1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Indonesia merupakan negara maritim dengan luas perairan laut yang diperkirakan

sebesar 5,1 juta km2dan garis pantai sepanjang 80.791 km (Soeprapto, 2001). Untuk

mengelola kekayaan laut yang sangat besar diperlukan informasi geospasial yang baik,

benar, lengkap dan detail mengenai wilayah laut Indonesia dalam bentuk informasi

kelautan. Dalam kondisi wilayah perairan ini banyak aktivitas masyarakat yang terfokus

pada bidang kelautan seperti perencanaan navigasi, pengembangan wilayah pesisir,

pelayaran atau transportasi barang antar pulau, pembangunan dermaga pelabuhan dan

anjungan lepas pantai, penambangan lepas pantai, dan sebagainya. Aktivitas tersebut

senantiasa menuntut ketersediaan sumberinformasi kelautan.

Salah satu bentuk dari informasi kelautan adalah pasang surut (pasut). Informasi

pasut pada umumnya diperoleh dari stasiun-stasiun pasut yang jumlahnya relatif sedikit

dan umumnya terletak di pelabuhan-pelabuhan. Data pasut di Indonesia disediakan oleh

dua instansi pemerintah yaitu BIG (Badan Informasi Geospasial) dan DISHIDROS

(Dinas Hidro-Oseanogtafi) TNI-AL. Jumlah total stasitun pasut di Indonesia baik yang

dioperasikan oleh BIG, UHSLC (University of Hawaii Sea Level Center) dan GITEWS

(German Indonesia Tsunami Early Warning System) adalah sebanyak 115 stasiun.

Jumlah ini relatif sangat kecil bila dibandingkan panjang garis pantai Indonesia. Oleh

karena kecilnya rasio antara jumlah stasiun pasut dan panjang garis pantai Indonesia

(1:856), diperlukan cara lain untuk mendapatkan data pasut. Salah satu alternatif untuk

mendapatkan data pasut adalah menggunakan model pasut global yang dapat

memodelkan pasut di lokasi manapun di perairan laut dunia. Hal yang dapat ditampilkan

melalui suatu modelpasut adalah nilai amplitudo serta nilai fase pasang surut pada lokasi

perairan laut manapun. Dari nilai fase dan amplitudo, dapat dilakukan penggambaran

peta cotidal chart, yaitu peta yang menggambarkan garis-garis dengan fase dan atau

2

amplitudo yang sama. Selain itu, dengan modelpasut dapat pula dilakukan prediksi

pasang surut laut untuk waktu yang akan datang berupa nilai elevasi muka laut pada

lokasi dan waktu yang ditentukan.

Salah satu model pasut yang tersedia adalah model pasut global yang

dikembangkan pada tahun 2003 oleh Oregon State University (OSU), Amerika Serikat,

yaitumodelpasutglobal TPXO 7.1. TPXO adalah salah satu model pasut hasil asimilasi

data pasut (konvensional, satelit altimetri T/P dan Jason) dan model hidrodinamika.

Model pasut ini termasuk model inversi yang dikenal dengan OTIS (OSU Tidal

Inversion Software). TPXO 7.1 merupakan model pasut global versi terbaru yang

dihasilkan menggunakan teknik hitung kuadrat terkecil terhadap persamaan pasut

Laplace dikombinasikan dengan data pasut T/P dan Jason sepanjang lintasan (track).

Model TPXO 7.1dapat dijalankan dengan perangkat lunakTidal Model Driver (TMD).

TMD digunakan untuk melakukan ekstraksi konstanta pasut serta melakukan ramalan

(prediksi) ketinggian pasut di permukaan bumi dari model pasut dengan perangkat lunak

MATLAB. Dari model pasut dapat dilakukan ekstraksi konstanta harmonik dan prediksi

elevasi pasut pada lokasi dan waktu yang diberikan. Secara global, untuk melakukan

ekstraksi serta prediksi kostanta pasut tersebut, model pasut TPXO 7.1 melibatkan

konstituen pasut M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, MM, MF dan M4. Model pasut ini

dapat diunduh dari internet dan telah divalidasi dengan data pasut dari satelit altimetri

dan stasiun pasut pantai dan lautan (Shum et al., 1997; Zahran et al., 2006). Model ini

mempunyai akurasi dalam beberapa cm untuk daerah laut dalam dan akurasinya dapat

sangat bervariasi di daerah perairan dangkal/paparan dan pantai dengan nilai maksimum

sebesar 1 m.

Model pasutTPXO 7.1dapat memodelkan pasut di seluruh lokasi perairan di

dunia. Pada penelitian ini lokasi pemodelan adalah wilayah perairan Pulau Jawa.

Penelitian ini dimaksudkan untuk memodelkan pasut menggunakan TMD dan model

pasut global TPXO 7.1untuk studi kasus perairan Pulau Jawa serta mengetahui kualitas

akurasi data yang dihasilkan dari model pasut, sehingga model tersebut dapat

3

dipertimbangkan untuk digunakan sebagai penyedia data pada pekerjaan-pekerjaan

oseanografi.

