oseanografi

Penyimpangan Posisi

2006-10-31T23:44:00.000-08:00

Pada postingan sebelumnya saya sudah menyinggung tentang datum peta yang kata teman saya adalah sumber masalah dari bergesernya posisi stasiun pengamatan dari survey yang dia lakukan. Setelah menulis postingan tersebut, rasa penasaran saya semakin bertambah: saya ingin tahu seberapa jauh sebenarnya penyimpangan yang terjadi kalau hasil pengukuran posisi geodetis dari GPS dengan datum WGS84 ditransformasikan ke Bessel 1841. Rasa penasaran ini muncul setelah saya mencoba menggambarkan garis pantai hasil translasi/transformasi kawan saya itu (akibat ketidakcocokan posisi geodetik ketika melakukan survey di lapangan) dan posisi stasiun pengamatannya, serta meng-overlay-nya dengan garis pantai full resolution dari GSHHS (Global Self-consistant Hierarchical High-resolution Shorelines). garis pantai yang berwarna biru adalah hasil translasi garis pantai yang dilakukan teman saya, sementara warna hijau menunjukkan garis pantai dari GSHHS. Kotak merah menunjukkan posisi stasiun pengamatan.

Hasilnya tentu saja mengejutkan, karena penyimpangan yang terjadi sangat besar. Apakah benar penyimpangan yang terjadi bisa sebesar itu? Tentu saja ini menjadi pertanyaan yang menarik untuk dilihat lebih jauh. Saya pun mencoba membuat program untuk mentransformasikan posisi geodetik dari datum WGS84 ke Bessel 1841 berdasarkan rumus yang ada di website Peter H. Dana yang sudah saya sebutkan dalam tulisan sebelumnya. Selanjutnya, setelah melakukan pengujian untuk meyakinkan bahwa program yang saya buat sudah benar, saya mencoba untuk melihat berdasarkan lintang pergeseran yang terjadi dari posisi geodetik dengan datum yang berbeda itu (pergeseran posisi bujur relatif sangat kecil). Saya dapatkan bahwa pergeseran terbesar terjadi di lintang menengah (lihat gambar).

Untuk lebih meyakinkan lagi, saya pun menggunakan software lain yang tersedia bebas di dunia maya yaitu Geotrans. Secara umum hasilnya hampir sama saja. Adapun untuk daerah dekat ekuator penyimpangan yang terjadi maksimum hanya sekitar 1" atau sekitar 30 meter saja.

Dari hasil utak-atik seperti itu, timbul pertanyaan: kenapa hasil survey kawan saya itu memberikan posisi geodetik yang jauh berbeda (hingga ratusan meter)? Apakah hal ini terjadi karena kesalahan GPS yang digunakan? Masalahnya, ketika coba dioverlay dengan data garis pantai dari Dishidros TNI AL pun hasilnya hampir sama dengan gambar di atas. Ada yang bisa menjelaskan?

Datum Peta

2006-10-31T04:18:00.000-08:00

Ada seorang kawan yang ketika sedang survey hidro-oseanografi di lapangan (bukan lapangan bola, tetapi di pantai atau laut) menemukan bahwa lokasi-lokasi titik sampel (lintang dan bujur) yang sudah ditentukan dan dicatat dalam alat GPS sebelum pergi ke lapangan tidak sesuai dengan kondisi di lapangan. Terjadi pergeseran, begitulah kira-kira kata dia.

Kondisi semakin runyam ketika pihak lain yang menggunakan data hasil surveynya mendapatkan bahwa beberapa dari titik-titik pengamatan tersebut ternyata berada di darat ketika digambarkan ke peta yang ada. Usut punya usut, ternyata antara peta dan GPS yang digunakan menggunakan datum geodetik yang berbeda. Peta (dari Dishidros TNI AL) menggunakan referensi elipsoida Bessel 1841 sementara GPS dengan WGS84.

Datum geodetik adalah bentuk dan ukuran bumi dan titik pusat serta orientasi sistem koordinat yang digunakan dalam memetakan bumi. Ada ratusan datum yang berbeda yang sudah digunakan orang sejak pertama kali Aristotle memetakan bumi.

Menurut sebuah artikel, penggunaan datum yang berbeda akan memberikan penyimpangan posisi dalam radius beberapa ratus meter. Artinya, kalau kita mengukur pada lokasi yang tidak terlalu jauh dari pantai dengan GPS yang menggunakan datum WGS84, maka penyimpangan beberapa ratus meter tersebut akan menjadikan lokasi pengamatan tergambarkan di darat pada peta yang menggunakan elipsoida Bessel 1841.

Seharusnya, sebagai surveyor, dia sudah mengetahui hal-hal seperti itu. Dalam peta-peta hidrografi keluaran Dishidros TNI AL biasanya tertulis informasi mengenai datum yang digunakan, juga informasi lainnya seperti sistem proyeksi, harga kedalaman dan ketinggian direferensikan kemana, dll. Artinya, informasi tersebut bukan hanya sekedar hiasan pada peta supaya terlihat keren :) Sejauh yang saya tahu, ada 3 datum yang digunakan oleh Dishidros TNI AL dalam peta-peta keluaran mereka yaitu Bessel 1841, WGS72, dan WGS84 (informasi lebih detail bisa dilihat di websitenya Dishidros TNI AL).

Dengan informasi itu, tentunya perencanaan survey akan menjadi lebih baik, dimana karena GPS kita menggunakan datum WGS84 sementara peta yang kita pakai menggunakan Bessel 1841, maka perlu dilakukan transformasi koordinat dari Bessel 1841 ke WGS84 ketika kita menentukan lokasi-lokasi pengamatan. Persamaan untuk transformasi ada tersedia di dunia maya, salah satunya ada di sini dan bisa langsung diapliklasikan dengan menggunakan Excel atau Matlab.

Data utama yang kita perlukan untuk melakukan transformasi adalah sumbu panjang dan pendek dari elipsoida yang kita gunakan dan yang akan kita pakai selanjutnya (lihat gambar sebelah kiri yang saya ambil dari situsnya Peter H. Dana). Jadi, misalnya kita akan mentransformasi posisi geodetik dari Bessel 1841 ke WGS84, maka kita perlu tahu panjang sumbu mayor dan minor dari kedua elipsoida tersebut. Di situsnya Pak Peter H. Dana dari Universitas Texas ada tersedia informasi tersebut.

Oh iya, seringkali orang suka tertukar antara istilah datum peta dan proyeksi peta. Itu juga terjadi pada teman saya ini, pada e-mailnya dia mengatakan bahwa peta dasar yang digunakannya menggunakan sistem proyeksi Bessel 1841, lah padahal peta Dishidros TNI AL itu menggunakan proyeksi Mercator :)

Lha kalau sudah begini, perlu dipertanyakan juga pengetahuan dan pemahaman dia tentang peta...

Program Visualisasi dalam Bidang Oseanografi

2006-10-19T05:09:00.000-07:00

Jaman dulu saya kuliah S1, untuk memvisualisasikan hasil model numerik oseanografi yang kami lakukan, biasanya digunakan program yang dibuat dengan bahasa Turbo Pascal, dengan tampilan yang sederhana dan hitam putih, dengan program yang kadangkala terlalu rumit dan panjang. Hasilnya jelas minimalis dan kaku, dengan bentuk garis pantai yang kotak-kotak yang kalau dilihat lagi di jaman sekarang mungkin akan membuat saya tersenyum simpul.

Ada juga kawan yang kurang puas dengan tampilan minimalis seperti itu dan berusaha keras untuk membuat unit-unit dalam bahasa Turbo Pascal untuk fitur-fitur tertentu seperti toolbar, tanda panah, dan lain-lainnya yang menambah indah visualisasi. Jaman itu program dengan fasilitas "visual" instan belumlah ada, atau kalaupun ada, kami belum mengenal atau mendengarnya. Saat itu pun kita masih baru senang-senangnya dengan munculnya Microsoft Windows 3.1.

Anak-anak kuliah dan para peneliti kelautan jaman sekarang jelas lebih "beruntung", karena saat ini program visualisasi instan sudah sangat banyak tersedia, mudah dan bagus-bagus tampilannya, mulai dari program yang harus dibeli hingga yang tersedia gratis di dunia maya.

Salah satu program visualisasi gratis yang saat ini cukup banyak digunakan oleh mereka yang berkecimpung dalam bidang oseanografi dan meteorologi adalah GrADS (Grid Analysis and Display System) dari COLA (Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies) yang mendukung format data NetCDF (Network Common Data Form), HDF (Hierarchical Data Format)-SDS (Scientific Data Sets), dan GRIB (Gridded Binary), format data yang biasa digunakan dalam bidang oseanografi dan meteorlogi.

Selain itu, ada lagi program visualisasi yang lain yang juga gratis dan cukup populer dipakai oleh para oseanografer yaitu GMT (Generic Mapping Tools). Berbeda dengan GrADS yang interaktif dengan X-Window nya, GMT akan menyimpan hasil visualisasi dari script yang kita jalankan langsung ke dalam file dengan format eps (encapsulated postscript). Untuk resolusi cukup detail, GMT jauh lebih baik karena program ini mempunyai database garis pantai, sungai, batas negara, dan lain-lain yang cukup detail.

Saya sendiri, selama ini lebih senang untuk menggunakan program Matlab, sebuah program komersial dengan fasilitas yang sangat lengkap dan juga ramah pengguna (user friendly). Hanya saja program ini cukup mahal harganya, tetapi untuk di Indonesia saya lihat versi bajakannya (terakhir saya di Bandung tahun 2003) masih mudah untuk didapatkan :). Buat yang tidak suka beli software bajakannya tetapi ingin tetap menggunakan Matlab, ada program sejenis Matlab yang tersedia gratis di internet, namanya Octave. Secara umum sintaksnya sama saja, dan anda yang sudah familiar dengan Matlab tidak akan susah untuk menggunakan Octave ini.

Kalau kita mempunyai program Matlab ini, di dunia maya juga tersedia toolbox-nya yang khusus untuk visualisasi dalam bidang oseanografi dan meteorologi, yaitu M_Map (Matlab Mapping Package), dengan tampilan hasil yang hampir mirip dengan GMT. Juga tersedia toolbox lainnya untuk para oseanografer seperti untuk menggambarkan diagram T-S, dan lain-lain.

Hanya saja, memang untuk bisa mengunduh program-program itu dari Indonesia kadang perlu perjuangan karena beberapa di antaranya punya ukuran file yang cukup besar.

Signal El-Nino 2006

2006-10-12T00:59:00.000-07:00

Siaran pers NASA menyatakan bahwa signal El-Nino terlihat di Samudera Pasifik (lihat gambar, sumber: NASA). Gambar di samping adalah hasil olahan dari pengamatan satelit altimetri Jason, didasarkan pada harga rerata 10 hari dengan hari tengah 15 September 2006 dibandingkan terhadap data klimatologis hasil pengamatan 1993-2005.

Pada gambar itu terlihat bahwa sea surface height (ketinggian muka laut) di Pasifik tengah dan timur berada di atas normal (ditunjukkan oleh warna kuning, oranye dan merah), sementara di Pasifik barat berada di bawah normal (warna biru dan ungu), sementara itu warna hijau menunjukkan kondisi normal. Seperti sudah banyak diketahui, salah satu parameter di laut yang biasa digunakan untuk mengindikasikan signal El-Nino adalah ketinggian muka laut dibandingkan terhadap harga normalnya. Ketika air laut menghangat, akan terjadi ekspansi termal yang mengakibatkan naiknya volume air laut.

Namun demikian, menurut para peneliti, signal yang terdeteksi itu relatif masih cukup lemah dan mereka tidak dapat memastikan apakah signal itu akan tetap bertahan atau tidak. Namun dari berita di Buletin El-Nino tanggal 3 Oktober 2006 dinyatakan bahwa dari hasil pengukuran satelit altimetri didapatkan elevasi permukaan laut merambat (propagating) di Samudera Pasifik dari barat ke timur sejak akhir Juli 2006 hingga awal Agustus. Suhu permukaan laut (SPL) berada 0,5°C di atas normal sejak pertengahan September. Kondisi ini diperkirakan akan menyebabkan El-Nino di akhir 2006 (dengan probabilitas 55-60%) dan berlanjut hingga awal 2007.

Data Batimetri Digital

2006-10-05T01:33:00.000-07:00

Jaman dulu saya kuliah S1, kalau mau memodelnumerikkan sebuah daerah (misalnya menghitung arus dan elevasi pasang surut dengan model hidrodinamika pasang surut) salah satu input yang diperlukan adalah data kedalaman laut alias batimetri. Biasanya model-model yang kita pakai menggunakan skema beda hingga dengan dimensi sel yang seragam. Untuk itu maka kita memerlukan peta batimetri keluaran Dinas Hidro Oseanografi (Dishidros) TNI AL. Selanjutnya, karena waktu itu kita tidak punya digitizer, kita letakkan kertas kalkir bergaris di atas peta itu dan kita buat kotak-kotak seukuran sel yang kita inginkan untuk selanjutnya kita tuliskan harga kedalaman pada setiap sel tersebut. Oh iya, untuk memudahkan pekerjaan ini, sebelumnya kita buat terlebih dahulu kontur kedalamannya secara manual di atas peta agar lebih mudah dalam mengisi harga kedalam pada setiap sel yang ada.

Sebenarnya, dan seharusnya, Dishidros TNI AL sebagai pengelola tunggal peta-peta hidrografi Indonesia bisa menyediakan peta digitalnya secara gratis kepada kita karena sebenarnya mereka bekerja kan juga dibayari oleh APBN ya? Uang rakyat gitu lho maksud saya. Tapi sayangnya, untuk mendapatkan format digitalnya sampai sekarang masih cukup sulit, dan kalaupun ada, cukup mahal untuk kantong para peneliti kelautan Indonesia, apalagi mahasiswa.

OK, untuk sementara kita lupakan saja masalah itu karena di jaman sekarang ini peta-peta batimetri yang gratis dan dalam format digital sudah banyak tersedia di dunia maya seperti misalnya TerrainBase dengan resolusi 5 menit, ETOPO2 dengan resolusi 2 menit, ada juga Sandwell and Smith Bathymetry (SSB) juga dengan resolusi 2 menit. Sementara itu, untuk yang resolusi 1 menit, ada General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO). Sayangnya untuk mengunduh file-file ini perlu koneksi internet yang cukup bagus karena ukuran datanya cukup besar. Sebagai gambaran, data TerrainBase memiliki ukuran sekitar 17MB, ETOPO2 berukuran 80MB, SSB berukuran 133MB, dan GEBCO berukuran 274MB (semua dalam kondisi terkompresi).

Nah kalau peta batimetri digitalnya kita sudah punya, langkah lebih lanjut yang diperlukan adalah bagaimana mengekstrak data batimetri dari peta-peta digital itu untuk daerah model yang kita inginkan, karena peta digital yang ada masih mencakup area global (seluruh dunia). Kalau yang sudah biasa dengan pemrograman dan familiar dengan bahasa Fortran atau C mungkin tidak begitu masalah, bisa membuat program sendiri, toh info tentang format penyimpanan data yang digunakan juga dapat dibaca di dokumentasi mereka.

Pembuat peta biasanya juga menyediakan program bacanya, bahkan ada juga pihak ketiga yang menyediakan secara gratis program bacanya, tinggal pintar-pintarnya kita mencari di dunia maya. M_Map adalah salah satu dari sekian banyak software pembantu yang mendukung pembacaan data-data batimetri yang saya sebutkan di atas. M_Map ini merupakaan Mapping toolbox untuk Matlab yang tersedia gratis dan cukup mudah penggunaannya, terutama kalau kita sudah terbiasa dengan Matlab.

Untunglah di dunia ini banyak tersedia sumber-sumber gratis, sehingga pekerjaan penelitian menjadi lebih mudah. Seharusnya Dishidros TNI AL malu melihat fenomena ini dan bisa berbuat lebih baik dengan menyediakan peta batimetri digital secara gratis atau dengan harga yang cukup murah untuk seluruh peneliti kelautan di tanah air. Ironis sekali kan kalau untuk data seperti ini saja kita justru mendapatkannya dari luar negeri, gratis pula! Kapan majunya kita kalau begini terus!

CTD2SAL, How to Apply

2006-10-03T21:36:00.000-07:00

Pada postingan sebelumnya, saya mencoba membuat fungsi dalam Matlab untuk menghitung salinitas dari data CTD. Pagi ini saya mendapat e-mail dari rekan kerja di Jakarta yang meminta tolong menerapkan fungsi tersebut untuk menghitung data hasil pengukuran CTD yang dia punya. Sebelumnya dia sudah mencoba menggunakan fungsi yang ada di postingan saya itu, tetapi ternyata tidak berhasil.

