Satelit Altimetri dan Pengembangan Aplikasinya Di
advertisement
Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ SATELIT ALTIMETRI DAN APLIKASINYA DALAM BIDANG KELAUTAN Eko Yuli Handoko Program Studi Teknik Geodesi, FTSP-ITS [email protected] Abstrak Satelit altimetri merupakan suatu teknologi penginderaan jauh dalam pemantauan fenomena dan dinamika lautan secara global dan telah banyak aplikasi satelit altimetri dalam penelitian dinamika lautan, seperti arus, mean sea level, sea level change, eddies, El-Nino, dan kajian lainnya. Diharapkan dengan adanya informasi yang diberikan satelit altimetri, kajian terhadap keilmuan yang terkait dengan kelautan akan semakin berkembang. Kata kunci: altimetri, aplikasi, kelautan I. Pendahuluan Struktur bumi terdiri dari lapisan litosfer, hidrosfer dan lapisan atmosfer. Lapisan litosfer adalah suatu lapisan yang berupa selaput padat yang terdiri dari batuan, lapisab hidrosfer adalah lapisan air yang menutupi di sekitar lapisan litorfer dan bahkan meresap di dalamnya, sedangkan lapisan atmosfer adalah lapisan yang menyelubungi seluruh litosfer dan hidrosfer. Permukaan bumi yang luas terdiri dari hampir 1/3 daratan dan 2/3 lautan. Dengan luasan yang meliputi 2/3 dari luas bumi maka perlu adanya upaya-upaya untuk menggali dan memanfaatkan sumber daya alam yang terkandung di dalamnya. Planet bumi yang selalu berubah secara global merupakan suatu fenomena. Lautan dan interaksi dengan atmosfer dan biosfer memainkan peranan penting dalam sistem perubahan bumi. Pengetahuan mengenai aspek global dari sirkulasi lautan masih sangat kurang. Hal ini dikarenakan sulitnya pengambilan atau pengamatan data lautan dimana fluktuasi yang sering terjadi demikikan cepat dan besar baik secara spasial maupun temporar. Perlu dilakukan pengembangan keilmuan yang terkait dengan lautan, seperti geofisika, oseanografi, meteorologi, geodesi, geologi dan kajian ilmu lainnya. Sistem satelit merupakan salah satu pemecahan permasalahan untuk mendapatkan data yang dibutuhkan untuk mempelajari fenomena lautan secara global. Maka dilunculkan beberapa satelit yang sesuai dengan tujuan mempelajari dinamika lautan yaitu satelit altimetri. Satelit Altimetri mulai berkembang sejak tahun 1973, saat diluncurkannya Satelit Altimetri yang pertama yaitu Satelit Skylab oleh NASA. Satelit altimetri pada prinsipnya mempunyai tujuan untuk memahami secara lebih mendalam sistem iklim global serta peran yang dimainkan oleh lautan di dalamnya, yang kemudian dijabarkan sebagai berikut : “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 137 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ • • • Mengamati sirkulasi lautan secara global Memantau volume dari lempengan es kutub Mengamati perubahan muka laut ratarata secara global Sejak peluncuran Skylab pada tahun 1973, hingga saat ini beberapa satelit altimetri telah diluncurkan dengan misi-misi tertentu. Seperti yang ditunjukan pada tabel 1 Dengan kemampuannya untuk mengamati topografi dan dinamika dari permukaan laut secara kontinyu, maka satelit altimetri tidak hanya bermanfaat untuk pemantauan perubahan muka laut rata-rata (mean sea level) secara global, tetapi juga akan bermanfaat untuk beberapa aplikasi geodetik dan oseanografi lainnya seperti : • Penentuan topografi permukaan laut (Sea Surface Topographic) • Penentuan topografi permukaan es • Penentuan geoid di wilayah lautan • Penentuan karateristik arus dan eddies • Penentuan tinggi dan panjang gelombang • Studi pasang surut di lepas pantai • Penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut • Penentuan batas wilayah laut dan es • Studi fenomena El nino • Unifikasi datum tinggi antar pulau II. Prinsip Satelit Altimetri Konsep dasar dari satelit altimetri, yaitu mengukur jarak R dari satelit ke permukaan laut (Fu & Cazenave, 2001). Satelit Altimetri mengirim sinyal gelombang pendek yang kuat ke permukaan laut. Sinyal tersebut mengenai permukaan laut yang kemudian dipantulkan kembali ke penerima sinyal pada satelit altimetri. Satelit altimetri juga dilengkapi dengan pencatat waktu yang sangat teliti. Jarak R dari satelit ke permukaan laut diestimasi dari perjalanan sinyal dan waktu tempuh