I.2. Perumusan Masalah

Model pasut global TPXO 7.1 dapat digunakan untuk memprediksikan data pasut

dan mengekstraks konstanta harmonik di seluruh perairan dunia termasuk di perairan

Pulau Jawa. Namun demikian, akurasi model belum diketahui. Dari rumusan masalah

dapat dikemukakan pertanyaan penelitian yaitu: Bagaimanakah akurasi data pasut dan

konstanta harmonik hasil prediksi dan ekstraksi dari model TPXO 7.1?

I.3. Pembatasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Daerah yang dimodelkan pasang surutnya adalah wilayah perairan Pulau Jawa,

Indonesia.

2. Pemodelan meliputi prediksi elevasi pasut serta ekstraksi konstanta pasut.

3. Data pengamatan pasut yang digunakan untuk pengecekan akurasi hasil prediksi

pasut oleh model diperoleh dari pengamatan IOC (Intergovernmental Oceanographic

Commission) yang diunduh dari situs http://www.ioc-sealevelmonitoring.org/,

sedangkan untuk pengecekan akurasi konstanta pasut digunakan data pengamatan

Dinas Hidro Oseanografi (DISHIDROS).

I.4. Tujuan

Tujuan utama dari penelitian ini adalah:

1. Melakukan pemodelan pasutdi wilayah perairanPulau Jawa dengan menggunakan

model TPXO 7.1 dan perangkat lunak TMD.

2. Melakukan evaluasi data hasil prediksi elevasi dan ekstraksi konstanta pasut sehingga

akurasi model pasut dapat diketahui.

4

I.5. Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian iniadalah:

1. Dapat diketahui cara memperoleh data pasut dari seluruh wilayah perairan di

Indonesia.

2. Dapat dilakukan ekstraksi konstanta pasut serta prediksi pasut pada lokasi serta waktu

yang dikehendaki.

I.6. Tinjauan Pustaka

Yonathan (2012) melakukan penelitian pemodelan pasang surut di perairan Teluk

Bone dengan menggunakan Estuary Lake Coastal Ocean Model (ELCOM). Hasil

pemodelan menunjukkan perambatan gelombang pasut K1 terwakili secara cukup baik

dengan hasil elevasi amplitudo yang kurang dari 10 cm, dan perbedaan nilai fase

terbesar mencapai 58 menit, bila dibandingkan dengan komponen pasut K1 di kedua

stasiun pasut milik DISHIDROS. Pada hasil pemodelan perambatan gelombang pasut

M2 juga terwakili secara cukup dari hasil elevasi amplitudo yang kurang dari 10 cm dan

perbedaan nilai fase terbesarnya 39 menit, dibandingkan dengan DISHIDROS.

Iskandar (2009) melakukan simulasi model pasang surut laut tiga dimensi di Selat

Malaka denganmenggunakan model Hamburg Shelf Ocean Model (HAMSOM). Hasil

menunjukkan bahwa model memperlihatkan pemecahan persamaan dinamika

oseanografi yang cukup akurat yang memperlihatkan jenis pasang surut laut di Selat

Malaka adalah semi diurnal dengan komponen utama yang berpengaruh pada pasang

surut laut ialah komponen M2 dan S2.

Perbedaan penelitian ini dengan penelitian yang telah dilakukan dia atas terletak

pada model pasut yang digunakan, komponen pasut yang dilibatkan serta tujuan

penelitian. Penelitian ini menggunakan perangkat lunak TMD untuk memprediksikan

nilai elevasi pasut dan mengekstraks konstanta pasutdari model TPXO 7.1, kemudian

data hasil prediksi dan ekstraksi dibandingkan dengan data pengamatan IOC dan

DISHIDROS. Yonathan (2012) menggunakan model ELCOM untuk melakukan

5

ekstraksi konstanta pasut berupa amplitudo dan fase pasut dengan konstituen pasut K1

dan M2, kemudian dibandingkan dengan data pengamatan pasut oleh DISHIDROS.

Iskandar (2009) menggunakan model HAMSOM dalam melakukan simulasi model

pasut tiga dimensi untuk mengetahui jenis pasang surut laut di Selat Malaka dan

komponen pasut utama yang mempengaruhinya.

I.7. Landasan Teori

I.7.1 Pasang surut

Pasang surut adalah fenomena naik turunnya permukaan air laut secara periodik

yang disebabkan oleh pengaruh gaya gravitasi dan gaya tarik benda-benda langit

terutama bulan dan matahari terhadap massa air di Bumi. Sebenarnya, benda angkasa

lainnya juga mempengaruhi, namun pengaruhnya dapat diabaikan karena jarak yang

jauh terhadap bumi atau ukurannya yang jauh lebih kecil dari bumi. Jadi, benda-benda

angkasa yang paling mempengaruhi pasang surut laut di bumi adalah bulan dan

matahari.