Apa gerangan yang terjadi sehingga terjadi kegagalan dalam menggunakan fungsi tersebut? Masalahnya sederhana sekali, fungsi yang saya contohkan hanya berlaku untuk perkalian matriks (notasi "*" dalam Matlab menandakan perkalian matriks), sementara data yang dicoba diolah olehnya dalam bentuk array. Maksud saya begini: fungsi yang saya buat tidak mendukung perkalian array (dengan notasi ".*"), dan hanya mendukung perkalian matriks saja (dengan notasi "*").

Jika anda punya data dalam bentuk seperti ini:

% kond temp tek
53.17 27.63 10.43
53.24 27.69 11.25
53.23 27.68 12.72
53.23 27.67 13.85
53.26 27.67 14.63
53.26 27.68 15.6
53.28 27.69 16.42
53.38 27.72 17.74
53.41 27.74 18.68
53.43 27.75 19.62
53.54 27.81 20.5

maka ketika data itu dipanggil misalnya dengan perintah "load" pada Matlab dan anda definisikan sebagai variabel "ctd", ia akan didefinisikan sebaga array 11 x 3 (11 baris dan 3 kolom). Jika anda tidak memodifikasi terlebih dahulu fungsi yang ada dalam postingan saya itu, maka anda akan mendapatkan pesan kesalahan sebagai berikut:

>> salin=sal(ctd(:,1),ctd(:,2),ctd(:,3))
??? Error using ==> *
Inner matrix dimensions must agree.

Error in ==> D:\works\sal.m
On line 19 ==> g=(c*(1.-6.5E-06*(t-2.8)+1.5E-8*(p-3000.)))/c35150;

Hal ini terjadi karena pada baris 19 fungsi sal perkalian yang terjadi adalah perkalian matriks antara c dengan (t + p), padahal c sendiri mewakili ctd(:,1), sementara t mewakili ctd(:,2), dan p mewakili ctd(:,3). Agar pesan kesalahan itu tidak terjadi, ubahlah menjadi:

g=(c.*(1.-6.5E-06*(t-2.8)+1.5E-8*(p-3000.)))/c35150;

yaitu dengan memberikan tanda titik setelah variabel c, yang memberi tahu Matlab bahwa yang hendak dilakukan adalah perkalian array. Artinya, c baris ke-1 akan dikalikan dengan t baris ke-1 ditambah p baris ke-1, dan seterusnya.

Misalkan kita punya dua matriks A dan B, maka dalam perkalian matriks: "A *B" berlaku syarat bahwa jumlah kolom matriks A harus sama dengan jumlah baris matriks B, dalam bahasa Inggris biasa dipakai istilah "the inner dimensions of the two operands must be the same". Nah pada kode yang belum diubah di atas, perkalian antara c dengan (t + p) akan menghasilkan pesan kesalahan karena syarat perkalian matriks tersebut tidak terpenuhi.

Kembali ke fungsi untuk menghitung salinitas dari data CTD di atas, setelah kita mengubah bagian yang ditulis di atas pada fungsi "sal.m", kita juga harus mengubah notasi perkalian dan pembagian matriks yang terdapat dalam fungsi "sal78.m" karena fungsi sal memanggil fungsi sal78 dan di sal78 ada banyak notasi perkalian dan pembagian matriks yang harus diubah terlebih dahulu ke perkalian dan pembagian array. Berikut adalah bagian-bagian itu setelah diubah:

rt35=(((1.0031E-9*t-6.9698e-7).*t+1.104259e-4).*t +2.00564e-2).*t+0.6766097;
c=((3.989e-15*p-6.370e-10).*p+2.070e-5).*p;
b=(4.464e-4*t+3.426e-2).*t+1.0;

rt=r./(rt35.*(1.0+c./(b+a.*r)));
rt=sqrt(abs(rt));
sal=((((2.7081*rt-7.0261).*rt+14.0941).*rt+25.3851).*rt -0.1692).*rt+0.0080...
+(dt./(1.0+0.0162*dt)).*(((((-0.0144*rt+ 0.0636).*rt-0.0375).*rt-0.0066).*rt-0.0056).*rt+0.0005);

si=((((2.7081*rt-7.0261).*rt+14.0941).*rt+25.3851).*rt...
-0.1692).*rt+0.0080...
+(dt./(1.0+0.0162*dt)).*(((((-0.0144*rt...
+0.0636).*rt-0.0375).*rt-0.0066).*rt-0.0056).*rt+0.0005);
dsal=((((13.5405*rt-28.1044).*rt+42.2823).*rt+50.7702).*rt...
-0.1692)+(dt./(1.0+0.0162*rt)).*((((-0.0720*rt+0.2544).*rt...
-0.1125).*rt-0.0132).*rt-0.0056);
rt=rt+(r-si)./dsal;

rtt=rt35.*rt.*rt;
c=rtt.*(c+b);
b=b-rtt.*a;
rr=sqrt(abs(b.*b+4.0*a.*c))-b;
sal=0.5*rr./a;

Selamat mencoba...

Persamaan Keadaan Air Laut

2006-09-29T02:12:00.000-07:00

Ada seseorang yang mengirimi saya e-mail menanyakan tentang persamaan keadaan air laut (equation of state of seawater) . Dalam tulisan saya sebelumnya mengenai densitas air laut, saya hanya menuliskan persamaan keadaan sebagai ρ = ρ(t,S,p), yang artinya bahwa densitas air laut bergantung pada temperatur air laut (t), salinitas (S), dan tekanan (p). Kenapa hanya ditulis seperti itu? karena rumusnya panjang bo!

Perdefinisi, persamaan keadaan air laut adalah persamaan yang menghubungkan densitas air laut dengan temperatur, salinitas, dan tekanan air laut. Persamaan ini dihasilkan dengan cara mencocokan kurva-kurva (fitting curves) densitas sebagai fungsi temperatur, salinitas, klorinitas, atau konduktivitas, dan tekanan melalui pengukuran laboratorium. Persamaan keadaan yang digunakan saat ini adalah persamaan keadaan (1980) yang dipublikasikan oleh Joint Panel on Oceanographic Tables and Standards pada tahun 1981. Berikut adalah persamaan keadaan itu:

ρ(t,S,p)=ρ(t,S,0)/(1-p/K(t,S,p))

dimana ρ(t,S,0) adalah persamaan keadaan air laut international, 1980, pada tekanan 1 atmosfer, dan K(t,S,p) adalah secant bulk modulus dan dinyatakan sebagai:

K(t,S,p)=K(t,S,0) + Ap + Bp²

Sedangkan

K(t,S,0)=Kw+(54,6746 - 0,603459 t + 1,09987 x 10^-2 t² -6,1670 x 10^-5 t³) S
+(7,944 x 10^-2 + 1,6483 x 10^-2 t - 5,3009 x 10^-4 t²) S^3/2)

A=Aw + (2,2838 x 10^-3 - 1,0981 x 10^-5 t - 1,6078 x 10^-6 t²) S + 1,91075 x 10^-4 S^3/2

B=Bw + (-9,9348 x 10^-7 + 2,0816 x 10^-8 t + 9,1697 x 10^-10 t²) S

dan suku untuk air murni (pure water) Kw, Aw, dan Bw diberikan oleh:

Kw=19,65221 + 148,4206 t - 2,327105 t² + 1,360477 x 10^-2 t³ - 5,155 288 x 10^-5 t⁴Aw⁼3,239908 + 1,43713 x 10^-3 t + 1,16092 x 10^-4 t² - 5,77905 x 10^-7 t³
Bw⁼8,50935 x 10^-5 - 6,12293 x 10^-6 t - 5,2787 x 10^-8 t²

Persamaan keadaan ini valid untuk rentang salinitas 0 sampai 42, temperatur -2 sampai 40^oC dan tekanan antara 0 sampai 1000 bar.

Zonal Meridional

2006-09-27T03:57:00.000-07:00

Dulu, sewaktu saya baru saja lulus dan mulai ikut belajar tentang El-Nino di tempat kerja saya, saya sedikit bingung dengan istilah angin zonal yang biasanya suka disebut-sebut dalam paper-paper yang membahas tentang El-Nino. Karena tidak tahu apa artinya, saya pun mencoba bertanya ke seorang kawan satu angkatan yang juga bekerja di kantor yang sama yang kebetulan mengambil bidang keahlian meteorologi waktu kuliah dulu. Sayangnya teman saya itu pun tak tahu apa yang dimaksud dengan angin zonal.

Akhirnya, karena penasaran, saya coba untuk mencari tahu sendiri, tentu saja melalu internet yang kebetulan waktu itu masih sangat bagus koneksinya karena proyek Ipteknet masih punya banyak dana bantuan luar negeri. Ternyata oh ternyata, angin zonal itu maksudnya adalah angin komponen timur-barat. Kalau itu mah tahu dong! cuman biasanya kalau saya ngolah data arus laut, biasanya kita hanya menyebutnya sebagai arus komponen timur-barat, bukan arus zonal. Alasannya mungkin sederhana, karena biasanya saya bekerja pada daerah penelitian yang sempit, sementara istilah zonal mungkin lebih tepat untuk suatu daerah penelitian yang luas seperti pada kasus El-Nino dimana daerah tinjauannya mencakup Samudera Pasifik sepanjang ekuator yang luas itu.

Ketika menganalisis data angin atau arus laut, biasanya kita sering memisahkannya menjadi komponen utara-selatan (meridional, arah lintang) dan komponen timur-barat (meridional, arah bujur). Hal ini dilakukan untuk lebih memudahkan analisis dan pengolahan data, karena angin dan arus laut adalah vektor yang memiliki besar dan arah.

Dalam kaitannya dengan El-Nino, tinjauan banyak dilakukan terhadap angin zonal karena komponen itulah yang dominan dalam menentukan atau mengindikasikan terjadinya El-Nino. Seperti sudah diketahui, pada kondisi normal, angin pasat di sepanjang Pasifik dekat ekuator akan berhembus ke arah barat. Ketika terjadi El-Nino, angin ini akan melemah dan cenderung berbalik arah ke timur, sehingga massa air panas akan terbawa ke Samudera Pasifik tengah dan timur dekat ekuator (daerah Nino) dan membentuk kolam air hangat di sana.

Over dan Compound Tides

2006-09-27T02:56:00.000-07:00

Kemarin ada seorang kawan, teman kuliah dulu selama S2, yang sekarang sedang mengambil program Doktor di Jepang menanyakan tentang periode komponen pasang surut (pasut) M4, karena kebetulan Profesornya menyuruhnya untuk menganalisis komponen pasut tersebut.

Komponen pasut M4 termasuk ke dalam kategori overtide, yaitu komponen pasut yang laju (speed) nya 2 kali laju komponen M2. Ada juga komponen pasut M6 yang lajunya 3 kali laju komponen M2, lalu M8 yang 4 kalinya.

Perdefinisi, yang disebut dengan overtide adalah sebuah komponen pasut harmonik (atau arus pasut) dimana lajunya merupakan perkalian eksak dari laju suatu komponen dasar pasut yang dibangkitkan dari gaya pembangkit pasut. Biasanya overtide ini muncul atau dominan di perairan dangkal. Overtide yang biasa ditinjau dalam analisis pasut adalah yang dibangkitkan oleh komponen utama principal lunar M2 dan solar semi diurnal S2 dengan lambang M4, M6, M8, S4, S6, dst.

Supaya yakin saya tidak ngawur dalam meberikan definisi, berikut definisi dalam bahasa Inggrisnya:

Overtide is a harmonic tidal (or tidal current) constituent with a speed that is an exact multiple of the speed of one of the fundamental constituents derived from the development of the tide-producing force. The presence of overtides is usually attributed to shallow water conditions. The overtides usually considered in tidal work are the harmonics of the principal lunar and solar semi diurnal constituents M2 and S2, and are designated by the symbols M4, M6, M8, S4, S6, etc. The magnitudes of these harmonics relative to those of the fundamental constituents are usually greater in the tidal current than in the tide.

Laju atau speed sendiri rumusnya adalah 360/T, satuannya derajat per jam matahari (deg per solar hour) . Jadi kalau periode komponen M2=12,42 jam, maka lajunya adalah 360/12,42=28,985 derajat/jam. Maka laju M4= 2*28,985 dst. Lalu, karena teman saya itu nanyanya periode, bukan laju, berapa dong jadinya periode M4? Ya gampang saja, laju = 360/T, kalau laju M4=2*laju M2, maka periode M4 ya separuhnya periode M2.

Selain overtide, ada juga istilah compound tide. Contoh komponen pasut yang masuk kriteria compound tide adalah MS4, 2SM2, 2SM6, dan 2MS6. Keempat compound tide tersebut merupakan hasil interaksi antara komponen pasut utama M2 dan S2, dan mereka juga termasuk komponen perairan dangkal. Ada juga juga MNS6 yang merupakan interaksi dari komponen pasut M2, N2, dan S2.

Perdefinisi, yang disebut dengan compound tide adalah suatu komponen pasut yang terbentuk dari hasil interaksi antara beberapa komponen pasut utama (primary constituents). Definisi bahasa Inggrisnya begini bunyinya: A compound tide is a constituent arising from the interaction between other primary constituents

Lalu, bagaimana menghitung laju komponen-komponen compound tide tersebut?

Laju MS4=laju M2 + laju S2
Laju 2SM2=laju S2 - laju M2
Laju 2SM6=2*laju S2 + laju M2
Laju 2MS6=2*laju M2 + laju S2
Laju MNS6= laju M2 + laju N2 + laju S2

Jadi kalau kita tahu laju dari komponen utamanya, dengan mudah kita bisa mendapatkan laju compound tide tersebut.

Model Oseanografi

2006-09-26T02:46:00.000-07:00

Salah satu pekerjaan oseanografer adalah menjadi modeler, tapi bukan untuk merancang pakaian musim panas dingin, atau berjalan-jalan ganjen dan culun di atas titian kucing (cat walk) , tetapi mencoba mentransfer fenomena oseanografi ke dalam persamaan-persamaan diskrit/numerik. Banyak hal bisa dimodelkan, dari yang paling sederhana hingga yang rumit amit-amit. Model seperti ini biasa disebut sebagai model numerik.

Salah satu kegunaan dari model numerik dalam bidang oseanografi adalah untuk mempelajari perilaku laut secara lebih mudah dan murah tetapi detail. Mudah dan murah karena kita tidak perlu pergi ke laut, tahu sendiri kan, survey oseanografi itu cukup mahal dan sulit. Detail, karena kita bisa menjadikan lokasi penelitian kita di laut menjadi sel-sel hingga skala yang cukup rapat.

Dalam perkembangan ilmu oseanografi, model numerik ini cukup banyak membantu para oseanografer dalam menjelaskan fenomena-fenomena yang teramati di alam dengan lebih mendalam. Beberapa yang cukup populer adalah model Stommel yang berhasil menjelaskan fenomena intensifikasi arus di batas barat (western boundary currents) dan model Sverdrup mengenai sirkulasi laut (silahkan lihat di sini untuk penjelasan agak detail).

Saat ini, sepertinya hampir semua pekerjaan oseanografer banyak terbantu dengan model numerik, apalagi dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi komputasi. Di dunia maya saat ini pun banyak bertebaran model-model numerik oseanografi yang gratis, mulai dari yang hanya 1-D, 2-D, hingga yang 3-D dengan berbagai macam metode yang berbeda-beda dan keunggulan masing-masing. Beberapa diantaranya adalah Princeton Ocean Model (POM), Hamburg Shelf Ocean Model (HAMSOM), Modular Ocean Model (MOM), Bergen Ocean Model (BOM), dll. untuk model sirkulasi laut. WaveWatch III untuk model gelombang laut, Oregon State University Tidal Inversion Software (OTIS) untuk model pasang surut dengan asimilasi data dengan metode inversi, dan masih banyak lagi yang lain. Semua model yang saya sebutkan di atas bisa diunduh dengan gratis.

Dalam menjalankan model numerik kita perlu berhati-hati, jangan sampai terjadi "garbage in, garbage out". Bisa dipastikan, jika kita sudah melaksanakan langkah-langkah untuk menjalankan sebuah model sesuai dengan prosedur yang ada dalam user guide, model akan memberikan hasil. Tetapi hasil model itu belum tentu benar, apalagi jika kita salah dalam memberikan input atau mengatur syarat batas. Maka dari itu, diperlukan kehati-hatian dalam menjalankannya, dan tentu saja diperlukan juga pemahaman yang baik tentang model numerik dan hal-hal yang berkaitan dengan oseanografi.

Menghitung salinitas dari data CTD

2006-09-22T08:19:00.000-07:00

Beberapa minggu yang lalu seorang kawan, teman kuliah dulu yang sekarang sudah bergelar MEng. Oseanografi bertanya: "punyakah saya program untuk menghitung harga salinitas dari hasil pengamatan CTD? (jika ada dalam vb-nya excel, itu akan lebih baik). Saya yang memang tidak pernah bersentuhan dengan data CTD dengan singkat menjawab "tidak", tapi saya ingat bahwa di websitenya Pak Tomzcak ada fasilitas itu dalam bentuk kalkulator online. Tapi ya tidak mangkus juga kalau data CTD yang banyak itu harus dimasukkan satu persatu ke kalkulator onlinenya Pak Tomzcak itu, bisa gempor dong tangan ini...

