimbangan Newton, disusuli dengan Laplace dengan
menerbitkan buku bertajuk Le Mechanique Caleste, dalam buku tersebut Laplace
menjelaskan teori maupun praktik pembelajaran pasang surut. Teori inilah yang
akhirnya menjadi dasar dari Analisis Harmonik pasang surut.
Pada generasi selanjutnya, banyak para ilmuwan yang mengembangkan
model matematik tentang pasang surut, hingga pada Lord Kelvin dan
disempurnakan oleh oleh Darwin (1883) yang lebih memusatkan penelitian pada
analisis harmonik sampai berhasil menemukan perhitungan praktik dengan banyak
juzuk pasang surut dari data cerapan selama 1 tahun.
Analisis yang
dikembangkan Darwin disebut Kaedah Kuasi Harmonik, kerana ianya
memasukkan dua faktor pembetulan terhadap amplitud dan fasa dari setiap juzuk
pasang surut. Pada kenyataannya Darwin adalah orang pertama yang memberikan
nama dari beberapa juzuk pasang surut yang dikenali hingga kini, iaitu: O1, K1, S2 ,
M2 dan lain sebagainya.
Pada tahun 1921, Doodson mengemukakan hasil penelitiannya terhadap
teori harmonik.
Doodson menjelaskan adanya 400 juzuk pasang surut dan
memberikan kaedah untuk menghitung halaju sudut setiap juzuk pasang surut,
yang saat ini dikenal dengan Bilangan Doodson.
Tahun 1928 ianya juga
memperkenalkan cara yang sangat praktik untuk melakukan analisis pasang surut
dengan tempoh cerapan 15 dan 29 hari, dimana kaedah ini disebut Kaedah
Analisis Admiralti (Admiralty Method of Analysis of Tide), dan pada tahun 1957
juga menghasilkan kaedah untuk menghitung juzuk pasang surut perairan cetek
(Shallow Water Constituents). Dalam hal ini dihasilkan 64 juzuk pasang surut, 36
diantaranya adalah juzuk untuk perairan cetek.
1-8
Peneliti di Liverpool Lennon dan Rossitten (1968) juga mengemukakan
kaedah analisis baru yang dapat menghasilkan 56 juzuk perairan dangkal,
sehingga menghasilkan 116 juzuk pasang surut.
Kaedah ini dikenal dengan
Kaedah Harmonik Terlanjut (Extended Harmonic Method). Pada perkembangan
teori berikutnya adalah Kaedah Gerak Balik (Response Method) yang disampaikan
oleh Cartwright (1968), selain itu Cartwright dan Eden menyampaikan
pembetulan terhadap hasil Cartwright dan Taylor dalam laporan yang bertajuk
Corrected Tables of Tidal Harmonic tahun 1979.
1.3
Definisi Pasang Surut
Sebelum sampai pada teori mengenai pasang surut, pada bahagian ini akan
dijelaskan mengenai definisi pasang surut dan fenomena pasang surut yang sangat
penting guna memberikan pengetahuan awal mengenai teori pasang surut.
Terdapat pelbagai jenis definisi tentang pasang surut, yang hampir
kesemuanya menjelaskan peristiwa naik dan turunnya suatu jisim, Berikut ini
adalah definisi pasang surut, meliputi:
(i)
Pasang surut atmosfera.
Merupakan pasang surut yang disebabkan oleh pergerakan atmosfera
bumi yang diakibatkan oleh wujudnya daya graviti bulan dan
matahari.
(ii)
Pasang surut bumi.
Merupakan pasang surut yang disebabkan oleh gangguan akibat daya
graviti badan cakerawala terhadap permukaan bumi, gangguan ini
sangat kecil dan hampir tidak dapat dilihat secara jelas.
1-9
(iii)
Pasang surut air laut.
Merupakan pasang surut yang disebabkan oleh pergerakan
permukaan air laut dalam arah vertikal disertai gerakan horizontal
jisim air akibat pengaruh daya tarik benda-benda langit, dan gejala
ini mudah dilihat secara visual.
Dalam hal ini makna pasang surut yang telah dikaji ialah pasang surut air
laut.
1.4
Fenomena Pasang Surut
Berasaskan pada definisi pasang surut, dimana merupakan peristiwa naik
turunnya permukaan air laut kerana pengaruh daya tarik benda-benda langit, maka
apabila dipasang alat tolok ukur pasang surut dipelbagai tempat di dunia, dan
dilakukan cerapan terhadapnya setiap 1 jam, kemudian hasil cerapan ini digambar
menjadi graf, akan diperolehi lengkungan berkala.
