Deskripsi Oseanografi Fisika

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengetahuan tentang oseanografi fisika sangat diperlukan untuk mengetahui
sifat-sifat fisik air laut dan manfaatnya bagi kehidupan. Pengetahuan secara mendalam
tentang oseanografi fisika dapat kita peroleh dari banyak sumber, salah satunya adalah
yang tercantum dalam buku yang berjudul Descriptive Physical Oceanography
karangan Lynne D Talley, George L Pickard, William J Emery dan James H Swift.
Materi yang terdapat dalam buku tersebut dapat menambah wawasan bagi
mahasiswa khususnya program studi ilmu kelautan. Banyak sekali manfaat yang
diperoleh dalam mempelajari oseanigrafi fisika antara lain adalah untuk mengetahui
gejala pemanasan global (global warming) yang saat ini sedang melanda dunia dan
mempengaruhi berbagai factor lingkungan laut termasuk peningkatan duduk tengah
(sea level rise), suhu air laut, dampak terhadap terumbu karang dan kehidupan laut
lainnya.
Hidrodinamika merupakan salah satu parameter laut yang merupakan
keseluruhan bagian dari komponen oseanografi fisika yang mengadakan interaksi atau
saling mempengaruhi satu sama lain dan cukup kompleks. Beberapa materi yang harus
dipelajari dalam deskripsi oseanografi fisika adalah zaman, pergantian waktu dan jarak
edar laut dan sifat optik air laut. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai dua pokok
bahasan tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah zaman, pergantian waktu dan jarak edar dari air laut?
2. Apa yang dimaksud dengan sifat optik air laut?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk pemenuhan nilai dari mata
kuliah oseanografi fisika dan menambah wawasan tentang deskripsi oseanografi fisika
secara detail dan terperinci.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Proses Pembentukan Laut dan Sifat Kimia Air Laut
Kita menyadari bahwa terjadinya sesuatu secara ilmiah tentu melalui suatu
proses dan proses itu bersifat sebagai historis atau sejarah. Untuk dapat
mengungkapkan sejarah tersebut secara kronologis dan ilmiah tentunya harus
ditunjang dengan adanya hipotesis dan bukti-bukti yang relevan dan akurat. Dari
hipotesis itulah timbul beberapa teori yang menceritakan tentang sejarah terjadinya
laut. Hipotesis tersebut mengatakan bahwa semua daratan di dunia pada awalnya
menjadi satu kontinen yang dinamakan Pangea yang dikelilingi laut Tethys. Salah
satu teori yang umum dikenal dan diikuti oleh para pakar kelautan adalah teori
Wegener atau disebut sebagai Teori Gerakan Kontinen. Teori ini mengatakan
bahwa Pangaea mengalami gerakan kontinen (gerak orogenetik) dan terpecah
menjadi beberapa benua seperti yang kita lihat sekarang (Wibisono, 2011).
Pangaea adalah benua purba yang terdiri dari Eurasia, Afrika, Amerika
Selatan, India, Australia dan Antartika yang kesemuanya menjadi satu kesatuan
daratan yang terbentuk pada kurang lebih 225 juta tahun yang lalu. Salah satu bukti
bahwa pada zaman dahulu Afrika meyatu dengan Eurasia adalah ditemukannya
jajaran pegunungan bawah laut di kawasan Laut Tengah (Suryono, 2010).
Gerakan kontinen dari bumi dimulai dari 200 juta tahun yang lalu dengan
adanya gerakan split dari blok Amerika Selatan lepas dari Antartika dan juga lepas
dari benua Afrika bagian barat menuju kea rah barat hingga terbentuk Laut Atlantik
bagian selatan. Sementara itu blok India bergerak
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Zaman, Pergantian Waktu dan Jarak Edar
Perkiraan zaman dan kecepatan perubahan lautan berhubungan dengan
pemahaman keseluruhan distribusi dari temperatur dan salinitas di laut, penambahan
kecepatan dari nutrient di lapisan permukaan dan pertukaran gas diantara atmsofer dan
lautan. Waktu pemakaian air laut adalah waktu sejak paket air memenuhi lapisan
permukaan laut dalam interaksinya dengan atmosfer.
Kecepatan pembentukan laut adalah pengangkutan air menjadi lembaran
formasi permukaan dan pergerakan menuju bagian dalam laut. Turnover time adalah
jumlah waktu yang diperlukan untuk mengisi tempat penampung air, seperti bagian
dalam laut dan lapisan-lapisan kolom air. Residence time adalah waktu yang
dibutuhkan partikel-partikel air laut untuk tenggelam kedalam dasar laut.
Umur dari air dapat ditentukan menggunakan tracers. Tracers pasif secara
biologic lebih maju dibadingkan tracers aktif. Pengetahuan manusia tentang tracers
sementara waktu digunakan untuk menghitung sejarah atmosfer yang berguna untuk
menganalisis lapisan permukaan laut dan membuka bagian ventilasi di dasar laut.