Setelah berlalu beberapa pekan, dan kebetulan punya waktu luang, saya mencoba mencari-cari di internet tentang cara menghitung salinitas dari data CTD, dan saya menemukan 2 alamat website ini: "Exercise 5: Using EXCEL to process CTD data" dan sebuah source code dalam Fortran untuk menghitung salinitas dan beberapa parameter fisis oseanografi lainnya dari CSIRO.

Karena saya terbiasa menggunakan Matlab untuk urusan hitung-menghitung dalam bidang oseanografi, akhirnya saya mencoba untuk mengubah kedua sumber berharga itu ke dalam fungsi-fungsi Matlab, dan terbentuklah dengan sukses function sal78, sal, dan conduc. Function sal78 adalah fungsi untuk mengubah rasio konduktivitas ke salinitas (jika M=0) dan mengubah salinitas ke rasio konduktivitas (jika M=1) berdasarkan pada UNESCO Report #37, 1981, juga ada dalam Practical Salinity Scale 1978 oleh E.L. Lewis, IEEE Ocean Eng. Jan, 1980. Prosedurnya mudah dan banyak tersedia rumusnya di dunia maya ini.

Untuk mengubah harga konduktivitas, temperatur dan tekanan dari data CTD, saya mencoba membuat fungsi sal, dimana dalam fungsi tersebut dipanggil sal78. Sedangkan untuk mengubah harga salinitas ke konduktivitas, saya buat fungsi conduc, dimana di dalamnya juga dipanggil fungsi sal78. Saya sudah coba bandingkan hasilnya dengan kalkulator onlinenya Pak Tomzcak, alhamdulillah harganya sama. Berikut adalah isi dari fungsi-fungsi tersebut,semoga bermanfaat:

1.Function sal78.m

 function sal=sal78(c,t,p,m)
% notes from me:
% --------------
% some parts are taken from
% http://marine.csiro.au/datacentre/process/formats/sal78.f
% and the other parts are taken from:
% http://faculty.washington.edu/blewis/ocn499/EXER05.htm
%
% i just try to combine it for my needs and purposes
%
% this function is called by sal to get the salinity value from
% conductivity --> s=sal78(g,t,p,0)
%
% this function is called by conduc to get the conductivity value from
% salinity --> c=sal78(s,t,p,1)
%
% the sal and conduc codes are taken from:
% http://marine.csiro.au/datacentre/process/formats/sal78.f
%
% ***agus setiawan, sep.2006***
%
% this header and explanation is from:
% http://faculty.washington.edu/blewis/ocn499/EXER05.htm
%
% sal78 converts conductivity to salinity
% the conductivity ratio (c)=1.0000000 for salinity=35
% PSS-78. temperature=15.0 deg. celcius, and atmospheric
% pressure.
%
% references: also located in UNESCO Report NO. 37 1981
% Practical Salinity Scale 1978: E.L. Lewis IEEE Ocean Eng.
% Jan. 1980
%
% units:
% pressure p decibars
% temperature t deg. celcius (IPTS-68)
% conductivity c ratio (m=0)
% conductivity c mmho/sec (m=1)
% salinity sal78 (PSS-78) (m=0)
% checkvalues:
% sal78=1.888091:c=40.0000,t=40degC,p=10000dcbrs:m=1
% sal78=40.00000:c=1.888091,t=40degC,p=10000dcbrs:m=0
%
% sal78 ratio: returns zero for conductivity ratio: <0.0005
% sal78: returns zero for salinity: <0.02
%
% Practical Salinity Scale 1978 definition with temperature
% correction
%
% convert conductivity to salinity
%
% this part of code is from:
% http://faculty.washington.edu/blewis/ocn499/EXER05.htm
r=c;
dt=t-15.0;
rt35=(((1.0031E-9*t-6.9698e-7)*t+1.104259e-4)*t +2.00564e-2)*t+0.6766097;
c=((3.989e-15*p-6.370e-10)*p+2.070e-5)*p;
b=(4.464e-4*t+3.426e-2)*t+1.0;
a=-3.107e-3*t+0.4215;
if m==0, 
rt=r/(rt35*(1.0+c/(b+a*r))); 
rt=sqrt(abs(rt)); 
sal=((((2.7081*rt-7.0261)*rt+14.0941)*rt+25.3851)...
 *rt -0.1692)*rt+0.0080...
  +(dt/(1.0+0.0162*dt))*(((((-0.0144*rt+0.0636)*rt-0.0375)...
 *rt-0.0066)*rt-0.0056)*rt+0.0005);
else
% this part of code is from:
% http://marine.csiro.au/datacentre/process/formats/sal78.f 
rt=sqrt(r/35.0); 
for n=1:10,  
 si=((((2.7081*rt-7.0261)*rt+14.0941)*rt+25.3851)*rt...
   -0.1692)*rt+0.0080...    
  +(dt/(1.0+0.0162*dt))*(((((-0.0144*rt...
   +0.0636)*rt-0.0375)*rt-0.0066)*rt-0.0056)*rt+0.0005);
  dsal=((((13.5405*rt-28.1044)*rt+42.2823)*rt+50.7702)*rt...
   -0.1692)+(dt/(1.0+0.0162*rt))*((((-0.0720*rt+0.2544)*rt...
   -0.1125)*rt-0.0132)*rt-0.0056);
   rt=rt+(r-si)/dsal; 
end 
rtt=rt35*rt*rt; 
c=rtt*(c+b); 
b=b-rtt*a; 
rr=sqrt(abs(b*b+4.0*a*c))-b; 
sal=0.5*rr/a;
end  % if m==0

2.Function sal.m

function s=sal(c,t,p)
%
% function s=sal(c,t,p)
% this function derives salinity from a value of the
% in situ conductivity (as determined, for example, by a CTD),
% temperature and pressure.
%
% units:
% conductivity (c) : mmho/cm
% temperature (t)  : degC
% pressure (p)     : dbar --> 1 bar=10 dbar=100 kPa
%
%
% c35150 is the conductivity of standard seawater at 35 PSU,
% 15 degC, and atmospheric pressure
c35150=42.914;

if(abs(c)<0.01), s=-1, return, end
g=(c*(1.-6.5E-06*(t-2.8)+1.5E-8*(p-3000.)))/c35150;
s=sal78(g,t,p,0);

3.Function conduc.m

function c=conduc(s,t,p)
%
% function c=conduc(s,t,p)
% this function derives conductivity from a value of the
% salinity, temperature and pressure.
%
% units:
% salinity (s)     : PSU
% temperature (t)  : degC
% pressure (p)     : dbar  --> 1 bar = 10 dbar = 100 kPa
%
%
% c35150 is the conductivity of standard seawater at 35 PSU,
% 15 degC, and atmospheric pressure
c35150=42.914;
g=sal78(s,t,p,1);
c=g*c35150/(1.0-6.5e-6*(t-2.8)+1.5e-8*(p-3000.));

Air Laut yang Selalu Bergerak

2006-09-12T00:55:00.000-07:00

Bumi kita dikelilingi oleh dua lautan yang sangat luas: lautan udara dan lautan air. Keduanya berada dalam keadaan bergerak yang tetap, dibangkitkan oleh energi dari matahari dan gaya gravitasi Bumi. Gerakan-gerakan mereka saling berhubungan: angin memberikan energinya ke permukaan laut sehingga menghasilkan arus laut, dan arus laut membawa energi panas dari satu lokasi ke lokasi lainnya, mengubah pola temperatur permukaan Bumi dan juga mengubah sifat-sifat fisis udara di atasnya.

Di laut terbuka, air laut digerakan oleh dua sistem angin. Di dekat khatulistiwa, angin pasat (trade wind) menggerakkan permukaan air ke arah barat. Sementara itu, di daerah lintang sedang (temperate), angin baratan (westerlies wind) menggerakkan kembali permukaan air ke timur. Akibatnya di samudera-samudera akan ditemukan sebuah gerakan permukaan air yang "membundar". Di belahan bumi utara, angin ini membangkitkan arus yang bergerak searah jarum jam, sementara itu di belahan bumi selatan dia bergerak berlawanan arah jarum jam.

Arus laut, baik yang di permukaan maupun di kedalaman, berperan dalam iklim di Bumi dengan cara menggerakkan air dingin dari kutub ke daerah tropis dan sebaliknya. Sistem arus global yang mempengaruhi iklim di Bumi ini biasa disebut sebagai "Great Ocean Conveyor Belt" atau dalam bahasa Indonesia saya biasa menyebut sebagai "Sabuk Arus Laut Dunia".

Air laut selalu dalam keadaan bergerak. Arus laut bergerak tak ubahnya arus di sungai, gelombang laut bergerak dan menabrak pantai, dan gaya gravitasi bulan dan matahari mengakibatkan naik turunnya air laut dan biasa disebut sebagai fenomena pasang surut laut.

Arus laut tercipta karena adanya pemanasan di beberapa bagian Bumi oleh radiasi sinar matahari. Air yang lebih hangat akan "mengembang", membuat sebuah kemiringan (slope) terhadap daerah sekitarnya yang lebih dingin, dan akibatnya air hangat tersebut akan mengalir ke arah yang lebih rendah yaitu ke arah kutub yang lebih dingin daripada ekuator.

Gelombang laut tercipta karena adanya transfer energi dari angin ke permukaan laut. Energi yang tertransferkan ini akan bergerak melintasi permukaan laut, dimana air laut sendiri bergerak dalam gerakan "membundar" (circular motion) di bawah permukaan laut.

Pasang surut (pasut) laut adalah gerakan berirama dan dapat diramalkan yang dibangkitkan oleh gaya gravitasi bulan dan matahari. Rentang pasut dapat bervariasi secara "dramatis", bergantung pada bentuk (morfologi) perairannya. Di beberapa tempat , beda antara pasang tertinggi dan surut terendah (rentang pasut) bisa mencapai puluhan meter.

Perubahan iklim akan mempengaruhi carbon sequestration di laut

2006-08-09T14:40:00.000-07:00

Pada tulisan sebelumnya yang berjudul "Sedimen laut dalam ideal untuk menyimpan karbon dioksida", para peneliti mencoba untuk memberikan sebuah solusi inovatif dalam mengurangi jumlah emisi karbon dioksida di atmosfer. Namun demikian, solusi tersebut tidak sepenuhnya aman. Tulisan di bawah ini mencoba mengupas pendapat peneliti lainnya tentang bagaimana perubahan iklim akan dapat mempengaruhi penyimpanan karbon dioksida di laut dalam tersebut.

Sebuah model sistem bumi yang dibangun oleh para peneliti di Universitas Illinois di Urbana-Champaign mengindikasikan bahwa lokasi terbaik untuk menyimpan karbon dioksida di laut dalam akan berubah seiring dengan perubahan iklim.

Injeksi langsung karbon dioksida ke dalam laut telah disarankan sebagai salah satu metode untuk mengontrol bertambahnya jumlah karbon dioksida di atmosfer bumi dan meminimalkan dampak dari pemanasan global. Namun, karena atmosfer berinteraksi dengan lautan, penyerapan karbon dioksida dan kapasitas sequestrasi dapat dipengaruhi oleh perubahan iklim tersebut (untuk lebih tahu apa itu sequestrasi, silahkan lihat artikel dengan judul Carbon Sinks).

Melalui beberapa mekanisme interaksi fisis dan kimiawi, sirkulasi laut dapat mengubah dan mempengaruhi waktu simpan karbon dioksida yang diinjeksikan ke laut dalam, dan hal itu secara tidak langsung akan mengubah tempat penyimpanan karbon di lautan dan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, demikian dikatakan oleh Atul Jain, seorang profesor sains atmosfer. "Dimana karbon dioksida dinjeksikan akan menjadi isu yang sangat penting".

Profesor Jain bersama mahasiswa pasca sarjananya Long Cao telah membangun sebuah model terintegrasi iklim-laut-biosfer-siklus karbon yang diberi nama Integrated Science Assessment Model yang memungkinkan untuk mengkaji secara luas interaksi fisis dan kimiawi antar komponen individual dalam sistem bumi, juga siklus karbon, perubahan iklim dan sirkulasi laut.

Menurut Jain, pemahaman yang baik tentang perubahan iklim, sirkulasi laut, siklus karbon di laut dan feedback mechanisms adalah sangat penting dalam membuat sebuah proyeksi yang dapat dipercaya tentang kandungan karbon dioksida di atmosfer dan akibatnya terhadap perubahan iklim. Model ini telah diuraikan/dibahas dalam Journal of Geophysical Research - Oceans edisi September 2005 dengan judul "An Earth system model of intermediate complexity: Simulation of the role of ocean mixing parameterizations and climate change in estimated uptake for natural and bomb radiocarbon and anthropogenic CO₂" (lihat abstraknya di sini) .

Dengan menggunakan model ini, Jain dan Cao mempelajari efektivitas sequestrasi karbon di lautan dengan cara menginjeksikan karbon dioksida ke lokasi-lokasi dan kedalaman yang berbeda di dasar lautan.

Mereka menemukan bahwa perubahan iklim memiliki pengaruh yang besar terhadap kemampuan laut menyimpan karbon dioksida. Efeknya terlihat nyata terutama di Samudera Atlantik. Penemuan ini dimuat dalam journal Geophysical Research Letters edisi bulan Mei dengan judul: "Assessing the effectiveness of direct injection for ocean carbon sequestration under the influence of climate change" (lihat abstraknya di sini).

Cao mengatakan bahwa ketika mereka menjalankan modelnya tanpa mekanisme imbal balik iklim, Samudera Pasifik mampu menahan karbon dioksida dalam waktu yang lebih lama. Ketika mekanisme imbal balik itu ditambahkan, waktu simpan di Samudera Atlantik jauh lebih baik. Menginjeksikan karbon dioksida di Samudera Atlantik akan lebih efektif daripada menginejksikannya di Samudera Pasifik dan Hindia pada kedalaman yang sama.

Menurut Jain, perubahan iklim di masa datang dapat berpengaruh terhadap penyerapan karbon dioksida di laut dan juga pola sirkulasinya. Dengan bertambahnya suhu permukaan laut, densitas air laut akan berkurang dan akan memperlambat sirkulasi termohalin, sehingga kemampuan laut untuk menyerap karbon dioksida juga akan berkurang. Hal ini akan mengakibatkan jumlah karbon dioksida di atmosfer bertambah dan memperburuk masalah yang ada.

Lebih lanjut Jain mengatakan bahwa pada saat yang bersamaan, melemahnya sirkulasi laut akan memperlemah proses percampuran di laut, sehingga akan mengurangi ventilasi ke atmosfer dari karbon dioksida yang diinjeksikan ke laut dalam. Hasil model mereka menunjukkan bahwa efek ini lebih dramatis di Samudera Atlantik.

Jain juga mengatakan bahwa memindahkan karbon ke laut dalam bukan merupakan solusi yang permanen untuk menguranngi jumlah karbon dioksida di atmosfer. Karbon dioksida yang disimpan di laut tidak akan selamanya dapat bertahan di situ. Kadangkala ia akan menampis ke permukaan dan ke dalam atmosfer.

**diterjemahkan secara bebas dari Science Daily.

Carbon sinks

2006-08-09T14:24:00.000-07:00

Menurut beberapa literatur, carbon sinks, atau carbon dioxide sinks, adalah reservoir atau tempat untuk menyimpan atau menyerap gas karbon dioksida yang terdapat di atmosfer bumi. Hutan dan laut adalah tempat alamiah di bumi ini yang berfungsi untuk menjadi tempat menyerap gas karbon dioksida (CO2). Gas karbon dioksida diserap oleh tumbuhan yang sedang tumbuh dan disimpan di dalam batang kayunya. Di lautan, gas karbon dioksida yang digunakan oleh fitoplankton untuk proses fotosintesa, tenggelam ke dalam dasar lautan bersama kotoran makhluk hidup pemakan fitoplankton dan predator-predator tingkat tinggi lainnya sebagai kotoran dan menjadi kerang-kerangan.

Proses berpindahnya gas karbon dioksida dari atmosfer (ke dalam vegetasi dan lautan) biasa disebut sebagai carbon sequestration. Beberapa ahli di negara-negara maju saat ini banyak yang aktif meneliti tentang proses ini dan berharap menemukan sebuah cara efektif untuk membuat sebuah proses buatan dalam rangka mengurangi laju perubahan iklim global (mitigasi pemanasan global) yang menurut para ahli berada dalam level yang "cukup mencemaskan" abad ini.