Pada graf tersebut akan menunjukkan terjadinya air tertinggi setiap 12 jam
25 minit, atau setengah hari sidereus (sidereal day), sedang air terendah akan
terjadi setiap 6 jam 12.5 minit. Hal ini menjelaskan adanya kerterkaitan yang kuat
antara fenomena pasang surut dengan pergerakan bulan di langit. Dalam kes ini,
selama 24 jam akan terjadi dua kali pasang dan dua kali surut, atau disebut pasang
surut separuh harian (semi-diurnal tide). Di tempat lain juga terjadi fenomena lain
iaitu, satu kali air pasang dan satu kali air surut, dan keadaan ini disebut pasang
surut harian (diurnal tide).
Jika dilakukan cerapan pasang surut selama 1 bulan dan cuba dihubungkan
dengan pergerakan bulan, maka akan diperolehi julat terbesar. Julat tersebut
merupakan nilai daripada beza air tertinggi dan air terendah yang terjadi ketika
bulan purnama penuh, ianya disebut sebagai pasang surut perbani (spring tide),
1-10
sedangkan julat terkecil daripadanya disebut pasang surut anak (neap tide),
selengkapnya dapat dijelaskan pada rajah 1.2.
Anak Bulan: Pasang Surut Perbani
Bulan
Bumi
Orbit Bulan Daya Tarikan Graviti
Orbit Bulan
Bumi
Bulan
Matahar
i
Daya Tarikan Graviti
Sukuan Ketiga: Pasang Surut Anak
Matahari
Sukuan Pertama: Pasang Surut Anak
Orbit Bulan
Bumi
Bulan Purnama: Pasang Surut Perbani
Orbit Bulan
Bumi
Matahari
Matahari
Daya Tarikan Graviti
Bulan
Daya Tarikan Graviti
Bulan
Rajah 1.2: Proses terjadinya pasang surut akibat pengaruh pergerakan bulan
mengelilingi bumi
Selain daripada keadaan diatas pada rajah 1.3, semisal bulan berada pada
julat deklinasi 20º utara dan keterlambatan waktu antara tinggi air dengan saat
bulan mencapai zenit diabaikan dimana, kajian hanya pada bumi bahagian utara,
ketika air tertinggi, saat itu akan terjadi pada titik X dan Y, air terendah akan
terjadi di titik A dan A’. Dengan demikian titik-titik yang berada pada garis
paralel latitud 20º utara berturut-turut C air pasang maksimum, D air surut dan E
air pasang tetapi pada masa ini air tidak lagi setinggi paras air di titik C.
Sedangkan pada titik A dan A’ yang berada pada latitud 90º air paling rendah.
Pada titik D mengambil masa yang lebih panjang untuk surut dibandingkan
semasa air naik, hal ini kerana titik D lebih dekat dengan titik E.
1-11
Di katulistiwa, pasang surut separuh harian adalah kekal, pada titik I
adalah air pasang dan pada J, meredian 90º jauh, adalah air surut. Pada titik K,
dengan meredian 180º jauh daripada titik I, ialah pasang sekali lagi dan ketinggian
adalah hampir sama seperti di titik I. Julat bagi pasang surut ini tidaklah sebesar
julat semasa bulan berada pada deklinasi 0º. Pasang surut harian akan selalu lewat
kebelakang kerana, pasang surut menghasilkan daya akibat geseran dan inersia
bagi air.
N
A’
H
G
F
E
X
C
Deklinasi 20O U
D
K
J
BULAN
I
KHATULISTIWA
70O
Y
20O
B
S
A
Rajah 1.3: Pengaruh bulan pada deklinasi 20º
1.5
Aras Laut Min (Mean Sea Level)
Pada pelbagai pengukuran vertikal khasnya pada ukur tanah selalu
menggunakan aras laut min (MSL) sebagai rujukan datum. Aras laut min yang
paling betul adalah diperolehi daripada analisis harmonik yang pada dasarnya
adalah purata fluktuasi air yang dicerap dalam tempoh masa panjang, iaitu selama
18.6 tahun.