dapat ditunjukan dengan persamaan berikut : R = Rˆ − ∑ ∆R j j (1) dimana : c.t jarak yang dihitung dengan Rˆ = 2 mengabaikan refraksi pada kecepatan cahaya ∆R j , j = 1,....... adalah koreksi yang terdiri dari beberapa komponen refraksi atmosfer dan bias permukaan laut Jika H merupakan tinggi satelit terhadap bidang referensi ellipsoida, dan R merupakan jarak antara muka laut dan satelit, maka h merupakan perbedaan muka laut dengan bidang referensi ellipsoida. (gambar 2) h= H −R h = H − Rˆ + ∑ ∆R j (2) j Penentuan ketelitan dari tinggi orbit H merupakan bagian dari penentuan tinggi muka laut h. Tentu saja, kemajuan dalam menentukan ketelitian dari orbit akan meningkatkan ketelitan dari hasil pengamatan satelit altimetri. Estimasi ketelitian R dan H belum cukup untuk aplikasi yang terkati dengan oseanografi. Tinggi muka laut h pada persamaan (2) masih merupakan tinggi terhadap permukaan bidang referensi ellipsoida yang dipengaruhi oleh efek geofisika. Efek geofisika dari arus laut geostropik merupakan kajian yang menarik “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 138 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ dalam aplikasi oseanografi. Tinggi muka laut (sea-surface height) h dipengaruhi oleh undulasi geoid terhadap bidang ellipsoida hg, variasi tinggi pasang surut hT dan pengaruh permukaan laut terhadap tekanan atmosfer ha. Pengaruh tersebut harus dimodelkan dan dihilangkan dari h dalam rangka untuk menyelidiki pengaruh arus geostropik pada tinggi muka laut. Tinggi muka laut dinamik dapat diestimasi menggunakan persamaan berikut : hd = h − h g − hT − ha hd = H − R + ∑ ∆R j − hg − hτ − ha (3) j Altimeter yang di tempatkan pada satelit mempunyai frekuensi tertentu yang dipancarkan ke permukaan laut. Pemancaran gelombang elektronik dilakukan dengan memancarkan pulsa demi pulsa. Lama waktu pemancaran disebut lebar pulsa (pulse-width). Pulsa yang dikirimkan oleh satelit mempunyai sudut pancaran tertentu yang disebut lebar berkas pancaran (beam width). Lebar pulsa dan lebar berkas pancaran ini akan menentukan besarnya jejak (footprint) yaitu daerah yang tercakup pada permukaan laut (gambar 3) III. Aplikasi Satelit Altimeter Beberapa aplikasi penggunaaan data altimetry yang terkait dengan kajian kelautan (Abidin, 2001; Basith, 2001; Fu & Cazenave,2001; Naeije, M. et.al., 2002) : Penentuan Pasang surut, Sea surface height , arus permukaan. Route/jalur pelayaran. Dengan informasi sea level anomalies dan wave climate dapat mengoptimasikan jalur pelayaran dari suatu tempat ke tempat lain yang melewati lautan yang luas. Operasi militer di laut. Dengan bantuan altimetry akan memberikan hasil lebih baik dalam prediksi cuaca di lautan yang memungkinkan terjadinya mesoscale. Hal ini berguna untuk menentukan kondisi di dalam laut, terutama untuk jalur kapal selam. Industri lepas pantai. Informasi waktu sekarang dan waktu yang akan datang di lautan merupakan kondisi yang penting dalam ekplorasi lepas pantai terutama industri minyak dan gas. deteksi jalur buangan limbah. Kondisi angin dan arus sebagai indikator arah penyebaran buangan limbah yang dapat menjadi penyebab pencemaran laut. Seperti tumpahan minyak. Deteksi penyebaran biota laut. Dengan memetakan variasi dan penyebaran mesoscale, termasuk siklon, dan antisiklon, dapat menditeksi penyebaran dan perpindahan spesies biota laut tertentu. Industri perikanan. Ikan biasanya terdapat pada permukaan laut yang dapat didetksi dengan altimetri. Terintegrasi dengan GIS yang berisi data batimetri, temperatur, pasang surut cuaca, dan kondisi laut lainnya, dapat di prediksi pola penyebaran ikan di laut. Prediksi topan di laut. Dengan mengetahui keadaan cuaca, pengukuran muka laut, dan didukung data atmosfer, altimetri dapat mengetahui perubahanperubahan yang terjadi pada pola arus, gelombang, dan perubahan lainnya yang dapat diprediksi sebagai gejala topan di laut. Gejela El-Nino dan variasi iklim global. “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 139 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ IV. Kemungkinan Indonesia Penerapan di Indonesia merupakan negara kepulauan yang membentang dari barat ke timur sepanjang ± 5152 lm, dari