Bagian dari tracers yang rasio konsentrasinya berubah seiring waktu dapat
digunakan untuk menentukan kisaran waktu suatu senyawa, termasuk didalamnya yaitu
intensitas dari senyawa CFCs yang semakin bertambah akibat adanya pencemaran.
Untuk dasar lautan, dimana temperature suhunya lebih rendah dapat digunakan oleh
manusia untuk menentukan waktu tracers dan dapat juga menjadi cara alternatif untuk
memperkirakan umur dari air laut, tracers alam seperti oksigen, nutrient dan karbon
yang sangat penting peranannya dalam air laut.
Radiokarbon dapat digunakan untuk menentukan waktu sama seperti material
organic daratan. Karbon diproduksi atau dihasilkan di atmosfer oleh sinar kosmik.
3.2 Sifat Optis Air Laut
Sifat optis air sangat berhubungan dengan intensitas matahari. Hal ini berkaitan
dengan besarnya sudut penyinaran yang dibentuk cahaya yang tiba dipermukaan. Cahaya
yang mencapai permukaan bumi dan permukaan perairan terdiri atas cahaya yang langsung
(direct) berasal dari matahari dan cahaya yang disebarkan (diffuse) oleh awan (yang
sebenarnya juga berasal dari cahaya matahari). Penetrasi cahaya kedalam air sangat
dipengaruhi oleh intensitas dan sudut datang cahaya, kondisi permukaan air dan bahanbahan yang terlarut dan tersuspensi di dalam air. Cahaya matahari yang mencapai
permukaan perairan tersebut sebagian diserap dan direfleksikan kembali. Sebagian cahaya
matahari dipantulkan kembali kepermukaan air, dengan intensitas yang bervariasi menurut
sudut datang cahaya dan musim.
Sudut datang cahaya matahari kepermukaan air bervariasi secara harian. Pada sudut
datang tepat 90⁰ (terjadi pada sekitar pkul 12.00), intensitas cahaya matahari yang
dipantulkan sekitar 1,5% - 2,0%. Semakin kecil sudut datang cahaya, semakin banyak
cahaya yang dipantulkan. Sifat optis air sangat berhubungan dengan intensitas matahari.
Sifat optis air dimiliki semakin bervariasi bila besar sudut datang semakin besar. Intensitas
matahari semakin besar maka sifat optis air akan semakin hangat. Kondisi optis dalam air
selain dipengaruhi oleh cahaya matahari juga dipengaruhi oleh berbagai substrat dan benda
lain yang terdapat dalam air. Misalnya oleh plankton yang terlarut dalam air.
Kemampuan sinar matahari pada kondisi cerah dapat diabsorbsi sebanyak 1% pada
kedalaman 100 meter dan untuk perairan yang keruh hanya mencapai kedalaman 10-30
meter dan tiga meter pada perairan estuari. Penetrasi cahaya menjadi rendah apabila
tingginya kandungan partikel tersuspensi di perairan dekat pantai, akibat aktivitas pasang
surut dan juga tingkat kedalaman. Pada kedalaman tertentu, apabila kemampuan intensitas
cahaya dapat melampauinya, akan mempengaruhi produktifitas total dan tumbuhan yang
dominan dalam ekosistem. Dalam hubungannya dengan fotosintesa, intensitas dan panjang
gelombang sangat penting. Bentuk-bentuk yang hidup di laut cenderung menyukai sinarsinar dengan spektrum hijau dan biru. Keadaan ini secara tidak langsung mempengaruhi
daya dukung ekosistem perairan.
Secara vertikal kawasan pelagik dibagi berdasarkan daya tembus cahaya matahari
ke dalam kolom perairan air laut, yaitu :
a. Zona Fotik atau eufotik
merupakan perairan pelagik yang masih mendapatkan cahaya matahari.
Batas bawah zona ini tergantung pada batas kedalaman tembus cahaya, dan
biasanya bervariasi berdasarkan tingkat kejernihan air. Umumnya batas bawah zona
fotik terletak pada kedalaman 100-150 meter. Istilah lain untuk zona fotik adalah
zona epipelagik, merupakan daerah tempat
b. Zona Disfotik
terdapat dibawah zona eufotik dimana cahaya yang ada sudah terlalu redup
untuk mendukung proses fotosintesis, Disebut: Zona Mesopelagis (150-1.000
meter).