1-12
Aras laut min juga merupakan rujukan bagi nilai kosong daripada
gelombang harmonik bagi setiap juzuk pasang surut. Aras laut Min (ALM) di
setiap tempat adalah berbeza, ini disebabkan kerana pelbagai ketumpatan air laut
akibat perubahan suhu dan kadar kemasinan, tekanan atmosfera, angin, penguapan
dan curah hujan. Bagi menghitung ALM hendaknya diambil dari purata tinggi air
dengan cerapan tempoh panjang guna menghilangkan efek astronomi dan
meminimumkan efek gangguan meteorologi.
1.6
Datum Carta
Penentuan datum carta merupakan perkara yang sangat asas dan sangat
penting pada pengukuran batimetri. Datum carta digunakan dalam pemeruman
sebagai rujukan kedalaman titik-titik hasil pemeruman. Dengan adanya datum
carta dapat ditetapkan nilai pembetulan kepada surutan bagi kedalaman hasil
pemeruman. Dengan demikian dapat diperolehi gambaran tentang topografi dasar
laut yang dapat digunakan untuk kepentingan pekerjaan kejuruteraan di laut.
Pengertian datum carta menurut IHO Technical Resolution A5, para III
(1962) yang berbunyi seperti berikut : “Ditetapkan rujukan dari ramalan pasang
surut sama dengan datum carta (rujukan dari pemeruman terturun) dan merupakan
sebuah permukaan yang serendah mungkin, sehingga ketinggian pasang surut
akan jarang sekali lebih rendah dari permukaan ini “. Semasa menentukan datum
carta masalah pertama yang harus diselesaikan adalah penetapan aras laut purata
(MSL). Aras laut purata merupakan permukaan laut purata atau bidang permukaan
laut di mana dianggapnya tidak ada pengaruh pasang surut serta lain-lain
pengaruh seperti meteorologi dan oseanografi. Aras laut purata diperolehi dari
hasil perhitungan data cerapan pasang surut dalam tempoh masa tertentu.
1-13
Penetapan datum carta perlu memperhatikan kedudukan air terendah yang
mungkin terjadi di suatu kawasan kerana datum carta ini seharusnya tidak boleh
lebih tinggi dari air terendah yang mungkin terjadi seperti yang didefinisikan oleh
IHO. Permukaan rujukan ini ditetapkan berdasarkan nilai juzuk-juzuk pasang
surut. Dengan demikian datum carta merupakan fungsi dari aras laut purata dan
juzuk-juzuk pasang surut. Setiap negara mendefinisikan sendiri datum cartanya
berdasarkan juzuk-juzuk yang diperolehi dari analisis pasang surut. Ada berbagai
aturan yang ditetapkan oleh beberapa negara disesuaikan dengan keadaan dari
negara masing-masing, misalnya:
(i)
Perancis
Menggunakan air rendah terendah yang mungkin terjadi (lowest
possible low water) sebagai chart datum. Untuk menentukannya
digunakan formula pendekatan:
CD  Zo  1.2M 2  S 2  K 2 
di mana,
(ii)
Zo
: aras laut purata
M2, S2, K2
: amplitud dari juzuk pasang surut
Peta Admiralti Inggeris
Menggunakan permukaan air rendah pasang surut purnama, dengan
formula:
CD  Zo  M 2  S 2 
di mana,
Zo
: aras laut purata
M2, S2 : amplitud dari juzuk pasang surut
1-14
(iii)
International Hydrographic Organization (IHO)
Mendifinisikan datum carta sebagai berikut:
n
CD  Zo   Ai
i 1
di mana,
(iv)
Zo
: aras laut purata
Ai
: amplitud juzuk pasang surut
n
: jumlah juzuk pasang surut
Indian Spring Low Water
Datum carta yang disyorkan Sir George Darwin bagi perairan
India.
CD  S o  M 2  S 2  K1  O1 
di mana,
Zo
: aras laut min
M2,S2,K1,O1
: amplitud utama juzuk pasang surut harian dan
separuh harian
Tentera Laut Diraja Malaysia (TLDM) menggunakan permukaan Lowest
Astronomical Tide (LAT) dan Jabatan Ukur dan Pemetaan Malaysia (JUPEM)
menggunakan permukaan Indian Spring Low Water (ISLW) sebagai permukaan
yang digunakan untuk datum carta. Datum carta digunakan pula untuk rujukan
ramalan pasang surut, kerana menurut IHO rujukan untuk ramalan pasang surut
sama dengan datum carta.