Persamaan gaya gravitasi menurut Hukum Newton (Soeprapto, 1993) adalah:

F = k

……………………………………………(I.1)

Dari persamaan (I.1) besarnya gaya gravitasi bergantung pada jarak antar kedua benda

dan besarnya massa dari masing-masing benda. Gaya gravitasi antara bumi dan bulan

lebih besar pengaruhnya terhadap pasut dari pada gaya gravitasi antara bumi dan

matahari. Hal ini disebabkan jarak antara bumi dengan bulan lebih dekat dibandingkan

dengan jarak antara bumi dengan matahari.

Selain gaya tarik tersebut, gaya sentrifugal juga mempengaruhi pasang surut di

bumi. Gaya ini merupakan akibat dari rotasi bumi yang berlawanan arah dengan gaya

gravitasi sehingga terbentuklah resultan antar kedua gaya tersebut. Besarnya gaya

sentrifugal di semua bagian bumi adalah sama besarnya dengan gaya graivtasi bulan di

pusat massa bumi, sehingga muncullah teori kesetimbangan pasut atau equilibrium tide.

6

Persamaan gaya tarik antara bumi bulan dapat dilihat pada persamaan (I.2) sampai

dengan persamaan (1.4.) (Heliani, 2003).

2

2

22 R

a

m

mg

R

mG

R

mmGF

e

mmmp

p ……………………… (I.2)

Persamaan gaya sentrifugal yang terjadi di bumi dapat dilihat pada persamaan (I.3)

2

2

2 r

a

m

mg

r

mGF

e

mmc

………………………. (I.3)

Resultan dari kedua gaya tersebut untuk gaya pembangkit pasut (Fpp) adalah :

Fpp = Fp+ Fc

22 r

GM

R

GM mm (Fc bernilai negatif karena berlawanan arah dengan Fp)

………………………. (I.4)

GambarI.1. Resultan arah gaya gravitasi bulan dan gaya sentrifugal

(Poerbandono, 2005)

Gaya gravitasi bulan (Fb) yang bekerja pada titik pengamatan Pyang memiliki

lokasi terdekat dengan bulan dan segaris dengan sumbu bumi-bulanlebih besar

dibandingkan dengan gaya sentrifugalnya (Fs). Hal ini menyebabkan badan air tertarik

ke arah bulan dan menjauhi bumi. Lokasi P ditunjukkan pada Gambar I.1. Seiring

dengan menjauhnya lokasi titik pengamat terhadap bulan, gaya gravitasi yang bekerja

pada titik-titik di permukaan bumi pun akan semakin kecil. Di titik P’, gaya sentrifugal

lebih dominan dibanding gaya gravitasi bulan, sehingga badan air tertarik menjauhi

bumi pada arah menjauhi bulan (Poerbandono, 2005).

Bumi

Bulan

P’ Fs Fb P

7

Berdasarkan geometri kedudukan bumi-bulan dan matahari, pasut dapat dibagi

menjadi 2 macam yakni pasut purnama (spring tides) dan pasut perbani (neap tides).

Pasut purnama memiliki ciri-ciri fenomena air pasang yang sangat tinggi dan surut yang

sangat rendah. Hal ini dikarenakan posisi kedudukan antara bulan,matahari dan bumi

berada pada satu garis lurus sehingga gaya tarik bulan dan matahari terhadap bumi

saling menguatkan (Gambar I.2). Pasut purnama terjadi pada saat bulan purnama dan

bulan baru/mati. Pasut perbani memiliki ciri-ciri fenomena air pasang yang sangat

rendah dan surut yang sangat tinggi. Hal ini dikarenakan posisi kedudukan antara

bulan,matahari dan bumi membentuk sudut siku, sehingga gaya tarik bulan dan matahari

terhadap bumi saling mengurangi (Gambar I.3). Pasut perbani terjadi pada saat bulan

seperempat dan tiga perempat.

Gambar I.2.Pasut Purnama saat bulan purnama

Gambar I.3. Pasut Perbani saat bulan perbani

Bumi Bulan

Matahari

Bumi

Matahari

Bulan

8

Persamaan tinggi muka air laut dapat ditulis pada persamaan (I.5) (Soeprapto,

1993):

))cos(()(1

0 iiiii

k

i

ii tguVAfSth ……………...……(I.5)

Dimana, h(t) = tinggi muka laut saat waktu t

S0 = muka laut rerata

fi = faktor koreksi nodal untuk komponen harmonik ke-i

Ai = amplitudo rerata komponen harmonik ke-i

Vi+ui = nilai elemen astronomik atau harga argumen dari pasut setimbang

komponen ke-n pada saat t=0

gi = fase komponen pasut ke-i

= kecepatan sudut anguler dari komponen pasut ke-i

t = waktu yang dinyatakan dalam GMT (Greenwich Meridian Time)

I.7.2. Tipe Pasang Surut

Pasang surut dibagi menjadi empat tipe (Wyrtki, 1961), yaitu :

1. Pasut harian tunggal (diurnal tide), yaitu apabila hanya terjadi satu kali pasang dan

satu kali surut dalam satu hari, seperti ditunjukan pada Gambar I.4.

