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 1.2M 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 in 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