1-15
1.7
Aras-Aras Laut
Selain daripada penentuan datum carta, perlu juga untuk diketahui
penentuan aras-aras lain yang juga penting untuk diperhatikan. Bila diperhatikan
pada pembangunan pelabuhan, nilai surut falak terendah dan pasang falak
tertinggi sangat diperlukan. Hal tersebut terkait pada pembuatan tinggi dermaga
dan perlu tidaknya dilakukan pendalaman terhadap perairan disekitar pelabuhan.
Rajah 1.4 berikut ini adalah letak dari aras-aras laut. Sedangkan jadual 1.1
menerangkan aras-aras laut yang umum digunakan, jadual 1.2 aras-aras laut yang
berlaku pada pasang surut harian dan jadual 1.3 menujukkan aras-aras laut untuk
pasang surut separuh harian. Dengan menggunkan keterangan pada rajah dan
jadual yang telah dibuat, dapat diperolehi maklumat yang jelas mengenai aras-aras
pasang surut.
Ketinggian tercarta
APFT (HAT)
APPM (MHWS)
APTM (MHHW)
Aras air
Kawasan kering
APRM (MLHW)
APSP (MTL)
ALM (MSL)
APAM (MHWN)
ASAM (MLWN)
ASTM (MHLW)
ASPM (MLWS)
ASRM (MLLW)
ASFT (LAT)
CD
Kedalaman diukur
Rajah 1.4: Aras-aras laut
Kedalaman tercarta
1-16
Jadual 1.1: Aras-aras laut yang berlaku secara umum
Singkatan
Kepanjangan
ASFT
Air Surut Falak Terendah
LAT
Lowest Astronomical Tide
APFT
Air Pasang Falak Tertinggi
HAT
Highest Astronomical Tide
ALM
Aras Laut Min
MSL
Mean Sea Level
APSP
Aras Pasang Surut Purata
MTL
Mean Tide Level
Definisi
Formula
Aras terendah yang dapat
diramalkan
berlaku
di
bawah
keadaan
meteorologi biasa.
 Hanya boleh dihitung
dengan meramalkan aras
pasang surut bagi tempoh
18.6 tahun.
 Aras ttertinggi yang dapat
diramalkan
berlaku
di
bawah
keadaan
meteorologi biasa.
 Hanya boleh dihitung
dengan meramalkan aras
pasang surut bagi tempoh
18.6 tahun.
Aras purata yang dicapai
oleh air laut bagi satu
tempoh masa 18.6 tahun.
Nilai terendah dari
ramalan
pasang
surut 18.6 tahun

Nilai tertinggi dari
ramalan
pasang
surut 18.6 tahun
i 18.6 th
h
i
i 1
18.6th
Aras purata bagi ketinggian
air pasang dan surut bagi
tempoh yang singkat
in
h
i
i 1
n
Jadual 1.2: Aras-aras laut yang berlaku bagi pasang surut harian
Singkatan
Kepanjangan
ASRM
Air Surut Rendah Min
MLLW
Mean Lower Low Water
ASTM
Air Surut Tinggi Min
MHLW
Mean Higher Low Water
APRM
Air Pasang Rendah Min
MLHW
Mean Lower High Water
APTM
Air Pasang Tinggi Min
MHHW
Mean Higher High Water
Definisi
Formula
Purata terendah bagi kedua-dua
air surut harian yang dialami
dalam tempoh masa tertentu
ASRM
Purata tertinggi bagi kedua-dua
air surut harian yang dialami
dalam tempoh masa tertentu
Purata terendah bagi kedua-dua
air pasang harian yang dialami
dalam tempoh tertentu
Purata tertinggi bagi kedua-dua
air pasang harian yang dialami
dalam tempoh tertentu
ASTM
=
Zo-(M2+K1+ O1)
=
Zo-abs(M2-(K1+ O1))
APRM
=
Zo+abs(M2-(K1+ O1))
APTM
Zo+(M2+K1+ O1)
Jadual 1.3: Aras-aras laut yang berlaku bagi pasang surut separuh harian
=
1-17
Singkatan
ASPM
Kepanjangan
Air Surut Perbani Min
MLWS
Mean Low Water Springs
ASAM
Air Surut Anak Min
MLWN
Mean Low Water Neaps
APAM
Air Pasang Anak Min
MHWN
Mean High Water Neaps
Definisi

Purata ketinggian bagi 2 kali
air surut berturutan dalam
tempoh 24 jam di mana julatnya