Gambar 1.4. Tipe pasut tunggal (diurnal)

9

2. Pasang surut harian ganda (semidiurnal tide), yaitu apabila terjadi dua kali pasang

dan dua kali surut yang tingginya hampir sama dalam satu hari, seperti ditunjukan

pada GambarI.5

Gambar 1.5. Tipe pasut ganda (semidiurnal)

3. Pasang surut campuran condong harian tunggal (mixed tide, prevailing diurnal), yaitu

apabila pada tiap harinya terjadi satu kali pasang dan satu kali surut tetapi terkadang

dengan dua kali pasang dan dua kali surut yang sangat berbeda dalam tinggi dan

waktu seperti pada GambarI.6.

Gambar 1.6. Tipe pasut campuran condong harian tunggal

4. Pasang surut campuran condong harian ganda (mixed tide, prevailing semidiurnal),

yaitu apabila terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari tetapi terkadang

terjadi satu kali pasang dan satu kali surut dengan memiliki tinggi dan waktu yang

berbeda yang ditunjukan pada GambarI.7.

10

Gambar 1.7. Tipe pasut campuran condong harian ganda

Periode dari tiap tipe pasut berbeda, untuk harian tunggal (diurnal) memiliki

periode 24 jam 50 menit dan harian ganda adalah 12 jam 25 menit. Penentuan tipe pasut

pada suatu daerah didasarkan pada persamaan Formzahl (F) yaitu :

F = (K1+O1 )/ (M2+S2) ……................................................. (I.6)

K1,O1,M2 dan S2 pada persamaan (I.6) adalah nilai amplitudo komponen

harmonik pasut yang diperoleh dari analisis harmonik pasut. Dalam hal ini nilai

Formzahl,

0.00 <F ≤ 0.25 ; pasut bertipe ganda (semidiurnal)

0.26 < F≤ 1.50 ; pasut bertipe campuran dengan tipe ganda yang menonjol

(mixed, mainlysemidiurnal)

1.51< F ≤ 3.00 ; pasut bertipe campuran dengan tipe tunggal yang menonjol

(mixed, mainly diurnal)

F > 3.00 ; pasut bertipe tunggal (diurnal)

I.7.3. Konstituen Pasut

Kedudukan muka tinggi air laut di setiap tempat bervariasi. Variasi ketinggian

ini sebenarnya adalah hasil dari penggabungan atau superposisi dari berbagai komponen

atau konstituen harmonik gelombang pasut sebagai akibat dari gaya pembangkit pasut.

Konstituen harmonik pasut ditentukan berdasarkan pada nilai amplitudo dan kelambatan

fase dari setiap gelombang tunggal. Menurut Laplace, gelombang komponen pasang

11

surut setimbang dalam penjalarannya akan mendapatkan respon dari laut yang

dilewatinya, sehingga amplitudonya akan mengalami perubahan dan kelambatan fasenya

akan mengalami keterlambatan, namun frekuensi dan kecepatan sudut masing-masing

komponen adalah tetap. Dalam hal ini, konstituen pasut merupakan konstituen yang

bersifat periodik yang memiliki frekuensi dan kecepatan sudut tertentu (Pugh, 1987).

Konstituenpasut terbagi menjadi dua yaitu komponen pasut utama/umum dan

komonen pasut lokal. Hal ini dapat dilihat pada Tabel I.1.

Tabel I. 1. Konstituen harmonik pasut (Pond dan Pickard, 1983)

Jenis / Nama Konstituen Simbol Periode (jam)

Kecepatan

Sudut

(derajat/jam)

Tengah Harian (SemiDiurnal)

Principal Lunar

Principal Solar

Larger lunar elliptic

Luni Solar

M2

S2

N2

K2

12.4

12.0

12.7

11.97

28.9841

30.0000

28.4397

30.0821

Harian (Diurnal)

Luni-solar diurnal

Principal Lunar Diurnal

Principal Solar Diurnal

Larger lunar elliptic diurnal

K1

O1

P1

Q1

23.9

25.8

24.1

26.9

15.0411

13.943

14.9589

Periode panjang

Lunar Forthnightyl

Lunar Monthly

Solar semmi annual

Mf

Mm

Ssa

328.0

661

2191

1.098

0.5444

0.0821

Perairan Lokal/Shallow water

Kombinasi S2 dan M2

Kombinasi S2,M2 dan N2

Kombinasi M2 dan K1

Kombinasi M2 dan M2

Kombinasi M2 dan S2

2SM2

MNS2

MK3

M4

MS4

11.61

13.13

8.18

6.21

6.20

31.0161

27.424

44.025

57.968

58.084

12

Konstituen pasut dibentuk karena fenomena-fenomenat tertentu seperti ditunjukan

pada Tabel I.2.