c. Zona Afotik
adalah zona yang tidak dapat ditembus cahaya matahari (selalu dalam
kegelapan), yang posisinya terdapat di bawah zona fotik. Afotik dibagi menjadi 3
kedalaman :

Zona Batipelagis antara 150/1.000 – 3.000 meter

Zona Abisal antara 3.000 – 6.000 meter

Zona Hadal sampai > 6.000 meter
Oleh karena itu sifat optis di permukaan air mempengaruhi tingkat hangatnya
lapisan permukaan. Jadi temperatur lapisan permukaan dan interaksi atmosfer dan laut
dipengaruhi oleh sifat optic permukaan laut sendiri. Untuk mengihitung atau mengukur
tingkat kecerahan di suatu perairan laut, maka secchi disk ditenggelamkan di kolom air laut
dari sisi perahu yang langsung mendapat sinar matahari penuh, sementara itu simpulsimpul pada tali yang terentang dihitung sehingga mendapatkan angka dalam satuan meter.
Cara penggunaan secchi disk adalah sebagai berikut :
- dimasukkan kedalam laut secara perlahan-lahan sampai batas tidak tampak
pertama kali
- ditandai tali secchi disk yang berada pada batas permukaan air laut dengan
karet gelang
- dicatat sebagai d1
- dimasukkan kedalam laut hingga tidak tampak dan ditarik secara perlahan
hingga tampak pertama kali
- ditandai tali secchi disk yang berada pada batas permukaan air laut dengan
karet gelang
- dicatat sebagai d2
- dihitung kecerahan dengan rumus
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa selain intensitas cahaya matahari,
kecerahan permukaan juga dipengaruhi oleh plankton-plankton yang hidup melayanglayang di kolom air, salah satunya adalah fitoplankton yang memiliki klorofil yang
menjadi produktivitas primer di lautan. Istilah klorofil berasal dari bahasa Yunani yaitu
chloros artinya hijau dan phyllos artinya daun. Ini diperkenalkan pada tahun 1818, dimana
pigmen tersebut diekstrak dari tumbuhan dengan menggunakan pelarut organik. Klorofil
adalah pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan, alga dan bakteri fotosintetik. Senyawa
ini yang berperan dalam proses fotosintesis tumbuhan dengan menyerap dan mengubah
tenaga cahaya matahari menjadi tenaga kimia. Dengan proses fotosintesis, terdapat 3
fungsi utama dari klorofil yaitu yg pertama memanfaatkan energy matahari, kedua memicu
fiksasi CO2 menjadi karbohidrat dan yang ketiga menyediakan dasar energetik bagi
ekosistem secara keseluruhan.
Klorofil menyebabkan cahaya berubah menjadi radiasi elektromagnetik pada
spektrum kasat mata(visible). Misalnya, cahaya matahari mengandung semua warna
spektrum kasat mata dari merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya
tidak diserap dengan baik secara merata oleh klorofil. Klorofil dapat menampung energi
cahaya yang diserap oleh pigmen cahaya atau pigmen lainnya melali fotosintesisi, sehingga
fotosintesis disebut sebagai pigmen pusat reaksi fotosintesis. Dalam proses fotosintesis
tumbuhan hanya dapat memanfaatkan sinar matahari dengan bentuk panjang gelombang
antara 400 – 700 nm.
Supaya mempermudah memantau lautan yang sangat luas dengan sistem pemetaan
maka digunakan bantuan satelit. Untuk menghubungkan fenomena energi matahari dengan
perkembangan teknologi satelit ini, manusia menciptakan alat optik yang diletakan pada
satelit dan dapat merekam energi matahari yang dipantulkan (reflected) , diserap
(absorbed) maupun di pancarkan (emitted) oleh obyek-obyek di bumi. Sehingga terjadilah
apa yang disebut dengan teknologi inderaja optik (optical remote sensing) yang antara lain
dapat menggunakan wahana satelit sebagai sarananya atau dikenal dengan sebutan satellite
remote sensing. Fenomena yang terjadi di alam pada dasarnya mengacu pada kaidah
bahwa energi matahari yang berinteraksi dengan obyek-obyek di bumi ini berada pada
kisaran gelombang elektromagnetik tertentu.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Lillesand and Kiefer, 1987)
Energi elektromagnetik yang dipantulkan, diserap, dialirkan maupun di pancarkan
ini sifatnya sangat bervariasi tergantung pada karakteristik obyek-obyek di permukaan
bumi tersebut. Keadaan ini menunjukan bahwa setiap obyek dibumi mempunyai spectral
respond (reaksi spektral) yang berbeda. Hal inilah yang dimanfaatkan dalam sistim
inderaja melalui sistim sensor pada satelit yang juga mempunyai spectral sensitivity
(kepekaan terhadap spektral) tertentu sebagai dasar terbentuknya data inderaja. Adapun
karakteristik spektral dari beberapa unsur-unsur utama di permukaan bumi, yaitu
tumbuhan, tanah dan air.