adalah maksimum
 Juga berlaku ketika bulan
berada di fasa penuh atau fasa
baru
 Purata ketinggian bagi 2 kali
air surut berturutan dalam
tempoh 24 jam di mana julatnya
adalah minimum
 Juga berlaku ketika bulan
berada di sukuan pertama dan
akhir
ASPM

Purata ketinggian bagi 2 kali
air pasang berturutan
dalamtempoh 24 jam di mana
julatnya adalah minimum
Berlaku ketika bulan berada di
sukuan pertama dan akhir
APAM
Purata ketinggian bagi 2 kali
air pasang berturutan dalam
tempoh 24 jam di mana julatnya
adalah maksimum
Berlaku ketika bulan berada di
fasa penuh atau fasa baru
APPM

APPM
Air Pasang Perbani Min
MHWS
Mean
High

Water
Springs

1.8
Formula
=
Zo-(M2+S2)
ASAM
=
Zo-abs(M2-S2)
=
Zo+abs(M2-S2)
=
Zo+(M2+S2)
Jenis-Jenis Pasang Surut
Seperti yang dijelaskan sebelum ini, keperluan navigasi dan perancangan
pembangunan maritim memerlukan ramalan pasang surut, maka bagaimana
ramalan itu dapat dibuat adalah suatu masalah yang harus diselesaikankan. Untuk
melakukan ramalan pasang surut, komponen-komponen pasang surut sangat
diperlukan kerana daripadanya dapat ditentukan perhitungan elevasi pasang surut
dimana data cerapan diukur pada suatu waktu. Disamping itu akan dihasilkan
ramalan pasang surut dimasa hadapan dari analisis pasang surut sebelumnya.
Selanjutnya dari analisis pasang surut ini akan diperolehi informasi tentang sifatsifat pasang surut antaranya: jenis pasang surut, umur pasang surut. Sifat-sifat ini
dapat dijelaskan sebagai berikut:
1-18
(i)
Jenis-Jenis Pasang Surut
Jenis-jenis pasang surut di setiap tempat dipermukaan bumi
tidaklah sama, bergantung pada tempat di mana pasang surut
tersebut terjadi. Hal ini disebabkan ketidaksamaan daya tarik bulan
dan matahari. Menurut Van der Stok, perbandingan antara jumlah
amplitud juzuk diurnal dan semi diurnal dinyatakan oleh angkatap
(F) seperti formula berikut ini:
F
K1  O1
M 2  S2
Menurut Courtier, membahagi jenis pasang surut menjadi 4, iaitu:
1.
0  F  0.25 ………..
pasang surut separuh harian
2.
0.25  F  1.5 ……...
pasang surut bercampur, separuh
harian dominan
3.
1.5  F  3.0 ……….
pasang surut bercampur, harian
dominan
4.
F  3.0 ……………..
pasang surut harian
Dalam bentuk graf dapat digambarkan sebagaimana rajah 1.5.
1-19
Rajah 1.5: Jenis-jenis pasang surut
(ii)
Umur Pasang Surut
Sifat-sifat pasang surut tersebut dapat digunakan sebagai data
kepada projek kejuruteraan dan dapat pula digunakan untuk
mempelajari tabie alam.
Dalam menentukan sifat-sifat pasang
surut diperlukan juzuk-juzuk pasang surut, sehingga lah perlu
dihitung terlebih dahulu juzuk-juzuk tersebut sebelum menentukan
sifat-sifat pasang surut.
Juzuk-juzuk pasang surut tersebut
merupakan komponen-komponen juzuk pasang surut yang dapat
dibahagikan kepada 4 bahagian iaitu:
(i)
Juzuk pasang surut tempoh panjang (Mf,Mm,Msa)
(ii)
Juzuk pasang surut harian (K1, O1, P1)
(iii)
Juzuk pasang surut setengah harian (M2, S2, N2, K2)
1-20
(iv)
Juzuk pasang surut perairan cetek (2SM2, MNS2, MK3, M4,
MS4)
Tiga jenis pertama merupakan juzuk-juzuk pasang surut utama, dan semua
juzuk-juzuk tersebut diperolehi melalui proses analisis pasang surut.