Tabel I.2. Fenomena konstituen pasut (Poerbandono, 2005)

Jenis Namakonstituen Fenomena

Semi –

diurnal

M2 Gravitasi bulan dengan orbit lingkaran dan sejajar

ekuator bumi

Gravitasi matahari dengan orbit lingkaran dan

sejajar ekuator bumi

S2 Perubahan jarak bulan ke bumi akibat lintasan yang

berbentuk elips

N2 Perubahan jarak bulan ke bumi akibat lintasan yang

berbentuk elips

Semi-diutnal K2

Perubahan jarak matahari ke bumi akibat lintasan

yang berbentuk elips

Diurnal K1 Deklinasi sistem bulan dan matahari

O1 Deklinasi bulan

P1 Deklinasi matahari

Perairan

dangkal

M4 Dua kali kecepatan M2

MS4 Interaksi M2 dan S2

I.7.4. Pengamatan Pasut

Pengamatan pasut dapat dilakukan dengan cara mendirikan stasiun pasut yang

berada di dekat pantai. Pengamatan di stasiun pasut umumnya menggunakan

seperangkat alat pengukuran pasut yang disebut dengan tide gauge. Jenis-jenis tide

gauge bermacam macamsesuai dengan jenis sensornya, diantaranya pole gauge (palem

pasut), echosounder gauge, float gauge, radar gauge dan pressure gauge.

Sebagai alat pembanding untuk uji validasi model dalam penelitian ini, data yang

digunakan adalah data pengamatan pasut olehIOC dari alat pressure gauge. Prinsip kerja

pressure gauge hampir sama dengan float gauge, namun perubahan naik-turunnya

air laut menyebabkan terjadinya perubahan tekanan pada kolom pipa yang selanjutnya

13

dihubungkan dengan alat pencatat (recording unit). Pemasangan alat pressure gauge

dapat dilihat pada Gambar I.8.

Gambar I.8. Pressure gauge

(sumber:http://www.psmsl.org/train_and_info/training/gloss/gb/gb2/bgauge.html)

Alat pressure gauge diletakkan dalam sebuah stilling well (pipa) pada dinding

dermaga yang berfungsi untuk mengurangi efek riak dari permukaan air laut. Alat ini

dipasang sedemikian rupa sehingga selalu berada di bawah permukaan air laut tersurut.

Pressure gauge merekam data perubahan tekanan air di sekitarnya dengan alat sensor

yang mencerminkan ketinggian kolom air dan tekanan atmosfer di permukaan. Hal ini

penting untuk mengetahui tekanan atmosfer dan kerapatan air untuk menentukan

kedalaman air, sehingga diperoleh tinggi muka air dari nilai ini dengan

mempertimbangkan nilai densitas dan gravitasi.

I.7.5. Prediksi Pasut

Tujuan dilakukan prediksi pasut adalah untuk memperkirakan nilai tinggi

permukaan air laut pada masa yang dikehendaki dan terletak pada lokasi tertentu.

Prediksi pasut dilakukan dengan menurunkan atau mencari nilai komponen pasut dari

pengamatan data pasut pada periode tertentu. Pendekatan yang dilakukan untuk prediksi

pasut adalah dengan menetukan terlebih dahulu analisis harmonik pasutnya. Hasil

Data disampaikan

lewat satelit

Pipa dipasang

pada dinding

dermaga

transmitter barometer

Pencatat data dan

pemroses sinyal

14

prediksi pasut dapat disajikan dalam dua bentuk yaitu: pertama dalam bentuk tabel serta

grafik yang berisi rentang waktu prediksi dan tinggi muka laut prediksi. Kedua disajikan

dalam bentuk Co-tidal chart yang merupakan interpolasi kelambatan fase pasut. Namun

dalam penelitian ini, prediksi pasut disajikan dalam bentuk tabel dan grafik dengan

bantuan software.

I.7.6. Satelit Altimetri TOPEX/POSEIDON

Satelit altimetri termasuk teknik pengamatan space-to-earth yang memberikan

data ketinggian permukaan laut di atas elipsoid acuan pada hampir sebagian besar

permukaan laut. Operasional pengukuran oleh satelit altimetri sangat mudah dipahami

namun interpretasi terhadap data pengamatannya sangat kompleks (Basith, 2001).

Sistem satelit altimetri terdiri atas radar altimeter yang mengamati tinggi satelit di

atas permukaan laut dan sistem pelacak yang menentukan tinggi satelit di atas bidang

acuan (elipsoid) dengan teknik penentuan orbit yang teliti. Selisih tinggi keduanya

disebut Sea Surface Height (SSH). Jarak ukuran altimeter didapatkan dengan

memancarkan sinyal tajam ke permukaan laut. Kemudian pulsa altimeter mengenai

footprintsebuah luasan berbentuk lingkaran dengan diameter beberapa kilometer di

permukaan laut. Sebuah receiver mencatat sinyal yang dipantulkan oleh permukaan laut.

Pencatat waktu yang sensitif diperlukan untuk mencatat perbedaan waktu tempuh ( )

saat transmisi dan penerimaan sinyal. Ketinggian ρ satelit di atas permukaan laut dapat

diperoleh dari waktu tempuh perjalanan sinyal saat dipancarkan satelit, lalu dipantulkan

oleh permukaan laut dan diterima oleh receiver, ρ sehingga ρ dapat dirumuskan dengan:

ρ = c

………………….(I.7)

dengan c adalah kecepatan rambat sinyal dan adalah waktu tempuh.