Di Hutan, dalam proses fotosintesa, tanaman menyerap karbon dioksida dari atmosfer, menyimpan karbonnya dan melepaskan gas oksigennya kembali ke atmosfer. Hutan yang sedang tumbuh (hutan yang masih muda) akan berfungsi sangat baik sebagai carbon sinks, karena vegetasi di sana secara cepat akan menyerap banyak gas karbon dioksida pada proses fotosintesa dalam rangka tumbuh dan berkembangnya vegetasi. Vegetasi akan kembali melepaskan karbon dioksida ke atmosfer ketika mereka mati. Secara alamiah, dengan mengabaikan aktivitas manusia, proses terserap dan terlepasnya karbon dioksida ke atmosfer akan berjalan secara berimbang atau netral. Artinya, jumlah gas karbon dioksida di atmosfer relatif tetap terhadap waktu.

Aktivitas manusia, seperti penebangan dan pembakaran hutan, akan menjadikan karbon dioksida yang terlepas ke atmosfer lebih besar daripada yang mampu diserap dan disimpan hutan, apalagi jika memperhitungkan jumlah pemakaian bahan bakar fosil yang semakin hari semakin meningkat. Konversi hutan menjadi daerah pertanian juga berperan sangat besar dalam proses kembalinya gas karbon dioksida ke atmosfer.

Di lautan, fitoplankton adalah titik awal dari carbon sinks melalui suatu sistem rantai makanan. Fitoplankton ini mengekstrak karbon dari gas karbon dioksida yang mereka serap dari atmosfer pada saat proses fotosintesa. Binatang bercangkang atau berkerang juga menggunakan karbon untuk membuat cangkang atau kerang mereka. Ketika mati, cangkang atau kerang tersebut akan tenggelam dan tersimpan di dasar laut hingga kedalaman 2000 sampai 4000 meter dalam waktu ribuan tahun. Carbon sinks juga akan terjadi melalui tenggelamnya makhluk-makhluk hidup yang telah mati, kotoran-kotoran zooplancton dan ikan-ikanan ke dasar laut.

Dalam Protokol Kyoto, negara-negara yang memiliki hutan yang luas dapat mengambil keuntungan, dari sumberdaya hutannya tersebut, melalui skema perdagangan emisi. Dalam skema ini, akan ada negara yang berperan sebagai penjual emisi dan juga negara sebagai pembeli emisi. Saya sendiri kurang tahu sudah sejauh mana para negara penjual dan pembeli emisi ini membuat aturan main perdagangan emisi mereka. Jika ditinjau dari sumberdaya hutannya, Indonesia sebenarnya bisa berperan dan berpeluang cukup besar dalam perdagangan emisi ini, apalagi kalau kita bisa menjaga sumberdaya hutan kita dengan baik.

**disarikan dari beberapa sumber

Sedimen di laut dalam ideal untuk menyimpan karbon dioksida

2006-08-09T02:37:00.000-07:00

Pakar dari Universitas Harvard memaparkan sebuah solusi inovatif untuk menyimpan karbon dioksida yang dihasilkan dari kegiatan manusia --yang kini semakin menumpuk di atmosfer dan menyebabkan pemanasan global-- di dalam sedimen di dasar lautan. Mereka menemukan bahwa sedimen di laut dalam dapat menyediakan tempat yang permanen dan tak terbatas untuk menyimpan gas rumah kaca ini, dan memperkirakan bahwa sedimen lantai samudera di wilayah Amerika cukup luas untuk menyimpan emisi karbon dioksida nasional untuk ribuan tahun yang akan datang.

Harvard's Kurt Zenz House dan Daniel P. Schrag, bersama dengan koleganya dari Massachusetts Institute of Technology dan Columbia University, menjelaskan secara rinci keuntungan menyimpan kelebihan karbon dioksida ribuan meter di bawah permukaan laut dalam Prosiding National Academy of Sciences edisi minggu ini.

Memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tanpa akibat negatif pada iklim bumi adalah salah satu tantangan yang ada saat ini, demikian kata Schrag, profesor pada earth and planetary sciences, Fakultas Seni dan Sains Harvard yang juga menjabat sebagai direktur pada Harvard's Center for the Environment. Sejak digunakannya bahan bakar fosil sebagai bahan bakar utama di abad ke-21, maka diperlukan tempat penyimpanan yang permanen untuk menyimpan sebagian gas karbon dioksida yang ada di atmosfer agar kandungan gas rumah kaca ini tidak terus bertambah dan mempengaruhi iklim di bumi.

Schrag dan kolega-koleganya mengatakan bahwa metode ideal untuk menyimpan karbon dioksida adalah dengan cara menginjeksikan gas tersebut ke dalam sedimen di laut dengan ketebalan ratusan meter. Kombinasi dari temperatur yang rendah dan tekanan yang tinggi pada kedalaman laut 3000 meter akan membuat karbon dioksida berubah menjadi cairan yang lebih berat dari air laut di sekitarnya, yang memungkinkannya untuk tidak terlepas dari tempat penyimpanannya.

Menginjeksikan karbon dioksida ke dalam sedimen lantai samudera akan dapat mengurangi pengaruh buruknya terhadap kerusakan kehidupan di laut dan jelas lebih aman daripada menyemprotkannya secara langsung pada sebuah jebakan gas di laut. Hal ini juga akan lebih menjamin bahwa tidak ada gas yang keluar ke atmosfer melalui proses percampuran oleh arus laut. Pada temperatur dan tekanan di laut dalam yang cukup ekstrim, karbon dioksida bergerak dalam fasa cairnya untuk membentuk kristal hidrat yang solid dan tak bergerak, dan mempercepat kestabilan sistem. Para ilmuwan mengatakan bahwa gas tersebut akan cukup aman dalam tempat penyimpanannya dan tahan terhadap gempa bumi atau proses-proses geomekanik lainnya.

Beberapa peneliti lain ada yangmengusulkan untuk menyimpan karbon dioksida ini dalam formasi geologi seperti pada lapangan gas alam, tetapi reservoir di daratan seperti itu memiliki resiko kebocoran yang tinggi.

Sedimen di laut dalam berperan sangat besar sebagai reservoir penyimpanan, demikian kata House, mahasiswa pasca sarjana di Harvard's Department of Earth and Planetary Sciences. Sekitar 22% atau 1,3 juta kilometer persegi lantai samudera di zona ekonomi eksklusif Amerika Serikat memiliki kedalaman lebih dari 3000 meter. Diperkirakan emisi karbon dioksida tahunan dapat disimpan di bawah sedimen pada suatu area seluas 80 kilometer persegi saja, sehingga lantai samudera di wilayah Amerika dapat digunakan untuk menyimpan kelebihan karbon dioksida untuk waktu ribuan tahun lamanya.

Menurut para peneliti, di luar wilayah 200 mil zona ekonomi Amerika Serikat, kapasitas total penyimpanansedimen laut dalam adalah tak terbatas.

Para peneliti menyatakan bahwa sedimen yang tipis dan impermeabel (tak kedap) tak cocok untuk menyimpan karbon dioksida, seperti pada daerah dengan kemiringan yang terjal, dimana proses longsor (lanslide) dapat menyebabkan gas terlepas dari tempat penyimpanannya. Mereka mengatakan bahwa pengkajian lebih lanjut dalam hal kelayakan mekanik dalam membawa karbon dioksida ke lantai samudera, juga studi tentang dampak dari tinggi muka laut.

**diterjemahkan secara bebas dari artikel di Science Daily.

Pengasaman Laut

2006-08-09T00:56:00.000-07:00

Pengasaman laut atau Ocean acidification adalah istilah yang diberikan untuk proses turunnya kadar pH air laut yang kini tengah terjadi akibat penyerapan karbon dioksida di atmosfer yang dihasilkan dari kegiatan manusia (seperti penggunaan bahan bakar fosil). Menurut Jacobson (2005), pH di permukaan laut diperkirakan turun dari 8,25 menjadi 8,14 dari tahun 1751 hingga 2004.

Pada siklus karbon alami, konsentrasi CO₂ di atmosfer menggambarkan sebuah keseimbangan fluks antara lautan, daratan dan atmosfer. Perubahan fungsi lahan (land use change), penggunaan bahan bakar fosil, dan produksi semen mengakibatkan adanya sumber CO₂ tambahan ke dalam atmosfer bumi. Sebagian CO₂ tersebut diserap oleh tumbuhan di darat dan sebagian lainnya diserap oleh lautan.

Ketika CO2 terlarut, dia akan bereaksi dengan air membentuk suatu kesetimbangan jenis ionik dan non-ionik yaitu: karbon dioksida yang terlarut bebas (CO₂ _(aq)), asam karbonat (H₂CO₃), bikarbonat (HCO₃^-), dan karbonat (CO₃^2-). Perbandingan (rasio) dari jenis-jenis ini bergantung pada temperatur air laut dan alkalinitas (kapasitas penetralan asam dari sebuah larutan).
Terlarutnya CO₂ juga akan menyebabkan naiknya konsentrasi ion hidrogen (H⁺) di lautan, sehingga akan mengurangi pH lautan (ingat semakin rendah nilai pH, semakin asam sebuah larutan). Menurut Orr et al. (2005), sejak dimulainya revolusi industri, pH lautan telah turun sebesar lebih kurang 0,1 satuan, dan diperkirakan akan terus turun hingga 0,3 - 0,4 satuan pada tahun 2100 akibat makin banyaknya gas CO₂ akibat aktivitas manusia yang diserap.

Meskipun penyerapan CO₂ oleh lautan akan membantu memperbaiki efek iklim akibat emisi CO₂, namun diyakini juga bahwa akan ada konsekuensi negatif terhadap organisme kerang-kerangan yang memanfaatkan kalsit dan aragonit dari kalsium karbonat untuk membentuk cangkang. Organisme ini berperan dalam rantai makanan di laut.

Pada kondisi normal, kalsit dan aragonit stabil di permukaan air karena ion karbonat berada pada kondisi sangat jenuh. Dengan turunnya pH air laut, konsentrasi ion karbonat ini juga akan turun, dan pada saat karbonat berada pada kondisi tak jenuh, struktur yang dibentuk dari kalsium karbonat menjadi rapuh dan akan mudah terpecah/terputus (dissolute). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karang-karangan (Gattuso et al., 1998), alga coccolithophore (Riebesell et al., 2000) dan pteropods (Orr et al., 2005) akan mengalami pengurangan kalsifikasi atau peningkatan pemutusan (maksudnya dissolution) ketika terpapar oleh naiknya kadar CO₂.

Bahan bacaan: Wikipedia

Seri Tokoh Oseanografi: Fridtjof Nansen

2006-08-09T00:49:00.000-07:00

Fridtjof Nansen (10 Oktober 1861 - 13 Mei 1930), berkebangsaan Norwegia, seorang penjelajah benua Artik, ilmuwan, negarawan dan humanitarian. Keberagaman akan hal yang dilakukannya terlihat dari hasil karyanya yang mencakup Eskimo Life (1893), Closing-Nets for Vertical Hauls and for Vertical Towing (1915), Russia & Peace (1923), dan Armenia and the Near East (1928).Perjalanan pertamanya ke Artik dilakukan pada tahun 1882. Sekembalinya dari perjalan tersebut, beliau menjadi kurator koleksi sejarah alam di Museum Bergen. Pada tahun 1888, bersama dengan kelompoknya, beliau membuat sebuah memorabilia perjalanan melintasi Greenlad dengan ski, yang dijelaskannya dalam First Crossing of Greenland (1890).

Beliau memiliki angan-angan atau cita-cita yang cukup aneh yaitu mencapai kutub utara dengan "menumpang" di es yang mengapung di kutub. Untuk itu, beliau melakukan pelayaran ke Artik pada tahun 1893 di dalam kapal Fram yang didesain khusus untuk tahan terhadap benturan es (ekspedisi Fram). Fram tersebut ditambatkan pada es yang mengapung pada posisi 83^o59′ LU, menuju 85^o57′ LU, dan pada tahun 1896 kembali dengan selamat (meskipun tidak mencapai kutub) di Norwegia, seperti yang sudah diperkirakan Nansen sebelumnya. Pada tahun 1895 beliau meninggalkan kapalnya tersebut dan mengatur rencana baru untuk melengkapi perjalanannya ke kutub dengan menggunakan sledge (apa ya bahasa Indonesianya?). Namun demikian beliau hanya bisa mencapai posisi 86^o14′ LU akibat kondisi es yang membelok.

Meskipun beliau ataupun kapalnya tidak bisa mencapai kutub, namun ekspedisi yang telah dilakukannya memberikan informasi yang sangat berharga bagi dunia tentang Artik dan membuat beliau terkenal di seluruh dunia. Beliau telah membuktikan bahwa laut yang membeku berada di sekitar kutub dan memenuhi basin kutub.

Dengan informasi oseanografi, meteorologi, diet dan nutrisi yang sangat lengkap ini, Nansen telah meletakkan dasar bagi kegiatan di Artik pada masa selanjutnya. Farthest North, laporan penjelajahannya yang brilian, hadir dalam terjemahan bahasa Inggris pada tahun 1897. Bahan-bahan ilmiah ekspedisinya dipublikasikan pada The Norwegian North Polar Expedition (diedit oleh Nansen, 6 volume, 1900-1906). The Nansen Fund untuk riset saintifik didirikan untuk menghormatinya. Di Universitas Royal Frederick, Christiania (sekarang Oslo), beliau menjabat sebagai profesor zoologi (1897) dan oseanografi (1908).

Karir beliau dalam bidang kenegaraan dimulai tahun 1905, ketika beliau bekerja dalam rangka pemisahan Norwegia dari Swedia secara damai. Berkat jasanya, beliau diangkat menjadi menteri pertama Norwegia untuk Inggris Raya (1906-1908). Pada tahun 1910 beliau diangkat menjadi direktur pada komisi internasional untuk mempelajari laut dan beliau membuat beberapa perjalanan ilmiah, terutama di Antlantik Utara (1910-1914).

Kegiatan humanitar beliau dimulai pasca perang dunia ke-1. Ditunjuk sebagai komisi tinggi untuk pengungsi Liga Bangsa-bangsa (kini PBB), mengantarnya menerima hadiah Nobel pada tahun 1922. Liga Bangsa-bangsa sendiri memberinya penghormatan dengan mendirikan Nansen International Office for Refugees pada tahun 1931 yang kemudian mengantarnya kembali untuk menerima hadiah Nobel dalam bidang perdamaian pada tahun 1938. Sebagai penghormatan terhadap ayahnya, Odd Nansen mendirikan The Nansen Help pada tahun 1937.

Beliau wafat pada tanggal 13 Mei 1930 dan dikebumikan tepat pada hari kemerdekaan Norwegia, 17 Mei.

bahan bacaan:

**catatan: artikel ini juga dimuat di blog lautanku.

Pemanasan Global dan Membekunya Eropa

2006-08-08T16:20:00.000-07:00

Ada sebuah artikel menarik dari Science Daily yang pernah saya baca yang membahas tentang dampak dari pemanasan global di Eropa. Artikel ini ditulis berdasarkan pada hasil simulasi numerik jangka panjang tentang apa yang akan terjadi jika laju penambahan gas rumah kaca terus bertambah di atmosfer Bumi. Dalam jangka panjang, ternyata Eropa akan semakin dingin jika pemanasan global terus berlangsung. Pertanyaannya adalah: “Apa yang menyebabkan Eropa akan semakin dingin?”

Untuk membahas masalah ini, sebelumnya anda perlu tahu tentang apa yang disebut dengan Great Ocean Conveyor Belt, yaitu sebuah sirkulasi laut global yang di dalam sirkulasi tersebut terjadi pemindahan energi panas yang diserap oleh laut dari daerah tropis -yang mengalami radiasi matahari yang relatif tetap sepanjang tahun- ke daerah lintang menengah dan tinggi yang menerima energi radiasi matahari yang berbeda pada saat musim dingin dan panas (akibat sumbu rotasi bumi yang membentuk sudut 23.5 derajat terhadap garis edarnya).

Akibat suhu yang dingin di sekitar kutub utara (Greenland), maka akan terjadi pembekuan air laut. Pembekuan air laut ini akan melepaskan garam yang terkandung di dalam air laut tersebut (oleh sebab itu, kenapa es di kutub tidak berasa asin karena garamnya tidak ikut membeku). Pelepasan garam ini akan menjadikan salinitas air laut menjadi lebih tinggi sehingga densitas air laut di sana pun menjadi lebih tinggi pula, akibatnya massa air laut akan turun (dikenal sebaga fenome sinking atau downwelling atau bisa juga disebut sebagai arus laut yang bergerak ke kedalaman). Kekosongan akibat turunnya massa air laut yang memiliki densitas yang besar tersebut akan diisi oleh massa air laut di sekitarnya, yaitu dari daerah lintang yang lebih rendah atau daerah tropis. Air laut di tropis yang hangat inilah yang menjadikan iklim di lintang menengah dan tinggi tetap cukup hangat.

Pemanasan global akan menyebabkan terjadinya pencairan es di kutub. Hal ini menyebabkan bertambahnya jumlah air, sehingga terjadi pengenceran air laut. Akibatnya, densitas air laut menjadi berkurang sehingga proses sinking atau downwelling pun akan melemah. Melemahnya proses ini akan mengurangi jumlah air hangat yang masuk dari daerah tropis. Akibat selanjutnya, iklim di lintang menengah dan tinggi tidak lagi sehangat sebelumnya, dan ini yang akan memicu terjadinya Eropa yang membeku dalam jangka panjang.