1.9
Analisis Pasang Surut
Seperti yang disampaikan pada awal sub bab ini, bahawa kaedah analisis
pasang surut adalah banyak macam, maka ada baiknya diperkenalkan beberapa
kaedah analisis tersebut untuk menambah pengetahuan dan mengetahui pemikiran
dasar yang berlaku didalamnya. Adapun kaedah-kaedah analisis tersebut adalah
sebagai berikut:
(i)
Kaedah Admiralti
Kaedah Admiralti digunakan untuk analisis tempoh cerapan
pendek yang hanya dapat digunakan untuk perhitungan data
dengan tempoh cerapan 15 atau 29 hari. Hasil dari perhitungan
kaedah ini adalah amplitud dan fasa dari juzuk-juzuk harmonik
pasang surut utama, iaitu: K1, O1, P1, M2, K2, N2, K2, M4, MS4.
Sistem perhitungan menggunakan kaedah ini pada umumnya
dengan model jadual. Dari juzuk-juzuk ini dapat pula ditentukan
aras laut purata hariannya.
Kaedah ini khusus digunakan oleh
Hydrographic Department of The Admiralty sehingga dikenal
sebagai kaedah admiralti.
1-21
(ii)
Kaedah Analisis Spektral
Kajian tentang kaedah analisis harmonik telah dijalankan
bertahun-tahun dan disarankan untuk kegunaan praktik, khususnya
untuk ramalan pasang surut di kawasan pelabuhan. Kaedah ini
mencapai kejayaan besar. Walau bagaimanapun, masalah mulai
timbul bila ada kesan tempatan seperti pengairan cetek, arus,
pertemuan air tawar dan air masin dan lain-lain lagi terhadap
pasang surut pada sesuatu kawasan.
menimbulkan hingar (noise).
Unsur-unsur ini akan
Kesan daripada hingar ini akan
menyebabkan ketidaknormalan pada lengkung siri cerapan. Untuk
menyelesai masalah ini, maka kaedah
analisis spektral
diperkenalkan.
Di
dalam
kaedah
analisis
spektral
data
cerapan
ditransformasikan dalam bentuk susunan terhadap frekuensi. Pada
asasnya hanya menyusun kembali data yang diberikan dalam
bentuk
lain,
iaitu
penyusunan
fungsi
terhadap
frekuensi
menggantikan susunan fungsi terhadap waktu seperti kaedah
analisis harmonik.
Transformasi data cerapan ke dalam bentuk fungsi terhadap
frekuensi dan atau jumlah gelombang dinamakan spektrum.
Spektrum mewakili ketergantungan suatu fungsi pada satu atau
beberapa pemboleh ubah bebas.
Dalam hal ini yang menjadi
pemboleh ubah bebas adalah frekuensi dan atau jumlah
gelombang.
Dalam analisis spektral, dengan adanya pemboleh
ubah bebas (frekuensi dan jumlah gelombang) memberikan
semakan yang baik dan unik sehingga perbandingan antara data
cerapan yang berbeza, hal tersebut menumpu pada nilai yang sama
daripada parameter ini.
Tujuannya adalah untuk memudahkan
proses perhitungan yang akan dilakukan.
1-22
Analisis Spektral dapat menggambarkan suatu model
permukaan laut yang juga dipengaruhi oleh faktor-faktor luar iaitu
faktor-faktor meteorologi seperti tekanan atmosfera, suhu udara,
tekanan angin dan gangguan sungai.
Dalam kaedah analisis
harmonik faktor ini dapat diabaikan, tetapi pada Kaedah analisis
spektral semua bentuk lengkungan siri cerapan dapat digunakan
dalam analisis.
(iii)
Kaedah Analisis Harmonik
Kaedah analisis harmonik merupakan teknik perhitungan
yang sangat sesuai untuk menggambarkan lengkungan dari datadata cerapan pasang surut. Data cerapan pasang surut akan disusun
menjadi aturan fungsi sinus atau kosinus dari suatu fungsi
harmonik.
Pasang surut dipengaruhi oleh daya-daya periodik,
sehinggalah pasang surut dapat digambarkan sebagai fungsi
harmonik. Formula yang digunakan adalah sebagai berikut:
k
h(t )  Zo   f r H r cos((Vg r   r )   r t r  g r )
(1.1)
r 1
Vg adalah parameter pasang surut keseimbangan di greenwich,
sedangkan  dan f adalah faktor astronomi yand biasa disebut
perhitungan nod.