Persamaan dasar altimetri dengan mengabaikan koreksi-koreksi yang harus

diterapkan adalah sebagai berikut:

H = ρ+h = ρ +N+hd

………………….(I.8)

15

dimana H adalah tinggi satelt, ρ adalah jarak altimeter, h adalah SSH, N adalah undulasi

geoid dan hd adalah Sea Surface Topography (SST).Konsep dasar pengukuran satelit

altimetri dapat dilihat pada Gambar I.9.

Gambar I.9 Konsep dasar pengukuran satelit altimetri dari koreksi-koreksi yang harus diterapkan

(Basith, 2001)

Satelit altimetri TOPEX/POSEIDON (T/P) merupakan proyek kerjasama NASA

(National Aeronautics and Space Agency) dan CNES (Centre National d’Etudes

Spatiales) dalam rangka mempelajari sirkulasi laut global. Misi inni menggunakan

teknik satelit altimetri untuk mendapatkan pengamatan tinggi air laut yang teliti dan

akurat untuk beberapa tahun (Benada, 1997).

Misi dari satelit T/P adalah:

1. Mengukur tinggi muka laut sedemikian sehingga dapat dilakukan studi dinamika

laut yang mencakup hitungan rata-rata maupun variasi arus geostropik permukaan

dan pasang surt lautan dunia.

2. Memproses, memverifikasi dan mendistribusikan data T/P beserta data geofisika

lainnya pada pemakai.

16

3. Meletakkan pondasi bagi keberlanjutan program pengamatan sirkulasi laut dan

variasinya untuk jangka waktu yang panjang.

Satelit T/P didesain khusus untuk mengamati dan memahami dinamika laut

(sirkulasi laut, pasut, dll) dengan interval sampling 9,915624999 hari (~10hari) atau

237,975 jam. Karena cakupan pengamatannya global, data T/P juga mencakup seluruh

perairan Indonesia. Data yang diperoleh satelit T/P dikirimkan oleh High-Gain Antenna

dalam bentuk gelombang satelit TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System)

milik Nasa dan kemudian dikirim ke ground segment NASA dan CNES yang bertugas

memproses data mentah T/P. Bersama data geofisis lainnya, data tersebut digabungkan

dan diproses untuk kemudian didistribusikan ke pemakai dalam bentuk Merged

Geophysical Data Record (MGDR). Sebelum digabungkan, data geofisika telah melalui

proses analisis, validasi dan kontrol kualitas. MGDR didistribusikan kepada pemakai

dalam bentuk CD-ROM dimana setiap CD mencakup 3 cycle pengukuran T/P (1 bulan

pengamatan seluruh lautan).

I.7.7. Analisis Validasi Silang (Cross Validation Analysis)

Validasi model pada dasarnya merupakan cara untuk menyimpulkan apakah suatu

model merupakan perwakilan yang valid dari realitas yang dikaji sehingga dapat dihasilkan

kesimpulan yang meyakinkan. Validasi merupakan proses iteratif yang berupa pengujian

berturut-turut sebagai proses penyempurnaan model. Teknik validasi silang pada dasarnya

membagi data sebagai data training dan data testing secara berurutan dan terus menerus

(Wilks,2006). Untuk melakukan validasi dilakukan penghitungan nilai Root Mean

Square Error (RMSE). Pengujian dilakukan berurutan sehingga setiap satu data prediksi

teruji sebagai data testing (data independen) dan menghasilkan sejumlah nilai RMSE

yangdihitung menggunakan persamaan I.9 (Wilks,2006).

RMSE =

……................................................. (I.9)

O (O1, O2, O3... On) = data hasil observasi

17

P (P1, P2, P3... Pn) = data hasil prediksi model.

n = jumlah periode

Semakin kecil nilai RMSE mengindikasikan model memiliki tingkat kesalahan

prediksi yang kecil. Begitupun sebaliknya, semakin besar nilai RMSE mengindikasikan

model memiliki tingkat kesalahan prediksi yang besar.

I.7.8. Model Pasut Global TPXO 7.1

Model Global TPXO 7.1 adalah model pasut yang mengasimilasikan data dari

TOPEX/Poseidon dan Jason dan diperoleh dengan perhitungan OTIS (OSU Tidal

Inversion Software). OTIS menerapkan skema perhitungan pemodelan pasut yang

merupakan dasar untuk paket inversi pasut yang praktis. Pada model global TPXO 7.1,

data pasut disediakan dari kombinasi nilai amplitudo dari 8 komponen utama pasut (M2,

S2, N2, K2, K1, O1, P1 dan Q1), komponen periode panjang (MF, MM) dan komponen

non-linear (M4) dengan resolusi spasial 1440x721, ¼ derajat grid global (Egbert dan

Erofeeva, 2002).