Nah, kalau Eropa akan membeku dalam jangka panjang akibat pemanasan global, lalu apa yang akan terjadi dengan daerah tropis? Mungkin lain kali saya akan bahas hal ini.

** catatan: artikel ini sudah dimuat juga di blog saya lainnya.

Pemanasan Global, Pro dan Kontra

2006-01-31T00:52:00.000-08:00

Meskipun (menurut perasaan) temperatur di sekitar kita terlihat berfluktuasi secara tetap, namun pada kenyataannya (berdasarkan data yang ada) ternyata selama 50 tahun terakhir ini temperatur rata-rata di Bumi telah naik secara cepat. Penyebab utama naiknya temperatur Bumi adalah akibat efek rumah kaca yang menurut sebagian ahli disebabkan oleh meningkatnya kandungan gas Karbon Dioksida (CO2) dan partikel polutan lainnya di atmosfer Bumi. Diibaratkan selimut, gas-gas tersebut akan menghalangi energi panas yang dipantulkan kembali oleh Bumi ke ruang angkasa.

Untuk membayangkan efek rumah kaca ini sangat mudah. Mungkin ada di antara anda yang sudah pernah merasakan bagaimana ketika pertama kali memasuki sebuah mobil yang diparkir di tempat yang panas. Temperatur di dalam mobil akan terasa lebih panas daripada temperatur di luar, karena energi panas yang masuk ke dalam mobil terperangkap di dalamnya dan tidak bisa keluar.

Pada kondisi yang normal, efek rumah kaca adalah "baik" karena dengan demikian Bumi akan menjadi hangat dan dapat menjadi tempat hidup manusia dan makhluk hidup lainnya. Tanpa efek rumah kaca, bagian Bumi yang tidak terkena sinar matahari akan menjadi sangat dingin seperti di dalam freezer lemari es anda (-18C). Sejarah terbentuknya Bumi hingga bisa ditempati oleh manusia seperti saat ini sebenarnya tak lepas dari 'jasa' efek rumah kaca. Jadi sebenarnya yang namanya efek rumah kaca itu sudah ada sejak jaman dahulu kala seiring dengan proses terbentuknya Bumi.

Kondisi akan menjadi tidak baik jika kandungan gas-gas rumah kaca di atmosfer Bumi semakin hari semakin meningkat. Kenapa demikian? karena dengan semakin meningkatnya gas-gas rumah kaca, semakin memanas pula Bumi, akibatnya akan terjadi pencairan es di daerah kutub yang dapat menenggelamkan sebagian daratan tempat manusia dan makhluk-makhluk hidup darat lainnya tinggal.

Gas rumah kaca yang saat ini banyak disalahkan oleh sebagian ahli pengusung isu pemanasan global adalah gas CO2 di atmosfer. Sementara sebagian ahli lain berpendapat bahwa sebenarnya jumlah CO2 di atmosfer tidak cukup signifikan untuk dijadikan "kambing hitam" pemanasan global karena jumlahnya yang hanya 0.04%. Selain itu, para ahli ini juga menyatakan bahwa seluruh gas yang ada di atmosfer adalah gas rumah kaca, tanpa terkecuali dimana komposisi terbesar adalah nitrogen (78%), oksigen (21%) dan uap air (hingga 3%). Nah lo, pusing kan jadinya? Santai, tidak perlu pusing...

Lalu, apakah yang menyebabkan meningkatnya kandungan karbon dioksida dan partikel polutan di atmosfer? Ternyata kontribusi terbesar adalah akibat pemakaian bahan bakar fosil seperti batubara, gas dan minyak Bumi. Ketiga jenis bahan bakar tersebut adalah yang paling murah saat ini jika dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Pemakaiannya pun dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan yang sangat berarti setelah tercetusnya revolusi industri. Apalagi kalau sekarang kita sering merasakan kemacetan di mana-mana akibat jumlah kendaraan bermotor dan "bermobil" yang meningkat. Pabrik/industri yang tumbuh di mana-mana untuk memenuhi pola konsumsi masyarakat modern yang semakin hari semakin meningkat. Namun hal ini juga disangkal oleh sebagian ahli. Menurut mereka, kontribusi dari penggunaan bahan bakar fosil di seluruh dunia dalam menambah jumlah CO2 hanyalah 0,013% (sedikit sekali bukan?). Wah jadi makin seru deh sampai di sini...

Pro dan kontra terus terjadi, namun demikian seiring dengan adanya Protokol Kyoto (1997), Beberapa negara maju sepakat untuk mengurangi jumlah emisi gas CO2 dengan mengurangi pemakaian bahan bakar fosil sebanyak 30% dalam 10 tahun ke depan. Untuk itu saat ini beberapa negara maju/industri telah mencoba mengembangkan metode dan teknologi dalam rangka memanfaatkan sumber-sumber energi alternatif yang (lebih) ramah lingkungan, terutama sumber energi yang terbarukan.

Apa itu energi terbarukan? Energi terbarukan adalah lawan kata dari energi tak terbarukan (anak kecil juga tahu kalau gitu sih). Jadi begini, energi terbarukan adalah energi yang dapat dipakai secara terus- menerus tanpa perlu kuatir sumber dari energi tersebut akan habis. Lawan katanya adalah energi tak terbarukan yaitu energi yang jika dipakai secara terus-menerus akan habis pada suatu waktu tertentu. Jadi jelas kan sekarang? Apa saja contoh dari energi terbarukan? banyak sekali, seperti energi angin, matahari, panas bumi, air, dan biomassa (berasal dari tanaman perkebunan, pertanian, hutan, sampah, dan peternakan).

Sebenarnya, secara alamiah di alam, akibat adanya interaksi antara laut dan udara (seperti TNI aja ya?), jumlah energi panas yang ada di atmosfer dan di permukaan laut akan dapat dikontrol oleh mekanisme global conveyor belt. Apa itu global conveyor belt? Global conveyor belt adalah sirkulasi global yang berperan dalam mentransfer (memindahkan) energi panas dari suatu tempat ke tempat lainnya melalui aliran udara dan air laut. Pola iklim di bumi diatur oleh mekanisme ini.

Satu hal yang perlu diingat adalah bahwa 'ketakutan' dan analisis sebagian ahli akan pemanasan global selama ini masih baru didasarkan melulu pada hasil model numerik yang belum secara 'sungguh-sungguh' dibandingkan dengan data pengamatan. Selain itu, kebanyakan model yang digunakan saat ini masih jauh dari sempurna dalam merumuskan mekanisme rumit sesungguhnya yang terjadi di Bumi.

Memang pemanasan global sedang dan terus akan terjadi, demikian juga dengan efek rumah kaca. Mencairnya es yang terbentuk sejak jaman es pun terus berlangsung karena memang temperatur bumi mengalami perubahan dari semenjak es itu dahulu terbentuk, permukaan laut pun terus mengalami kenaikan (yang dikenal dengan istilah sea level rise). Siklus seperti itu terus terjadi dan takkan terhindarkan. Sebagian pakar menyatakan bahwa fenomena itu masih merupakan suatu kewajaran yang memang harus terjadi dan tak perlu ditakutkan, sementara itu pakar yang lain -seperti yang telah saya tuliskan di atas- menyatakan bahwa dalam kurun waktu 50 tahun terakhir ini "kecepatan" dari fenomena ini meningkat dan berada pada level yang "sangat mengkhawatirkan", artinya jika "masa mengkhawatirkan" ini tidak segera diredam, maka ke depannya peradaban manusia akan mengalami masalah yang serius.

Jadi memang tak ada salahnya untuk membuat suatu aksi yang positif. Setidaknya, dengan mengurangi emisi CO2 dan mengurangi pemakaian bahan bakar fosil serta mencoba alternatif energi ramah lingkungan dan terbarukan, akan menjadikan Bumi sedikit bersih dari polutan yang telah membuat manusia sesak nafas dan teracuni paru-parunya. Apalagi untuk Indonesia yang saat ini berada pada tingkat polusi yang katanya sudah agak membahayakan bagi kesehatan penduduknya.

*disarikan dari berbagai sumber*

Energi dari Laut

2006-01-05T15:07:00.000-08:00

Laut memiliki dua tipe energi yaitu energi termal dari energi panas matahari dan energi mekanik dari pasang surut dan gelombang.

Lebih dari 70% bagian permukaan Bumi adalah lautan, hal ini menjadikan lautan sebagai pengumpul sinar matahari terbesar di bumi. Matahari menghangatkan permukaan air lebih banyak daripada di bagian laut yang lebih dalam, dan perbedaan temperatur ini menyimpan energi panas/termal. Energi termal ini dapat digunakan dalam banyak hal, termasuk sebagai pembangkit tenaga listrik. Ada tiga tipe sistem konversi yang biasa digunakan dalam pemanfaatan energi termal yaitu siklus tertutup, siklus terbuka dan hibrid.

Siklus tertutup memanfaatkan hangatnya permukaan air laut untuk menguapkan fluida kerja yang memiliki titik didih yang rendah seperti amoniak. Uap selanjutnya mengembang dan menggerakkan turbin. Selanjutnya turbin mengaktifkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Sementara itu sistem siklus terbuka bekerja dengan cara mendidihkan air laut pada tekanan rendah yang menghasilkan uap yang berfungsi menggerakkan turbin atau generator. Sedangkan sistem hibrid adalah kombinasi dari sistem siklus tertutup dan terbuka.

Adapun energi mekanik laut berbeda dengan energi termal. Meskipun sinar matahari mempengaruhi seluruh aktivitas di laut, namun gaya tarik gravitasi bulan merupakan gaya pembangkit utama pasang surut laut, sedangkan angin adalah gaya pembangkit utama gelombang laut. Bendungan biasanya digunakan untuk mengkonversi energi pasang surut menjadi energi listrik dengan cara memaksa air agar melewati turbin dan membangkitkan generator. Sedangkan untuk mengkonversi energi gelombang terdapat 3 (tiga) sistem dasar yaitu sistem kanal yang menyalurkan gelombang ke dalam reservoar atau kolam, sistem pelampung yang menggerakan pompa hidrolik, dan sistem osilasi kolom air yang memanfaatkan gelombang untuk menekan udara di dalam sebuah wadah. Tenaga mekanik yang dihasilkan dari sistem-sistem tersebut ada yang akan mengaktifkan generator secara langsung atau mentransfernya ke dalam fluida kerja, air atau udara, yang selanjutnya akan menggerakan turbin atau generator.

Daya total dari gelombang pecah di garis pantai dunia diperkirakan mencapai 2 hingga 3 juta megawatt. Pada tempat-tempat tertentu yang kondisinya sangat bagus, kerapatan energi gelombang dapat mencapai harga rata-rata 65 megawatt per mil garis pantai. Ada 3 cara untuk menangkap energi gelombang, yaitu:

Dengan pelampung, dimana alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional pelampung. Alat ini dapat ditambatkan pada sebuah rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut.

Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column). Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.

Wave Surge atau Focusing Devices (saya tidak tahu apa ya kira-kira padanannya dalam bahasa Indonesia?). Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam penampung yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung inilah yang akan digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.

Bersambung...

Contoh prog ekstrak netcdf

2005-08-18T00:54:00.000-07:00

Pada tulisan terdahulu saya sudah memberikan cara bagaimana menginstal netcdf toolbox dan juga contoh untuk menggunakannya. Sekarang saya ingin memberikan sedikit uraian yang lebih detail tentang bagaimana mengekstrak data netcdf dari NCEP untuk wilayah Indonesia dan me-resample-nya.

Hal-hal yang perlu diingat jika kita mengekstrak data dari NCEP adalah tentang format gridnya. Ada data NCEP yang menggunakan format fixed grid, dan ada juga yang menggunakan format gaussian grid. Pada format fixed grid (contohnya data slp), jumlah selnya adalah 73 x 144 dengan resolusi 2.5 x 2.5 derajat. Sedangkan pada format gaussian grid (contohnya data angin), jumlah selnya adalah 94 x 192 (resolusi T62). Spasi sel arah zonal (bujur) adalah seragam sebesar 1.875 derajat, sedangkan spasi sel arah meridional (lintang) adalah tak seragam seperti di bawah ini:

88.5420 86.6532 84.7532 82.8508 80.9474 79.0435 77.1393 75.2351 73.3307 71.4262
69.5217 67.6171 65.7125 63.8079 61.9033 59.9986 58.0940 56.1893 54.2846 52.3799
50.4752 48.5705 46.6658 44.7611 42.8564 40.9517 39.0470 37.1422 35.2375 33.3328
31.4281 29.5234 27.6186 25.7139 23.8092 21.9044 19.9997 18.0950 16.1902 14.2855
12.3808 10.4760  8.5713  6.6666  4.7618  2.8571  0.9524

untuk BBU, dan dengan angka yang sama tapi dengan tanda minus untuk BBS.

Jika kita menggunakan ncdump -h pada file netcdf, hal ini bisa dilihat pada bagian awal header. Jika data berformat fixed grid, maka di bagian awal header akan tertulis:

dimensions:
 lon = 144 ;
 lat = 73 ;

Sedangkan jika data berformat gaussian, maka akan tertulis:

dimensions:
 lon = 192 ;
 lat = 94 ;

Berikut adalah contoh programnya:

% contoh ekstraksi data netcdf dari ncep utk wilayah indonesia
% dan bagaimana cara meresample sesuai resolusi yang kita inginkan
%
% program oleh agus setiawan - 2005
% silahkan digunakan sesuka hati asal jangan diaku milik sendiri

clear all

% baca file ncep
nc=netcdf('vwnd.10m.gauss.1997.nc','nowrite');
ygrid=nc{'lat'}(:);
xgrid=nc{'lon'}(:);
v_wind=nc{'vwnd',1}(1,:,:);  % contoh hanya diambil jam pertama saja

nc=netcdf('uwnd.10m.gauss.1997.nc','nowrite');
u_wind=nc{'uwnd',1}(1,:,:);  % contoh hanya diambil jam pertama saja

% perhatikan baik-baik!
% ---------------------
% data ncep terdiri dari 2 format grid
% fixed (2.5 x 2.5 derajat dengan jumlah sel 73 x 144)
% dan gaussian (T62 dengan jumlah sel 94 x 192)
%
% rubah di sini utk menentukan mau ngolah format yang mana
%
% set sel='fixed' atau sel='gauss'
sel='gauss';

if(sel=='fixed'),

dx=2.5;  % selang sel dalam derajat

%definisikan sel dalam bentuk lintang-bujur untuk keperluan resampling
[lat,lon]=meshgrid(lat_awal:-dx:lat_akhir,lon_awal:dx:lon_akhir);
lat=lat'; lon=lon';

% definisi untuk daerah indonesia
lat_awal  =   7.5;   % sel baris ke-34
lat_akhir = -12.5;   % sel baris ke-42
lon_awal  =  95.0;   % sel kolom ke-39
lon_akhir = 142.5;   % sel kolom ke-58

% indeks untuk ekstraksi
% nilai ini bisa dicari dengan cara:
% for i=1:144, lon(i)=(i-1)*360/144;
% for i=1:73, lat(i)=(i-1)*180/73;
baris_awal = 34;
baris_akhir= 42;
kolom_awal = 39;
kolom_akhir= 58;

% ekstrak daerah indonesia
u_wind_ind=u_wind(baris_awal:baris_akhir,kolom_awal:kolom_akhir);
v_wind_ind=v_wind(baris_awal:baris_akhir,kolom_awal:kolom_akhir);

elseif(sel=='gauss'),

lat_temp=[8.5713081359863   6.6665730476379  4.7618379592896  2.8571028709412  0.9523676037788...
         -0.9523676037788  -2.8571028709412 -4.7618379592896 -6.6665730476379 -8.5713081359863...
        -10.4760417938232 -12.3807764053345];
lat_temp=lat_temp';
lon_temp=93.75:1.875:142.5;
lat1=ones(size(lat_temp,1),size(lon_temp,2));
for i=1:size(lat1,2), lat(:,i)=lat_temp(:)+lat1(:,i); end
lon1=ones(size(lat_temp,1),size(lon_temp,2));
for i=1:size(lon1,2), lon(:,i)=lon_temp(i)+lon1(:,i); end

lat_awal  =   8.5713081359863;   % sel baris ke-34
lat_akhir = -12.3807764053345;   % sel baris ke-42
lon_awal  =  93.75;   % sel kolom ke-39
lon_akhir = 142.5;    % sel kolom ke-58

% indeks untuk ekstraksi
% nilai ini bisa dicari dengan cara:
% for i=1:192, lon(i)=(i-1)*360/192;
% [xlat,dlat,sinc]=gauss2lats(nlat);   % perlu fungsi eksternal gauss2lats
baris_awal = 43;
baris_akhir= 54;
kolom_awal = 51;
kolom_akhir= 77;

% ekstrak daerah indonesia
u_wind_ind=u_wind(baris_awal:baris_akhir,kolom_awal:kolom_akhir);
v_wind_ind=v_wind(baris_awal:baris_akhir,kolom_awal:kolom_akhir);

end

% definisikan parameter resampling
dx_r=0.5;
lat_r_awal  =   6.0;  % batas utara
lat_r_akhir = -11.0;  % batas selatan
lon_r_awal  =  95.0;  % batas barat
lon_r_akhir = 141.0;  % batas timur

[lat_r,lon_r]=meshgrid(lat_r_awal:-dx_r:lat_r_akhir,lon_r_awal:dx_r:lon_r_akhir);
lat_r=lat_r'; lon_r=lon_r';

% resampling dan interpolasing
% ----------------------------
% catatan:
% tersedia 4 metode interpolasi:
% 'nearest' - nearest neighbor interpolation
% 'linear'  - bilinear interpolation
% 'cubic'   - bicubic interpolation
% 'spline'  - spline interpolation
u_wind_ind_r=interp2(lon,lat,u_wind_ind,lon_r,lat_r,'spline');
v_wind_ind_r=interp2(lon,lat,v_wind_ind,lon_r,lat_r,'spline');

% cek : plot vektor angin
quiver(lon_r,lat_r,u_wind_ind_r,v_wind_ind_r)

Selamat mencoba dan mengembangkannya.