utara ke salatan sepanjang ± 1170 km. Karena 70% dari wilayah Indonesia adalah lautan tempat bertemunya lempeng-lempeng tektonik yang mempunyai dinamika air laut dan veriasi topografi baik di daratan maupun di dasar laut, maka hal ini menjadikan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang menarik untuk melakukan studi-studi di bidang geodesi, oseanograafi maupun geofisika (Khafid, 1988 dalam Basith, 2001). Selain itu, Bakosurtanal telah memiliki sekitar 53 stasion pasang surut baik manual maupun digital yang tersebar di seluruh pelabuah dan pantai di Indonesia. Data pengamatan pasang surut ini digabungkan dengan data satelit altimetri sehingga informasi yang didapat akan lebih berguna dan tepat. VI. Daftar Pustaka Abidin, H.Z. 2001. Geodesi Satelit. PT. Pradnya Paramita, Jakarta Basith, A. 2001. Model pemrosesan data satelit altimetri Topex/Poseidon untuk analisis harmonik pasut. Thesis Magister. Program Studi Oseanografi dan Saint Atmosfer. Pascasarjana ITB, Bandung Fu,l.l. and A. Cazenave. 2001. Satellite Altimetry and Earth Sciences-Handbook of Technique and Application. International Geophysics series. Academic Press, San Diego. Naeije, M., E. Doornbos, L. Mathers, R. Scharroo, E. Scharama, P. Visser. 2002. Radar Altimeter Database System. Final Report. DEOS/TUDelft. Netherlands Dengan keadaan ini bahwa penggunaan satelit di Indonesia dapat dikembangkan lebih lanjut melihat keadaan Indonesia yang sebagian besar wilayah laut. Tentunya penelitian kelautan tentang arus, penentuan datum berdasarkan muka laut, cuaca, dan aspek lainnya dapat diteliti lebih lanjut dan berkembang. V. Penutup Kemajuan teknologi penginderaan jauh, terutapa dengan adanya satelit altimetri dapat menjadikan kajian keilmuan tentang kelautan di Indonesia menjadi berkembang dan aplikasiaplikasi yang ada dapat berguna bagi masyarakat banyak mengingat wilayah Indonesia yang mempunyai wilayah lautan yang luas. “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 140 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ Gambar 1. Perubahan muka laut global hasil pengamatan satelit TOPEX/Poseidon Tabel 1. Misi-misi Satelit Altimetri (SRSRA, 2001 dalam Abidin, 2001) Misi Skylab GEOS-2 Seasat Geosat ERS-1 TOPEX /Poseidon ERS-2 Geosat Tahun/Instansi 1973-1974 NASA 1975-1978 / NASA 1978 NASA 1985-1989 US Navy 1991-kini ESA 1992-kini NASA & CNES 1995-kini ESA 1996-kini / Tujuan Pembuktian untuk pertama kali konsep pengukuran radar altimeter dari satelit Mengumpulkan data untuk meningkatkan kualitas parameter geodetic dan geofisik yang diperoleh sebelumnya Didesain untuk memberikan data ukuran dari tinggi gelombang, topografi lautan global, dan geoid lautan Satelit oseanografik militer yang didesai untuk pemetaan presisi dan detail dari geoid di wilayah lautan Didesain untuk analisa muka laut rata-rata dan geoid lautan Eksperimen topografi lautan untuk mengukur dan memetakan muka laut pada dua frekuensi 5.3 dan 13.6 GHz, untuk meningkatkan pengetahuan tentang sirkulasi lautan berskala luas Didesain untuk analisa muka laut rata-rata dan geoid lautan Untuk memperoleh pengamatan lautan secara kontinyu, “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 141 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ followon US Navy dan secara khusus untuk mengukur topografi dinamik dari arus batas barat serta rings dan eddies-nya, untuk memperoleh ata tinggi muka laut untuk model-model numeric, serta memetakan pergerakan El nino di lauatan pasifik di daerah ekuator Gambar 2. Prinsip Dasar Pengukuran Satelit Altimetri (Fu & Cazenave, 2001) “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 142 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ Tabel 2. Ketelitan Satelit TOPEX/POSEIDON Gambar 3. Satelit TOPEX/POSEIDON “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 143 Pertemuan Ilmiah Tahunan I Teknik Geodesi - ITS, Surabaya, 13 Oktober 2004 ______________________________________________________________________________________________________________ Gambar.4 Jalur lintasan Satelit Altimetry TOPEX/POSEIDON “Kadaster Laut Dalam Perspektif Pemetaan Batas Pantai dan Laut Terkait dengan Perundangan Otonomi Daerah” 144