Dengan mengabaikan faktor meteorologi dan astronomi (Vg,  f)
ketinggian pasang surut dapat dinyatakan dengan suatu aturan
fungsi harmonik untuk sejumlah k juzuk pasang surut seperti
persamaan berikut:
1-23
k
k
r 1
r 1
h(t n )  Zo   Ar cos  r t n   Br sin  r t n
(1.2)
di mana,
h(tn) : ketinggian pasang surut merupakan fungsi dari waktu.
Zo : aras laut purata
k
: jumlah juzuk pasang surut
tn
: waktu cerapan setiap jam (-n, -n+1,….,0 ,…., n-1, n)
to merupakan waktu tengah-tengah cerapan.
Salah satu kaedah analisis harmonik ialah menggunakan teknik
pelarasan ganda dua terkecil. Dengan menggunakan kaedah ini,
masalah sela waktu cerapan tidak menjadi masalah lagi dan dapat
dihasilkan amplitud dan fasa dari semua juzuk harmonik yang
diinginkan.
Dengan adanya komputer kaedah ini sangat baik
dibangunkan kerana hitungannya menggunakan data yang banyak.
Data ketinggian pasang surut hasil cerapan akan mendekati nilai
ketinggian pasang surut sebenar bila:
2 
n

tn  n
^
( h( tn )  h( tn ) )2 
minimum
(1.3)
Ini merupakan asas dari kaedah pelarasan ganda dua terkecil.
Keadaan yang memenuhi fungsi  2 minimum adalah:
 2
 2
 2
 0;
 0;
 0; r  1,...., k
Zo
Ar
Br
(1.4)
Dari persamaan diatas menghasilkan 2k +1 persamaan untuk
mendapatkan Zo, Ar dan Br yang merupakan aras laut purata dan
1-24
juzuk-juzuk pasang surut. Selain parameter tersebut perlu juga
dihitung faktor astronomi.
Kelebihan kaedah harmonik menggunakan kaedah pelarasan ganda dua
terkecil dibanding dengan kaedah lain adalah sebagai berikut:

Data dengan tempoh cerapan yang panjang boleh dihitung,
dimana semakin panjang data cerapan juzuk yang
dihasilkan semakin banyak dan teliti.

Kaedah ini masih memungkinkan untuk melakukan
perhitungan data, bila mungkin terjadi jedah ketika
melakukan cerapan.

Kaedah ini juga tidak mengharuskan interval yang sama
untuk data cerapan, akan tetapi data semakin rapat maka
graf lengkungan yang dihasilkan akan semakin mendekati
keadaan sebenar.

Setiap juzuk-juzuk yang dihasilkan dari perhitungan
menggunakan kaedah ini, dapat diketahui kejituannya.
Dengan memperhatikan kelebihan kaedah harmonik menggunakan teknik
pelarasan ganda dua terkecil tersebut, maka kaedah ini sangatlah pantas dan
banyak digunakan oleh pelbagai negara.
1.10
Ramalan Pasang Surut
Perhitungan ramalan pasang surut dilakukan dengan cara membalik pola
perhitungan dari analisis pasang surut.
Parameter yang dihasilkan dari
perhitungan analisis harmonik digunakan untuk meramalkan pasang surut dimasa
hadapan. Parameter yang digunakan meliputi: aras laut purata, halaju, amplitud,
fasa dari setiap juzuk pasang surut. Bila parameter tersebut telah diketahui maka
1-25
graf dari setiap juzuk dapat digambarkan sehingga diperolehi graf pasang surut
yang diramalkan seperti rajah 1.6 berikut ini:
Rajah 1.6: Gelombang harmonik pembentuk gelombang pasang surut
sedangkan nilai-nilai fr, Vgr, μr sebagai nilai pembetulan dihitung
berdasarkan tahun dari ramalan pasang surut yang akan dibuat. Formula yang
digunakan adalah sebagai berikut:
k
h(t )  Zo   f r H r cos((Vg r   r )   r t r  g r )
r 1
di mana,
h(t)
: tinggi air yang diramalkan
Zo
: aras laut min
fr
: faktor pembetulan amplitud
(1.5)
1-26
Hr
: amplitud juzuk pasang surut
vgr
: fasa pasang surut keseimbangan dihitung dari Greenwich
μr
: faktor pembetulan fasa bergantung pada posisi nod
ωr
: halaju juzuk
gr
: susulan fasa pada pasang surut setimbang di Greenwich
tr
: masa cerapan yang bertambah sesuai interval
Download