Baca unformatted dgn Matlab

2005-08-10T06:14:00.000-07:00

Misalkan kita memiliki program dalam fortran untuk menyimpan file dalam format unformatted sebagai berikut:

integer n,m,i,j
parameter (n=5,m=10)
real a(n,m),c,d

c... proses perhitungan anda...
c... (terserah seperti apa)...

c... misalnya hasil disimpan dalam format seperti di bawah ini...
open(11,file='tes.bin',form='unformatted',status='unknown')
write(11) c,d
write(11) a
close(11)

stop
end

Dan kita ingin mengolahnya lebih lanjut dengan menggunakan Matlab (misalnya untuk menampilkan gambarnya). Maka kita dapat membaca hasil keluaran dari fortran tersebut dengan perintah sebagai berikut:

fid=fopen('tes.bin','rb');
fseek(fid,4,'bof');
c=fread(fid,4,'float')
d=fread(fid,4,'float');
fseek(fid,8,'cof');
a=fread(fid,[5,10],'float');

Script Matlab background

2005-08-10T05:47:00.000-07:00

Bagaimana menjalankan program yang anda buat dengan menggunakan matlab secara background (biasanya dipakai untuk program dengan waktu running yang cukup lama).

pada sistem operasi linux:

buat sebuah script (misalnya dengan nama file 'matbg') sbb:

#!/bin/csh -f

# Clear the DISPLAY.
unsetenv DISPLAY

# Call MATLAB with the appropriate input and output,
# make it immune to hangups and quits using ''nohup'',
# and run it in the background.
nohup matlab < $1 > $2 &

cara menggunakan:

dari direktori tempat program itu berada jalankan:

matbg <'nama_program'> <'nama_log_file'>

pada sistem operasi windows:

buat sebuah batch file (misalnya dengan nama file 'matbg.bat') sbb:

matlab -nosplash -nodesktop -minimize -r nama_program -logfile log_file

(jangan lupa ganti 'nama_program' dengan nama program matlab yang mau anda jalankan dan 'log_file' dengan nama logfile yang anda kehendaki).

jalankan program dengan men-double click 'matbg.bat' atau dapat juga ketikan 'matbg' melalui dos prompt.

Baca file ASCII dgn Matlab

2005-08-10T05:31:00.000-07:00

Pada tulisan kali ini saya akan mencoba membahas tentang membaca file dalam format ASCII dalam berbagai bentuk yang umumnya ada dalam bidang oseanografi.

Jika jumlah kolom pada setiap baris dari file ASCII yang hendak dibaca seragam (jadi membentuk sebuah matriks m baris x n kolom), maka kita dapat memanggilnya dengan cara berikut:

misalnya kita memiliki data kecepatan dan arah arus laut 'arus.dat' :

1.0 180.0
1.5 220.0
2.0 270.0

cara pertama:

arus=load('arus.dat');
kec = arus(:,1);
arah = arus(:,2);

cara kedua:

[kec arah] = textread('arus.dat','%f %f')

Namun kadangkala juga kita mempunyai file data dengan kategori di atas namun pada baris pertama terdapat header seperti (misalnya nama file data adalah 'arus.dat'):

kec arah
1.0 180.0
1.5 220.0
2.0 270.0

untuk membacanya, berikan perintah:

[kec arah] = textread('arus.dat','%f %f','headerlines',1)

Jika pada file yang kita miliki terdapat jumlah kolom yang tak seragam, misalnya kita memiliki data pengukuran elevasi pasang surut setiap jam 'pasut.dat' dengan format:

1.0 1.1 1.2
1.3 1.4 1.5 1.6
1.7 1.9

maka untuk membacanya dapat digunakan perintah:

elevasi = textread('pasut.dat', '%f')

atau jika pada baris pertama terdapat header seperti di bawah ini:

data pasut Riau
1.0 1.1 1.2
1.3 1.4 1.5 1.6
1.7 1.9

maka dapat dugunakan perintah:

elevasi = textread('pasut.dat', '%f', 'headerlines',1 )

Jika kita memiliki data 'arus1.dat' yang merupakan data pengamatan arus dengan selang pengukuran 1 jam yang dipisahkan oleh tanda koma (format csv, biasanya hasil upload dari alat pengukuran sepertu current meter menggunakan format ini) seperti:

data arus Riau
dd/mm/yyyy,hh:mm:ss,kec,arah
1/1/2000,00:00:00,1.0,180.0
1/1/2000,01:00:00,1.5,220.0
1/1/2000,02:00:00,2.0,270.0

maka kita dapat membaca harga kecepatan dan arah arus dengan perintah:

arus = csvread('arus1.dat', 2, 2);

dimana angka 2 yang pertama pada perintah di atas berarti kita mulai pembacaan data setelah 2 baris pertama diabaikan, dan angka 2 yang kedua berarti kita mulai pembacaan data setelah 2 kolom pertama diabaikan.

selanjutnya kita dapat mendefiniskan kecepatan dan arah arus dengan perintah:

kec = arus(:,1);
arah = arus(:,2);

Selamat mencoba! Dalam kesempatan lain, jika ada cukup waktu, saya akan mencoba untuk menulis artikel tentang bagaimana membaca file data dalam format biner/unformatted.

Nginstall NetCDF Toolbox

2005-07-29T09:31:00.000-07:00

Buat anda yang sudah baca tips baca NetCDF dgn Matlab dan mentok di syarat kedua, jangan kuatir, selalu ada jalan keluar dari masalah yang anda hadapi, optimislah!

Pada bagian ini saya akan mencoba membuat ringkasan bagaimana anda dapat meng-install NetCDF Toolbox di PC anda. Langkah-langkah yang saya tulis di sini saya terjemahkan secara bebas dari NetCDF Toolbox Home Page. Tapi sekali lagi, ini bukan asal nerjemahin aja, tapi juga sudah dicoba dan berhasil. Silahkan ikuti langkah demi langkah berikut ini (jangan meloncat ya, tapi melangkah!)

Langkah pertama: download mexcdf53_pcwin_install.m (untuk Windows, untuk sistem operasi lain, lihat halaman web yang saya berikan di atas). Simpan di direktori $Matlab\toolbox ($Matlab berarti direktori Matlab anda, misal program Matlab anda ada di C:\Programs\Matlab, maka itulah $Matlab anda).
Langkah kedua: download NetCDF Toolbox (netcdf_install.m, untuk semua sistem operasi). Simpan juga di direktori $Matlab\toolbox
Langkah ketiga: jalankan Matlab.
Langkah keempat: dari Matlab prompt, masuk ke direktori $Matlab\toolbox dan eksekusi mexcdf53_pcwin_install.m yang telah anda download tersebut (caranya ketikan perintah run mexcdf53_pcwin_install dan tekan enter, lalu tekan sembarang tombol). Program ini akan mengembangkan diri di dalam direktori toolbox\mexcdf53_pcwin
Langkah kelima: Setelah berhasil mengembangkan diri, akan ada petunjuk lebih lanjut yaitu: salin mexcdf53.dll dan netcdf.dll ke $Matlab\bin dan $Matlab\bin\Win32, tambahkan kedua path tersebut ke dalam path Matlab anda, caranya klik menu File dan pilih Set Path, lalu pilih Add Folder. Setelah kedua folder di atas di tambahkan ke dalam path Matlab anda, klik Save.
Langkah keenam: keluarlah dari Matlab, kemudian panggil kembali (restart). Coba ketikan mexcdf53 dan tekan enter. Jika tidak ada pesan kesalahan, berarti anda sudah berhasil menginstall mexcdf53, lanjutkan dengan langkah selanjutnya. Jika ada pesan kesalahan, coba teliti lagi langkah ke-5 atau sebelumnya, mungkin anda grogi atau tidak konsen jadi ada yang kelupaan atau salah. Ayo yang konsen dan teliti!
Langkah ketujuh: dari Matlab prompt, masuk ke direktori $Matlab\toolbox dan eksekusi netcdf_install.m (caranya ketikan perintah run netcdf_install dan tekan enter). Program ini harus dijalankan setelah mexcdf53 berhasil diinstall, jadi jangan berani-berani mengerjakan langkah ketujuh jika langkah keenam anda gagal total!
Langkah kedelapan: setelah anda menjalankan langkah ketujuh, program netcdf akan mengembangkan diri di dalam direktori toolbox\netcdf
Langkah kesembilan: tambahkan path netcdf, netcdf\ncfiles, netcdf\nctype, dan netcdf\ncutility ke dalam path Matlab anda (cara seperti pada langkah kelima).
Langkah kesepuluh: keluarlah dari Matlab, kemudian panggil kembali (restart). Selanjutnya ketikan rehash toolboxcache dan tekan enter dari Matlab prompt, lanjutkan dengan mengetikan tnetcdf dan tekan enter. Jika instalasi anda benar, maka akan terbuka layar dialog NetCDF Browser. Selamat, anda sudah berhasil menginstall NetCDF Toolbox di komputer anda.

Baca NetCDF dgn Matlab

2005-07-29T08:16:00.000-07:00

Banyak data meteorologi dan oseanografi yang disimpan dengan format NetCDF (network Common Data Form, informasi lengkap tentang "apa itu NetCDF" bisa anda baca di sini). Pada artikel kali ini akan dibahas bagaimana caranya membaca file dengan format NetCDF (biasanya dengan extention "nc") dengan menggunakan Matlab. Kenapa Matlab? karena saya terbiasa pakai Matlab, jadi nggak mungkin kan kalau saya nulis artikel tentang "gimana membuka file NetCDF dengan fortran". Lagian artikel ini sebenarnya juga saya terjemahin secara bebas dari sini. Tapi bukan sekedar nerjemahin lho, sebelumnya saya juga sudah mencobanya. OK, tanpa berpanjang lebar, mari kita mulai sekarang pembahasannya.

Syarat untuk bisa mempraktekan tips ini:

Anda sudah meng-install Matlab di PC anda (terserah mau yang bajakan atau yang berlisensi).
Di Matlab yang anda install, toolbox untuk NetCDF juga sudah ter-install. Coba cek dengan mengetikkan: help netcdf, jika keluar uraian tentang bagaimana menggunakan netcdf, itu berarti toolbox netcdf sudah ter-install. Jika keluar netcdf.m not found, apa boleh buat anda terpaksa harus ke sini dulu untuk meng-install-nya.
Anda sudah memiliki library netcdf.dll dan sebuah program kecil bernama ncdump.exe di PC anda. Jika belum anda bisa kunjungi alamat ini dan ambil file netcdf-3.5.win32bin.zip (ini untuk pengguna Windows) dan ekstrak di direktori yang anda sukai. Jangan lupa untuk mengeset path supaya program ncdump bisa dipanggil dari direktori kerja anda (jika ditaruh di direktori yang berbeda). Cara set path yang paling mudah (dari command prompt, misal ncdump ada di c:\programs\netcdf) adalah dengan mengetikkan set path=c:\programs\netcdf.
Anda punya file dengan format NetCDF yang mau dibuka :)

Baiklah, jika syarat sudah terpenuhi semuanya, mari kita mulai pembahasan kita di sini. Misalkan file dengan format NetCDF yang hendak anda buka adalah slp.1994.nc, maka ketikan:

ncdump -h slp.1994.nc

dari command prompt untuk melihat header file tersebut (pada tahap ini anda belum masuk ke Matlab). Header perlu dilihat terlebih dahulu untuk mengetahui spesifikasi dari file yang hendak anda buka. Hasil perintah tersebut akan menghasilkan keluaran sebagai berikut:

netcdf slp.1994 {
dimensions:
lon = 144 ;
lat = 73 ;
time = UNLIMITED ; // (1460 currently)
variables:
float lat(lat) ;
lat:units = "degrees_north" ;
lat:actual_range = 90.f, -90.f ;
lat:long_name = "Latitude" ;
float lon(lon) ;
lon:units = "degrees_east" ;
lon:long_name = "Longitude" ;
lon:actual_range = 0.f, 357.5f ;
double time(time) ;
time:units = "hours since 1-1-1 00:00:0.0" ;
time:long_name = "Time" ;
time:actual_range = 17470320., 17479074. ;
time:delta_t = "0000-00-00 06:00:00" ;
short slp(time, lat, lon) ;
slp:long_name = "4xDaily Sea Level Pressure" ;
slp:valid_range = 87000.f, 115000.f ;
slp:actual_range = 92960.f, 111610.f ;
slp:units = "Pascals" ;
slp:add_offset = 119765.f ;
slp:scale_factor = 1.f ;
slp:missing_value = 32766s ;
slp:precision = 0s ;
slp:least_significant_digit = -1s ;
slp:GRIB_id = 2s ;
slp:GRIB_name = "PRMSL" ;
slp:var_desc = "Sea Level Pressure\n",
"P" ;
slp:dataset = "NMC Reanalysis\n",
"L" ;
slp:level_desc = "Sea Level\n",
"I" ;
slp:statistic = "Individual Obs\n",
"I" ;
slp:parent_stat = "Other\n",
"-" ;

// global attributes:
:Conventions = "COARDS" ;
:title = "4x daily NMC reanalysis (1994)" ;
:base_date = 1994s, 1s, 1s ;
:history = "created 95/02/06 by Hoop (netCDF2.3)" ;
:description = "Data is from NMC initialized reanalysis\n",
"(4x/day). It consists of most variables interpolated to\n",
"pressure surfaces from model (sigma) surfaces." ;
:platform = "Model" ;
}

Secara garis besar saya dapat sampaikan di sini ringkasan dari keluaran di atas yaitu bahwa file slp.1994.nc adalah file yang berisi data slp (Sea Level Pressure) 6 jam-an dengan format matriks (waktu,lintang,bujur), dimana ada 1460 selang waktu, 73 sel arah lintang dan 144 sel arah bujur. Waktu dimulai dari pukul 00:00, lintang dari 90LU s.d. 90LS dan bujur dari 0 s.d. 360. Satuan SLP adalah Pascal, dimana jika ingin mendapatkan harga slp sesungguhnya harus dikalikan dulu dengan scale_factor dan ditambahkan dengan add_offset (slp_terekstrak=(slp*scale_faktor)+add_offset).

Setelah kita mengetahui header-nya, jalankan program Matlab. Dari layar Matlab ketikkan:

nc=netcdf('slp.1994.nc','nowrite');

untuk membuka file NetCDF tersebut di atas.

Misalkan selanjutnya kita akan mengestrak data lintang, bujur dan slp pada waktu ke-1, maka kita dapat mengetikkan perintah berikut:

ygrid=nc{'lat'}(:);
xgrid=nc{'lon'}(:);
slp=nc{'slp',1}(1,:,:);

catatan:

argumen 1 pada bagian nc{'slp',1} berarti anda mengekstrak data slp dengan mengalikannya dengan scale_factor dan menambahkan pula add_offset pada hasil ekstrak anda.
argumen 1 pada (1,:,:) berarti anda mengekstrak data slp hanya pada waktu ke-1 di semua sel. Jika anda ingin mengekstrak data selama 1 hari, anda dapat memberikan argumen (1:4,:,:). Atau jika anda ingin mengekstrak semuanya gunakan argumen (:,:,:).

OK deh ya... selamat mencoba, semoga lancar. Kalau ada apa-apa, tinggalkan saja pesan di bagian pesan pada blog ini. Pesan di rumah makan Padang: "jika anda puas, beri tahu teman, jika anda tidak puas, beritahu kami".