Pemodelan pasut dengan teknik asimilasi mengaplikasikan metode inversi dalam

mengkombinasikan informasi pemerolehan data pasut dari persamaan hidrodinamika

dengan data yang diperoleh dari observasi langsung menggunakan tide gaugesdan data

dari satelit TOPEX/Poseidon. Metode inversi(generalized inversion). secara umum

bertujuan mencari medan pasut (u) yang konsisten dengan persamaan hidrodinamika.

Hasil dari solusi inversi adalahsejumlah solusi langsung untuk persamaan pasang surut

Laplace secara astronomis dan kombinasi linear representer untuk data fungsional.

Fungsi representer ditentukan dengan persamaan dinamis dan statistik kesalahannya.

Penghitungan numeris secara intensif cocok untuk pemrosesan paralel skala

besar.Dengan perhitungan tersebut, model pasut sebagai data tambahan

TOPEX/Poseidon dapat diperbaharui dengan mudah. Secara sederhana, pemodelan ini

menginversi konstanta harmonis dari alat tide-gauges di perairan terbuka, kemudian

menampilkan skema praktis untuk inversi langsung dari data TOPEX/Poseidon. Metode

18

ini mengaplikasikan 38 siklus rekaman data geofisis dan mengestimasi konstituen

pasutsecara global. Solusi inversi menghasilkan medan pasut yang halus secara simultan

dan lebih baik daripada model pasut lain karena melibatkan data altimetri dan data

observasi langsung (Egbert dan Erofeeva, 2002).

I.7.9. Perangkat Lunak Tidal Model Driver (TMD)

Tidal Model Driver (TMD) adalah perangkat lunak yang dapat digunakan untuk

melakukan pemodelan pasang surut laut yaitumengakses konstituen harmonik dan

melakukan ramalan(prediksi) ketinggian pasut di permukaan bumi dari model pasang

surut denganplatform MATLAB. Model pasut yang dipakai adalah solusi model yang

disediakan oleh OTIS (OSU Tidal Inversion Software). TMD dikembangkan pada tahun

2003 di Oregon State University.Secara global, TMD menggunakan konstanta-konstanta

pasut yang telah dikombinasikan dari berbagai sumber (Padman, 2005).

TMD terdiri dari dua komponen, yaitu:

1. Tampilan grafis (Graphic User Interface / GUI) untuk menjelajah serta menentukan

medan pasang surut (tidal field)dan menentukan titik-titik dan rentang waktu prediksi

untuk variabel yang spesifik. Contoh tampilan GUI dapat dilihat pada Gambar I.10.

2. Serangkaian script untuk mengakses daerah pasang surut dan membuat prediksi

elevasi pasang surut laut.

19

Gambar I.10. Contoh tampilan (GUI) dari pemodelan elevasi pasut daerah “Larsen Ice Shelf”

dengan konstituen M2

(Sumber: http://www.esr.org/polar_tide_models/Model_TPXO71.html)

Model pasang surut yang dapat digunakanoleh TMD adalah model yang

disediakan oleh Earth Science Research, badan riset kebumian di bawah naungan OSU.

Model tersebut tersedia dalam tiga kelompok, yaitu Global, Antarctic dan Arctic yang

dapat dideskripsikan pada Tabel I.3.

Tabel I.3. Model pasang surut global untuk Tidal Model Driver

No Model Deskripsi

Global

1 Model_tpxo6.2 , Model_TPXO

7.1

Resolusi 1/4ox1/4

o, model asimilasi secara global

penuh (seluruh muka bumi), Model global standar.

2 Model_tpxo6.2_load Resolusi 1/4ox1/4

o, model global untuk muatan

pasang surut.

Model muatan pasang surut global standar, berguna

untuk menghitung pasang surut geosentris (seperti

variabilitas elevasi dari satelit altimetri).

20

Lanjutan tabel I.3

No Model Deskripsi

Antarctic

3 Model_CATS02.01 Resolusi ¼o x 1/12

o (~10 km).

Model Antartika standar.

4 Model_CADA10 Resolusi ¼o x 1/12

o (~10 km).

Model Antartika lama.

5 Model_AntPen 1/30o x 1/60o (~2 km).

Model Antarctic Peninsula (76oS-58

oS, 240

oE-

330oE)

6 Model_Ross_Prior 1/8o x 1/24

o (~5 km).

Model Ross Sea (86oS-63

oS, 159

oE-215

oE)

7 Model_Ross_VMADCP_9cm 1/8o x 1/24

o (~5 km).

Model Ross Sea (86oS-63

oS, 159

oE-215

oE)

8 Model_Ross_Inv_2002 1/4o x 1/12

o (~10 km) model invers Ross Sea (86

oS-

63oS, 150

oE-220

oE)

Arctic

9 Model_Arc5kmT Model asimilasi samudera Arktik 5km.

Model pasang surut Arktik resolusi paling tinggi.