Karakteristik spektral reflektansi tanah, air dan vegetasi (Lillesandand Kiefer, 1987)
Adapun kaitan antara fenomena alam dari gelombang elektromagnetik ini dengan
perikanan pada prinsipnya mengacu pada pangkal dari semua bentuk kehidupan dalam
laut, yaitu aktivitas fotosintetik tumbuhan akuatik. Diantara semua tumbuhan akuatik
fitoplanktonlah yang mengikat sebagian besar energi matahari, dan menjadi dasar (level
pertama) terbentuknya rantai makanan dalam ekosistem bahari, dan sangat penting
keberadaannya bagi semua penghuni habitat bahari. Klorofil yang berwarna hijau inilah
yang pada dasarnya menjadi sumber informasi perikanan laut karena keterkaitannya yang
erat dengan produktivitas primer perikanan, sehingga dapat disimpulkan dimana terdapat
konsentrasi klorofil yang tinggi disitu terdapat juga konsentrasi biota atau ikan laut yang
tinggi. Dalam kaitannya dengan inderaja, klorofil merupakan obyek yang mudah dianalisa
untuk memprediksi potensi perikanan laut karena unsur ini akan menyerap gelombang
tampak mata biru dan memantulkan gelombang tampak mata hijau secara kuat. Sehingga
ketika terjadi peningkatan kandungan klorofil, dapat dilihat adanya peningkatan energi
yang dipantulkan oleh gelombang tampak mata hijau.
Spektral reflektans dari air laut dgn konsentrasi klorofil yang berbeda (Swain and Davis,
1978)
Akan tetapi, fitoplankton atau klorofil umumnya hanya menghuni suatu lapisan air
permukaan yang tipis dimana terdapat cukup cahaya matahari, dan mempunyai suhu yang
relatif homogen. Sedangkan zat hara anorganik yang dibutuhkan fitoplankton untuk
tumbuh dan berkembang biak terletak pada zona fotik yang terdapat jauh dari permukaan
dengan suhu yang berbeda jauh (lebih dingin) dengan suhu permukaan. Sehingga
dibutuhkan suatu mekanisme untuk mengangkat massa air yang kaya akan hara ini ke
permukaan sehingga dapat bercampur dengan massa air permukaan dan dapat
dimanfaatkan oleh fitoplankton untuk tumbuh dan berkembang. Dalam hal ini perpindahan
massa air ke atas (upwelling), arus-arus divergensi dan arus-arus khusus, yang
menyebabkan terjadinya fenomena front dan eddie di laut, dapat memindahkan dan
mencampurkan kedua
massa
yang
tersebut
berbeda
dengan
angin.
penaikan
suhu
bantuan
Upwelling
massa
air
dan kaya nutrien ke
atasnya.
air
kekuatan
merupakan
laut
lapisan
dingin
di
Distribusi klorofil pada perairan Nusa Tenggara Timur
Klorofil menjadi indicator penting mengenai
sirkulasi local (adveksi) dan upwelling. Adveksi dan
upwelling
ini
digunakan
untuk
menggambarkan
sirkulasi regional dan ekosistem di dalamnya. Front
merupakan pertemuan dua massa air yang berbeda
karakteristiknya, misalnya pertemuan antara massa air
laut Jawa yang agak panas dengan massa air Samudera
Hindia yang lebih dingin dan ditandai dengan gradient
suhu permukaan laut yang sangat jelas pada kedua sisi
front. Berikut ini merupakan gambaran dari proses
terjadinya upwelling.
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
a. Turnover time adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk mengisi tempat
penampung air, seperti bagian dalam laut dan lapisan-lapisan kolom air.
b. Residence time adalah waktu yang dibutuhkan partikel-partikel air laut untuk
tenggelam kedalam dasar laut.
c. Sifat optis air laut dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari dan substrat
yang terlarut di dalamnya.
d. Secara vertikal kawasan pelagik dibagi berdasarkan daya tembus cahaya
matahari ke dalam kolom perairan air laut, yaitu : fotik, disfotik, dan afotik.
e. Sifat optis pada permukaan air laut mempengaruhi tingkat suhu di permukaan
air laut.
f. Klorofil merupakan zat hijau daun yang mempengaruhi produktivitas primer di
laut karena salah satu sumbernya adalah fitoplankton yang menjadi awal dari
rantai makanan di laut.
g. Perpindahan massa air ke atas (upwelling), arus-arus divergensi dan arus-arus
khusus, yang menyebabkan terjadinya fenomena front dan eddie di laut, dapat
memindahkan dan mencampurkan kedua massa air yang berbeda suhu tersebut
dengan bantuan kekuatan angin.
4.2. Saran
Seharusnya dalam memberikan literatur acuan materi, disesuaikan dengan
kemampuan mahasiswa sehingga tidak mempersulit pemahaman materi yang sudah
cukup rumit.