ENSO

2005-07-22T05:52:00.000-07:00

ENSO adalah singkatan dari El-Nino Southern Oscillation. Secara umum para ahli membagi ENSO menjadi ENSO hangat (El-Nino) dan ENSO dingin (La-Nina). Kondisi tanpa kejadian ENSO biasanya disebut sebagai kondisi normal. Referensi penggunaan kata hangat dan dingin adalah berdasarkan pada nilai anomali suhu permukaan laut (SPL) di daerah NINO di Samudera Pasifik dekat ekuator bagian tengah dan timur. Adapula penggunaan istilah ENSO negatif dan ENSO positif. Namun kadangkala penggunaan istilah ini tidak konsisten karena sebagian menggunakan nilai positif dan negatif berdasarkan pada harga Indeks Osilasi Selatan (IOS) sedangkan sebagian yang lain menggunakan nilai positif dan negatif berdasarkan pada harga anomali SPL. Padahal nilai IOS yang negatif berhubungan dengan nilai anomali SPL yang positif dan sebaliknya. Maka dari itu akan sering kita temukan pada beberapa artikel penggunaan istilah ENSO negatif untuk El-Nino sedangkan pada artikel lainnya digunakan istilah ENSO negatif tetapi untuk menyatakan La-Nina. Hal ini terjadi karena pada penggunaan pertama, nilai negatif didasarkan pada harga IOS sementara pada penggunaan kedua nilai negatif didasarkan pada harga anomali SPL di daerah NINO. Namun demikian masih banyak juga orang-orang yang lebih suka untuk tetap menggunakan istilah El-Nino dan La-Nina daripada istilah ENSO hangat atau ENSO positif dan ENSO dingin atau ENSO negatif.

El-Nino, menurut sejarahnya adalah sebuah fenomena yang teramati oleh para penduduk atau nelayan Peru dan Ekuador yang tinggal di pantai sekitar Samudera Pasifik bagian timur menjelang hari natal (Desember). Fenomena yang teramati adalah meningkatnya SPL yang biasanya dingin. Fenomena ini mengakibatkan perairan yang tadinya subur dan kaya akan ikan (akibat adanya upwelling atau arus naik permukaan yang membawa banyak nutrien dari dasar) menjadi sebaliknya. Pemberian nama El-Nino pada fenomena ini disebabkan oleh karena kejadian ini seringkali terjadi pada bulan Desember. El-Nino (bahasa Spanyol) sendiri dapat diartikan sebagai "anak lelaki". Di kemudian hari para ahli juga menemukan bahwa selain fenomena menghangatnya SPL, terjadi pula fenomena sebaliknya yaitu mendinginnya SPL akibat menguatnya upwelling. Kebalikan dari fenomena ini selanjutnya diberi nama La-Nina (juga bahasa Spanyol) yang berarti "anak perempuan". Fenomena ini memiliki periode 2-7 tahun.

Seiring dengan penelitian intensif yang terus dilakukan terhadap fenomena ini, akhirnya diketahui bahwa sebenarnya fenomena El-Nino/La-Nina bukanlah sebuah fenomena lokal yang hanya terjadi di Peru dan Ekuador saja, tetapi mencakup suatu areal yang sangat luas di Samudera Pasifik dekat ekuator (tropis).

El-Nino biasanya disertai dengan perubahan sirkulasi di atmosfer yang dikenal sebagai osilasi selatan. Maka dari itu para ahli sering menyebut istilah El-Nino dengan sebutan ENSO yaitu El-Nino Southern Oscillation. ENSO merupakan salah satu sumber utama variablitas antar-tahunan (interannual) musim dan iklim di dunia. Berdasarkan hasil penelitian yang sangat intensif diketahui bahwa fenomena ini terjadi karena adanya interaksi antara laut dan atmosfer. Oleh karenanya para peneliti iklim di dunia berusaha untuk dapat meramalkan kejadian El-Nino ini, meskipun hingga saat ini hasil yang diperoleh masih jauh dari sempurna.

Istilah osilasi selatan sendiri pertama kali diberikan oleh seorang ilmuwan bernama Sir Gilbert Walker pada tahun 1928 (terdapat di Walker, G.T., 1928: World Weather. Monthly Weather Review, 56, 167-170). Awalnya, beliau yang menjabat sebagai direktur jenderal pada sebuah observatorium di India (1904) melakukan sebuah penelitian untuk dapat meramalkan variasi monsun dan kaitannya dengan kekeringan di India. Penelitian dilakukan dengan melakukan pengolahan data tekanan udara di atas permukaan laut, temperatur udara, curah hujan dan lain-lain dari hasil pengamatan beberapa dekade di seluruh negara koloni kekuatan Eropa pada waktu itu. Dari hasil pengolahan tersebut diperoleh bahwa terdapat sebuah pola yang hampir sama, yaitu adanya hubungan antara medan tekanan di daerah tropis dengan tekanan tinggi di Samudera Pasifik Selatan bagian tengah dan tekanan udara yang rendah di Australia, Asia Tenggara dan India Tengah serta Afrika Selatan dan Amerika Selatan.

Banyak sekali peneliti yang telah melakukan penelitian tentang kedua fenomena tersebut (El-Nino dan osilasi selatan) seperti Sverdrup dkk. (1942), namun baru pada tahun 1966 Bjerkness mampu menjelaskan secara lebih terperinci keterkaitan antara El-Nino dan osilasi selatan. Dikatakannya bahwa tekanan udara di atas permukaan laut rendah pada saat Indeks Osilasi Selatan (IOS) tinggi, atau terdapat sebuah korelasi/keterkaitan yang negatif di wilayah timur hingga ke barat Samudera Pasifik, Samudera Hindia dan juga Samudera Atlantik Selatan bagian tengah.

Mungkin ada di antara anda yang bertanya: "apakah gerangan Indeks Osilasi Selatan (IOS)?" IOS adalah sebuah indeks yang diperoleh dari perbedaan harga tekanan udara di atas permukaan laut antara Tahiti dan Darwin. Harga IOS yang negatif mengindikasikan adanya El-Nino sedangkan IOS yang positif mengindikasikan adanya La-Nina. Nilai negatif ini disertai dengan terjadinya SPL yang hangat (anomali positif) di Pasifik dekat ekuator bagian tengah dan timur yang diakibatkan oleh melemahnya angin pasat Pasifik dan berkurangnya curah hujan di bagian timur dan utara Australia, termasuk Indonesia. Sedangkan nilai IOS yang positif disertai dengan terjadinya SPL yang dingin (anomali negatif) di Pasifik dekat ekuator bagian tengah dan timur yang diakibatkan oleh menguatnya angin pasat Pasifik dan meningkatnya curah hujan di bagian timur dan utara Australia, termasuk Indonesia.

Berikut adalah cara menghitung IOS:

Anomali dihitung dari harga klimatologis (harga rata-rata) dengan periode dasar 1951-1980.

Simpangan Baku Tahiti (SBT) = SQRT(SUMMATION(1)/N)

SUMMATION(1) adalah jumlah seluruh ((TA)**2)

dimana:
TA adalah anomali Tahiti = (Aktual(SLP) - Rata2(SLP))
N adalah jumlah bulan

sehingga:
Standardized Tahiti (ST) = (Aktual Tahiti (SLP) - Rata2 Tahiti (SLP))/SBT

Simpangan Baku Darwin (SBD) = SQRT(SUMMATION(2)/N)

SUMMATION(2) adalah jumlah seluruh ((DA)**2)

dimana:
DA adalah anomali Darwin = (Aktual(SLP) - Rata2(SLP))
N adalah jumlah bulan

sehingga:
Standardized Darwin (SD) = (Aktual Darwin (SLP) - Rata2 Darwin (SLP))/SBD

Untuk menghitung simpangan baku bulanan digunakan:

Simpangan Baku Bulanan (SBB) = SQRT(SUMMATION(3)/N)

dimana:
SUMMATION(3) adalah jumlah ((ST - SD)**2)
N adalah jumlah total bulan

Maka IOS diperoleh dari hubungan:
IOS = (ST-SD)/SBB

Selain nilai IOS, para peneliti juga telah mendefinisikan indeks lainnya yang dihitung dari harga suhu permukaan laut yang biasa disebut sebagai indeks NINO. Ada beberapa indeks NINO yang biasa digunakan yaitu:

NINO1+2 (0-10LS dan 90-80BB)
NINO3 (5LU-5LS dan 150-90BB)
NINO4(5LU-5LS dan 160BT-150BB)
NINO3.4(5LU-5LS dan 170-120BB).

Perhitungan indeks NINO dapat mengikuti rumus yang digunakan di atas dengan periode dasar untuk harga rata-rata digunakan harga dari 1950 s.d. 1979 (catatan: periode dasar untuk menghitung harga rata-rata kadang mengalami perubahan, untuk informasi lengkap silahkan kunjungi Climate Prediction Center. Harga indeks NINO yang positif dan lebih besar dari 0,5C mengindikasikan terjadinya El-Nino dan harga indeks NINO yang negatif dan lebih kecil dari -0,5C mengindikasikan terjadinya La-Nina.

bahan bacaan:

Pasang Surut Laut

2005-07-22T01:58:00.000-07:00

Pasang surut laut adalah gelombang yang dibangkitkan oleh adanya interaksi antara bumi, matahari dan bulan. Puncak gelombang disebut pasang tinggi dan lembah gelombang disebut pasang rendah. Perbedaan vertikal antara pasang tinggi dan pasang rendah disebut rentang pasang surut (tidal range). Periode pasang surut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke puncak atau lembah gelombang berikutnya. Harga periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit.

Terdapat tiga tipe dasar pasang surut yang didasarkan pada periode dan keteraturannya, yaitu pasang surut harian (diurnal), tengah harian (semi diurnal) dan campuran (mixed tides). Dalam sebulan, variasi harian dari rentang pasang surut berubah secara sistematis terhadap siklus bulan. Rentang pasang surut juga bergantung pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai samudera.

Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari.

Pasang surut purnama (spring tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari berada dalam suatu garis lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi yang sangat tinggi dan pasang rendah yang sangat rendah. Pasang surut purnama ini terjadi pada saat bulan baru dan bulan purnama.

Pasang surut perbani (neap tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari membentuk sudut tegak lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi yang rendah dan pasang rendah yang tinggi. Pasang surut perbani ini terjadi pasa saat bulan 1/4 dan 3/4.

Pengetahuan tentang pasang surut sangat diperlukan dalam transportasi laut, kegiatan di pelabuhan, pembangunan di daerah pesisir pantai, dan lain-lain. Karena sifat pasang surut yang periodik, maka ia dapat diramalkan. Untuk meramalkan pasang surut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa dari masing-masing komponen pembangkit pasang surut. Seperti telah disebutkan di atas, komponen-komponen utama pasang surut terdiri dari komponen tengah harian dan harian. Namun demikian, karena interaksinya dengan bentuk (morfologi) pantai dan superposisi antar gelombang pasang surut komponen utama, akan terbentuklah komponen-komponen pasang surut yang baru.

Hutan Bakau

2005-07-22T01:23:00.000-07:00

Bakau adalah jenis pohon yang tumbuh di daerah perairan dangkal dan daerah intertidal yaitu daerah batas antara darat dan laut dimana pengaruh pasang surut masih terjadi. Hutan bakau ini tumbuh di daerah tropis dan subtropis dan berfungsi sebagai pelindung pantai dari terjangan gelombang secara langsung. Oleh karena itu daerah hutan bakau dicirikan oleh adanya lapisan lumpur dan sedimen halus.

Akar tanaman bakau berfungsi menstabilkan lumpur dan pasir. Di kawasan yang hutan bakaunya telah dihancurkan untuk keperluan pembangunan, laju erosinya akan sangat tinggi. Hutan bakau juga menjadi tempat hidup bagi habitat liar dan memberikan perlindungan alami terhadap angin yang kuat, gelombang yang dibangkitkan oleh angin (siklon atau badai), dan juga gelombang tsunami.

Hutan bakau di Indonesia, menurut data yang ada telah banyak berkurang sejak digulirkannya program ekstensifikasi tambak. Menurut M. Prakosa di Asia Pulse (Antara, 15 Mei 2003), dari 8,6 juta hektar hutan bakau yang ada (terluas di dunia), sekitar 5,8 juta hektar (68%) telah mengalami kerusakan yang serius, dimana salah satu penyebab utamanya adalah akibat ekstensifikasi tambak udang. Hal ini dilakukan karena kenaikan permintaan udang dari negara-negara di Eropa, Amerika dan Asia.

Terumbu Karang

2005-07-20T14:29:00.000-07:00

Terumbu karang adalah karang yang terbentuk dari kalsium karbonat koloni kerang laut yang bernama polip yang bersimbiosis dengan organisme miskroskopis yang bernama zooxanthellae. Terumbu karang bisa dikatakan sebagai hutan tropis ekosistem laut. Ekosistem ini terdapat di laut dangkal yang hangat dan bersih dan merupakan ekosistem yang sangat penting dan memiliki keanekaragaman hayati yang sangat tinggi. Biasanya tumbuh di dekat pantai di daerah tropis dengan temperatur sekitar 21-30C. Beberapa tempat tumbuhnya terumbu karang adalah pantai timur Afrika, pantai selatan India, Laut Merah, lepas pantai timur laut dan baratl laut Australia hingga ke Polynesia. Terumbu karang juga terdapat di pantai Florida, Karibia dan Brasil. Terumbu karangterbesar adalah Great Barier Reef di lepas pantai timur laut Australis dengan panjang sekitar 2000 km. Terumbu karang merupakan sumber makanan dan obat-obatan dan melindungi pantai dari erosi akibat gelombang laut.

Terumbu karang memberikan perlindungan bagi hewan-hewan dalam habitatnya termasuk sponge, ikan (kerapu, hiu karang, clown fish, belut laut, dll), ubur-ubur, bintang laut, udang-udangan, kura-kura, ular laut, siput laut, cumi-cumi atau gurita, termasuk juga burung-burung laut yang sumber makanannya berada di sekitar ekosistem terumbu karang.

Ada dua jenis terumbu karang yaitu terumbu karang keras (hard coral) dan terumbu karang lunak (soft coral). Terumbu karang keras (seperti brain coral dan elkhorn coral) merupakan karang batu kapur yang keras yang membentuk terumbu karang. Terumbu karang lunak (seperti sea fingers dan sea whips) tidak membentuk karang. Terdapat beberapa tipe terumbu karang yaitu terumbu karang yang tumbuh di sepanjang pantai di continental shelf yang biasa disebut sebagai fringing reef, terumbu karang yang tumbuh sejajar pantai tapi agak lebih jauh ke luar (biasanya dipisahkan oleh sebuah laguna) yang biasa disebut sebagai barrier reef dan terumbu karang yang menyerupai cincin di sekitar pulau vulkanik yang disebut coral atoll.

Terumbu karang ditemukan di sekitar 100 negara dan merupakan rumah tinggal bagi 25% habitat laut. Terumbu karang merupakan ekosistem yang sangat rentan di dunia. Dalam beberapa dekade terakhir sekitar 35 juta hektar terumbu karang di 93 negara mengalami kerusakan. Ketika terumbu karang mengalami stres akibat temperatur air laut yang meningkat, sinar ultraviolet dan perubahan lingkungan lainnya, maka ia akan kehilangan sel alga simbiotiknya. Akibatnya warnanya akan berubah menjadi putih dan jika tingkat ke-stres-annya sangat tinggi dapat menyebabkan terumbu karang tersebut mati.

Jika laju kerusakan terumbu karang tidak menurun, maka diperkirakan pada beberapa dekade ke depan sekitar 70% terumbu karang dunia akan mengalami kehancuran. Kenaikan temperatur air laut sebesar 1 hingga 2C dapat menyebabkan terumbu karang menjadi stres dan menghilangkan organisme miskroskopis yang bernama zooxanthellae yang merupakan pewarna jaringan dan penyedia nutrient-nutrien dasar. Jika zooxanthellae tidak kembali, maka terumbu karang tersebut akan mati.

sumber bacaan:

Laut untuk Kehidupan

2005-07-20T13:38:00.000-07:00

Laut memiliki peranan yang sangat penting dalam mengontrol iklim di Bumi dengan memindahkan panas dari daerah ekuator menuju ke kutub. Tanpa peranan laut, maka hampir keseluruhan planet Bumi akan menjadi terlalu dingin bagi manusia untuk hidup. Laut juga merupakan sumber makanan, energi (baik yang terbarukan maupun yang tak terbarukan), dan obat-obatan. Daerah pantai juga merupakan daerah yang sangat besar peranannya bagi kehidupan manusia. Hampir 60% penduduk Bumi tinggal di daerah sekitar pantai.