Semua model di atas dapat diperoleh secara gratis dengan cara mengunduh dari

situs ESR/OSU. Masing-masing model pasang surut di atas memiliki empat dokumen

(file). Misalnya Model_TPXO 7.1, yang merupakan file ASCII yang berisi tiga baris,

yaitu:h_TPXO 7.1, u_TPXO 7.1dan grid_TPXO 7.1. Baris-baris tersebut menunjukkan

file biner (format OTIS). Baris pertama (h_TPXO 7.1) berisikan grid koefisien harmonik

kompleks, baris kedua (u_TPXO 7.1) berisi file kecepatan (velocity), dan baris ketiga

(grid_TPXO 7.1) berisi file grid batimetri.

Pemodelan dimulai dengan terlebih dahulu membuka program MATLAB

sebagai piranti untuk menjalankan perangkat lunak TMD. Tampilan MATLAB dapat

dilihat pada Gambar I.11. Pada program MATLAB tersebut dipilih folder yang berisi

21

program TMD sehingga seluruh komponen dalam program TMD tersebut dapat

ditampilkan dan dijalankan.

Gambar I.11. Tampilan Menu MATLAB

Proses selanjutnya adalah melakukan running pada program ‘tmd.m’ dan

kemudian memilih model pasut yang dikehendaki, dalam hal ini model TPXO 7.1.

Tampilan grafis pemodelan dapat dilihat pada Gambar I.14.

Gambar I.12.Tampilan grafis pemodelan TPXO 7.1

22

Secara umum, penjelasan mengenai menu grafis program TMD dapat diuraikan

sebagai berikut:

1. Pada panel bagian kanan atas terdapat pilihan mengenai konstituen pasut yang

digunakan. Terdapat 11 konstituen yang tersedia, dan dapat dipilih satu atau beberapa

konstituen. Untuk menampilkan grafis sebaran fase atau amplitudo konstituen yang

diinginkan dapat dilakukan pemilihan dengan melakukan klik kanan pada salah satu

konstituen, sehingga muncul tanda kotak hijau pada panel konstituen yang dipilih.

2. Pada bagian bawah panel kostituen terdapat panel pemilihan variabel pasut yang akan

dilakukan pengambilan datanya, yaitu z (elevasi), u (kecepatan sumbu-x), v

(kecepatan sumbu-y), U atau V (transport Hu dan Hv) atau Ell (properti ellips).

3. Kolom ‘input from file’ digunakan untuk memasukkan data input berupa koordinat

dan waktu dalam format ASCII berekstensi *.txt. Kolom ‘append file/rewrite file’

untuk menentukan filekeluaran berupa data hasil berekstensi *.out.

4. Panel bagian kiri bawah terdapat pilihan pemodelan yang ingin dilakukan, yaitu

‘Extract Tidal Constant’ atau ‘Predict Tide’ pada pilihan pertama. Dan ‘plot

bathymetri’, ‘plot amplitude’ atau ‘plot phase’ pada pilihan dibawahnya. ‘Extract

tidal constant’ digunakan jika ingin melakukan ekstraksi konstanta pasut. Hasil yang

dapat ditampilkan adalah berupa data output yang berisi data amplitudo serta fase.

‘Predict Tide’ digunakan untuk melakukan prediksi pasut berdasarkan variabel dan

waktu yang ditentukan. Prediksi ini menghasilkan data output berupa file ASCII

berekstensi *.out yang berisikan tabel data hasil sesuai variabel yang diminta (z, u, v,

U atau V) serta tampilan grafis hasil prediksi.

5. Pemilihan titik pemodelan dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan

menentukan langsung secara manual dengan memilih opsi ‘point’ dan mengarahkan

kursor pada titik yang dikehendaki. Cara kedua ditentukan berdasarkan data input

berupa filenotepad yang berisikan data koordinat (pada ekstraksi konstanta pasut)

atau dengan disertai waktu pemodelan yang diminta (pada prediksi pasut). Pada

prediksi pasut, pemilihan waktu prediksi juga dapat ditentukan secara manual pada

23

panel kanan bawah dengan memasukkan tanggal, bulan dan tahun mulai prediksi

serta lama prediksi (jam/menit/detik).

6. Panel tengah bawah digunakan untuk melakukan pembesaran (zoom) tampilan grafis

(full grid/ sub grid).

7. Tombol ‘GO’ digunakan untuk memulai melakukan pemodelan setelah pengaturan

selesai. Tombol ‘RESTART’ digunakan untuk melakukan pengulangan pemodelan

dari awal.

Tata cara penggunaan perangkat lunak TMD dapat dilihat pada Lampiran A.

I.8. Hipotesis

Berdasarkan penelitian mengenai validasi model-model pasut terdahuludengan

data pasut dari satelit altimetri dan stasiun pasut pantai dan lautan (Shum et al., 1997;

Zahran et al., 2006)dapat diambil hipotesis bahwa data elevasi hasil prediksimodel

TPXO 7.1 mempunyai akurasi yang dapat sangat bervariasi di daerah perairan

dangkal/paparan dan pantai dengan nilai maksimum sebesar 1 meter.