Seperti kita ketahui, lebih dari 70% bagian dari planet Bumi ditutupi oleh air (dimana sebagian besarnya adalah lautan). Air laut bergerak secara terus-menerus mengelilingi Bumi dalam suatu sabuk aliran yang sangat besar yang biasa disebut sebagai global conveyor belt, bergerak dari permukaan ke dalam samudera dan kembali lagi ke permukaan. Angin, salinitas dan temperatur air laut mengontrol sabuk aliran global ini. Sabuk aliran inilah yang berperan memindahkan energi panas yang dipancarkan oleh Matahari ke Bumi. Pergerakan air laut mengelilingi Bumi dalam suatu sabuk aliran global memerlukan waktu yang sangat lama yaitu sekitar 1000 tahun. Pergerakan ini dapat dibagi ke dalam dua bagian yaitu:

sirkulasi yang dibangkitkan oleh perbedaan densitas air laut, dimana densitas air laut bergantung pada harga temperatur dan salinitasnya. Sirkulasi ini biasa disebut sebagai sirkulasi termohalin (dari kata thermo yang berarti energi panas dan haline yang berarti garam).
sirkulasi yang dibangkitkan oleh angin permukaan yang mengakibatkan adanya arus permukaan laut. Salah satu contoh dari arus yang dibangkitkan oleh angin adalah arus Gulf Stream.

Lautan juga berperan menangkap karbon dioksida (CO2) dari atmosfer dalam jumlah yang sangat besar. Sekitar seperempat CO2 yang dihasilkan oleh manusia dari hasil pembakaran bahan bakar fosil diserap dan disimpan di lautan. Di beberapa bagian laut, CO2 dapat tersimpan hingga berabad-abad lamanya dan berperan sangat besar dalam mengurangi pemanasan global.

Karena begitu pentingnya arti laut bagi kehidupan manusia, maka adalah kewajiban manusia untuk tetap menjaganya. Kemampuan laut menyerap CO2 akan berkurang jika ekosistem laut banyak mengalami kerusakan seperti rusaknya terumbu karang dan hutan bakau. Terumbu karang tak ubahnya bagaikan rumah bagi makhluk laut. Demikian juga halnya dengan hutan bakau, adalah rumah bagi makhluk2 laut yang hidup di dekat pantai. Tanpa terumbu karang dan hutan bakau, perlahan-lahan ekosistem laut akan terancam kelangsungan hidupnya sehingga sumber makanan laut yang dapat diperoleh oleh para nelayan pun akan jauh berkurang. Banyak hal telah mengakibatkan rusaknya hutan bakau dan terumbu karang antara lain pembukaan besar-besaran daerah budidaya, penangkapan ikan dengan menggunakan racun dan pencemaran lingkungan.

Jika terumbu karang dan hutan bakau telah rusak, untuk bisa merehabilitasinya diperlukan waktu yang sangat lama dan biaya yang tidak sedikit. Untuk itu marilah kita sama-sama menjaga kelestarian lingkungan kita dan merawatnya dengan penuh rasa tanggungjawab.

sumber bacaan: espere

Sejarah Terbentuknya Laut

2005-07-19T11:35:00.000-07:00

Bumi dilahirkan sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu. Menurut ceritanya, tata surya kita yang bernama Bima Sakti, terbentuk dari kumpulan debu (nebula) di angkasa raya yang dalam proses selanjutnya tumbuh menjadi gumpalan bebatuan dari mulai yang berukuran kecil hingga seukuran asteroid dengan radius ratusan kilometer. Bebatuan angkasa tersebut selanjutnya saling bertabrakan, dimana awalnya tabrakan yang terjadi masih lambat. Akibat adanya gaya gravitasi, bebatuan angkasa yang saling bertabrakan itu saling menyatu dan membentuk suatu massa batuan yang kemudian menjadi cikal bakal (embrio) bumi. Lama kelamaan dengan semakin banyaknya bebatuan yang menjadi satu tersebut, embrio bumi tumbuh semakin besar. Sejalan dengan semakin berkembangnya embrio bumi tersebut, semakin besar pula gaya tarik gravitasinya sehingga bebatuan angkasa yang ada mulai semakin cepat menabrak permukaan embrio bumi yang sudah tumbuh semakin besar itu. Akibat tumbukan2 yang sangat dahsyat tersebut timbulah ledakan2 yang sudah pasti sangat dahsyat pula yang mengakibatkan terbentuknya kawah2 yang sangat besar dan pelepasan panas secara besar2an pula.

Laut sendiri menurut sejarahnya terbentuk 4,4 milyar tahun yang lalu, dimana awalnya bersifat sangat asam dengan air yang mendidih (dengan suhu sekitar 100C) karena panasnya bumi pada saat itu. Asamnya air laut terjadi karena saat itu atmosfer bumi dipenuhi oleh karbon dioksida. Keasaman air inilah yang menyebabkan tingginya pelapukan yang terjadi yang menghasilkan garam-garaman yang menyebabkan air laut menjadi asin seperti sekarang ini. Pada saat itu, gelombang tsunami sering terjadi karena seringnya asteroid menghantam bumi. Pasang surut laut yang terjadi pada saat itu bertipe mamut alias 'ruar biasa' tingginya karena jarak bulan yang begitu dekat dengan bumi.

Sebelum kita lanjutkan pembahasannya, ada satu pertanyaan yang mengganjal yang perlu diajukan di sini, yaitu "dari mana air yang membentuk lautan di bumi itu berasal?" Itu pertanyaan yang sukar dijawab, dan para ahli sendiri memiliki beberapa versi tentang hal itu. Salah satu versi yang pernah saya baca adalah bahwa pada saat itu, bumi mulai mendingin akibat mulai berkurangnya aktivitas vulkanik, disamping itu atmosfer bumi pada saat itu tertutup oleh debu-debu vulkanik yang mengakibatkan terhalangnya sinar matahari untuk masuk ke bumi. Akibatnya, uap air di atmosfer mulai terkondensasi dan terbentuklah hujan. Hujan inilah (yang mungkin berupa hujan tipe mamut juga) yang mengisi cekungan-cekungan di bumi hingga terbentuklah lautan.

Secara perlahan-lahan, jumlah karbon dioksida yang ada diatmosfer mulai berkurang akibat terlarut dalam air laut dan bereaksi dengan ion karbonat membentuk kalsium karbonat. Akibatnya, langit mulai menjadi cerah sehingga sinar matahari dapat kembali masuk menyinari bumi dan mengakibatkan terjadinya proses penguapan sehingga volume air laut di bumi juga mengalami pengurangan dan bagian-bagian di bumi yang awalnya terendam air mulai kering. Proses pelapukan batuan terus berlanjut akibat hujan yang terjadi dan terbawa ke lautan, menyebabkan air laut semakin asin.

Pada 3,8 milyar tahun yang lalu, planet bumi mulai terlihat biru karena laut yang sudah terbentuk tersebut. Suhu bumi semakin dingin karena air di laut berperan dalam menyerap energi panas yang ada, namun pada saai itu diperkirakan belum ada bentuk kehidupan di bumi. Kehidupan di bumi, menurut para ahli, berawal dari lautan (life begin in the ocean). Namun demikian, masih merupakan perdebatan hangat hingga saat ini kapan tepatnya kehidupan awal itu terjadi dan di bagian lautan yang mana? apakah di dasar laut ataukah di permukaan? Hasil penemuan geologis pada tahun 1971 pada bebatuan di Afrika Selatan (yang diperkirakan berusia 3,2 s.d. 4 milyar tahun) menunjukkan adanya fosil seukuran beras dari bakteri primitif yang diperkirakan hidup di dalam lumpur mendidih di dasar laut.

bahan bacaan:
Prager, Ellen J, and Sylvia A. Earle, The Oceans, 2000, McGraw-Hill.

Tekanan dan Kedalaman Laut

2005-07-19T11:27:00.000-07:00

Tekanan air laut bertambah terhadap kedalaman. Kedalaman air laut biasanya diukur dengan menggunakan echo sounder atau CTD (Conductivity, Temperature, Depth). Kedalaman yang diukur dengan menggunakan CTD didasarkan pada harga tekanan.

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Semakin ke dalam, tekanan air laut akan semakin besar. Hal ini disebabkan oleh semakin besarnya gaya yang bekerja pada lapisan yang lebih dalam. Satuan dari tekanan dalam cgs adalah dynes/cm², sedangkan dalam mks adalah Newton/m². Satu Pascal sama dengan satu Newton/m². Dalam oseanografi, satuan tekanan yang digunakan adalah desibar (disingkat dbar), dimana 1 dbar = 10^-1 bar = 10⁵ dynes/cm² = 10⁴ Pascal.

Gaya akibat tekanan bekerja dari tekanan yang berbeda pada satu titik ke titik lainnya. Gaya ini bekerja dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Di laut, gaya gravitasi yang bekerja (ke arah bawah) akan diimbangi oleh gaya akibat adanya perbedaan tekanan tersebut (ke arah atas), sehingga air yang bergerak ke bawah tidak akan mengalami percepatan.

Tekanan pada satu kedalaman bergantung pada massa air yang berada di atasnya. Persamaan yang digunakan untuk mengukur harga kedalaman dari harga tekanan adalah persamaan hidrostatis, yaitu dp=ρ*g*dh, dimana dp=perubahan tekanan, ρ=densitas air laut, g=percepatan gravitasi, dan dh=perubahan kedalaman. Jadi, jika tekanan berubah sebesar 100 dbar, dengan harga percepatan gravitasi g=9.8 m/det² dan densitas air laut ρ=1025 kg/m³, maka perubahan kedalamannya adalah 99,55 meter. Variasi tekanan di laut berada pada kisaran nol (di permukaan) hingga 10.000 dbar (di kedalaman paling dalam).

bahan bacaan:

Tomczak, M, An Introduction to Physical Oceanography
Talley, L, Properties of Seawater

Densitas Air Laut

2005-07-19T11:09:00.000-07:00

Densitas merupakan salah satu parameter terpenting dalam mempelajari dinamika laut. Perbedaan densitas yang kecil secara horisontal (misalnya akibat perbedaan pemanasan di permukaan) dapat menghasilkan arus laut yang sangat kuat. Oleh karena itu penentuan densitas merupakan hal yang sangat penting dalam oseanografi. Lambang yang digunakan untuk menyatakan densitas adalah ρ (rho).

Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water):

ρ = ρ(T,S,p)

Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, ρ dinyatakan dalam g cm^-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran yang lebih besar, menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalam ^oC, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m^-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m^-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm^-3 dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m^-3 dalam Persamaan Keadaan Internasional.

Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m^-3 sedangkan pada air tawar 1000 kg m^-3. Para oseanografer biasanya menggunakan lambang σ_t (huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana σ_t = ρ - 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan ρ). Densitas rata-rata air laut adalah σ_t = 25. Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: σ_t berubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1^oC, S 0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m.

Perlu diperhatikan bahwa densitas maksimum terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya konveksi panas.

S < 24.7 : air menjadi dingin hingga dicapai densitas maksimum, kemudian jika air permukaan menjadi lebih ringan (ketika densitas maksimum telah terlewati) pendinginan terjadi hanya pada lapisan campuran akibat angin (wind mixed layer) saja, dimana akhirnya terjadi pembekuan. Di bagian kolam (basin) yang lebih dalam akan dipenuhi oleh air dengan densitas maksimum.
S > 24.7 : konveksi selalu terjadi di keseluruhan badan air. Pendinginan diperlambat akibat adanya sejumlah besar energi panas (heat) yang tersimpan di dalam badan air. Hal ini terjadi karena air mencapai titik bekunya sebelum densitas maksimum tercapai.

Seperti halnya pada temperatur, pada densitas juga dikenal parameter densitas potensial yang didefinisikan sebagai densitas parsel air laut yang dibawa secara adiabatis ke level tekanan referensi.

bahan bacaan:

Tomczak, M, An Introduction to Physical Oceanography
Talley, L, Properties of Seawater
Prager, Ellen J, and Sylvia A. Earle, The Oceans, McGraw-Hill, 2000.
Pickard and Emery, Descriptive Physical Oceanography

Konduktivitas Air Laut

2005-07-19T11:08:00.000-07:00

Konduktivitas air laut bergantung pada jumlah ion-ion terlarut per volumenya dan mobilitas ion-ion tersebut. Satuannya adalah mS/cm (milli-Siemens per centimeter). Konduktivitas bertambah dengan jumlah yang sama dengan bertambahnya salinitas sebesar 0,01, temperatur sebesar 0,01 dan kedalaman sebesar 20 meter. Secara umum, faktor yang paling dominan dalam perubahan konduktivitas di laut adalah temperatur.

Temperatur Air Laut

2005-07-19T11:02:00.000-07:00

Dalam oseanografi dikenal dua istilah untuk menentukan temperatur air laut yaitu temperatur insitu (selanjutnya disebut sebagai temperatur saja) dan temperatur potensial. Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 1^o. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -2^o s.d. 35^oC.

Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan. Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Jadi kita membandingkan harga temperatur pada level tekanan yang berbeda jika parsel air telah dibawa, tanpa percampuran dan difusi, ke permukaan laut. Karena tekanan di atas permukaan laut adalah yang terendah (jika dibandingkan dengan tekanan di kedalaman laut yang lebih dalam), maka temperatur potensial (yang dihitung pada tekanan permukaan) akan selalu lebih rendah daripada temperatur sebenarnya.

Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0^oC = 273,16K. Perubahan 1^oC sama dengan perubahan 1K.

Seperti telah disebutkan di atas, temperatur menunjukkan kandungan energi panas, dimana energi panas dan temperatur dihubungkan melalui energi panas spesifik. Energi panas persatuan volume dihitung dari harga temperatur menggunakan rumus Q = densitas*energi panas specifik*temperatur (temperatur dalam satuan Kelvin). Jika tekanan tidak sama dengan nol, perhitungan energi panas di lautan harus menggunakan temperatur potensial. Satuan untuk energi panas (dalam mks) adalah Joule. Sementara itu, perubahan energi panas dinyatakan dalam Watt (Joule/detik). Aliran (fluks) energi panas dinyatakan dalam Watt/meter²(energi per detik per satuan luas).

bahan bacaan:

Tomczak, M, An Introduction to Physical Oceanography
Talley, L, Properties of Seawater
Prager, Ellen J, and Sylvia A. Earle, The Oceans, McGraw-Hill, 2000.
Pickard and Emery, Descriptive Physical Oceanography

Salinitas Air Laut

2005-07-19T10:52:00.000-07:00

Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut (seperti: densitas, kompresibilitas, titik beku, dan temperatur dimana densitas menjadi maksimum) beberapa tingkat, tetapi tidak menentukannya. Beberapa sifat (viskositas, daya serap cahaya) tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut (salinitas) adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis.

Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam.

Secara ideal, salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, adalah susah untuk mengukur salinitas di laut, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida (Cl). Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida.

Salinitas ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah total dalam gram bahan-bahan terlarut dalam satu kilogram air laut jika semua karbonat dirubah menjadi oksida, semua bromida dan yodium dirubah menjadi klorida dan semua bahan-bahan organik dioksidasi. Selanjutnya hubungan antara salinitas dan klorida ditentukan melalui suatu rangkaian pengukuran dasar laboratorium berdasarkan pada sampel air laut di seluruh dunia dan dinyatakan sebagai:

S (^o/_oo) = 0.03 +1.805 Cl (^o/_oo) (1902)

Lambang ^o/_oo (dibaca per mil) adalah bagian per seribu. Kandungan garam 3,5% sebanding dengan 35^o/_oo atau 35 gram garam di dalam satu kilogram air laut.

Persamaan tahun 1902 di atas akan memberikan harga salinitas sebesar 0,03^o/_oo jika klorinitas sama dengan nol dan hal ini sangat menarik perhatian dan menunjukkan adanya masalah dalam sampel air yang digunakan untuk pengukuran laboratorium. Oleh karena itu, pada tahun 1969 UNESCO memutuskan untuk mengulang kembali penentuan dasar hubungan antara klorinitas dan salinitas dan memperkenalkan definisi baru yang dikenal sebagai salinitas absolut dengan rumus:

S (^o/_oo) = 1.80655 Cl (^o/_oo) (1969)

Namun demikian, dari hasil pengulangan definisi ini ternyata didapatkan hasil yang sama dengan definisi sebelumnya.

Definisi salinitas ditinjau kembali ketika tekhnik untuk menentukan salinitas dari pengukuran konduktivitas, temperatur dan tekanan dikembangkan. Sejak tahun 1978, didefinisikan suatu satuan baru yaitu Practical Salinity Scale (Skala Salinitas Praktis) dengan simbol S, sebagai rasio dari konduktivitas.

"Salinitas praktis dari suatu sampel air laut ditetapkan sebagai rasio dari konduktivitas listrik (K) sampel air laut pada temperatur 15^oC dan tekanan satu standar atmosfer terhadap larutan kalium klorida (KCl), dimana bagian massa KCl adalah 0,0324356 pada temperatur dan tekanan yang sama. Rumus dari definisi ini adalah:

S = 0.0080 - 0.1692 K^1/2 + 25.3853 K + 14.0941 K^3/2 - 7.0261 K² + 2.7081 K^5/2

Catatan:
Dari penggunaan definisi baru ini, dimana salinitas dinyatakan sebagai rasio, maka satuan ^o/_oo tidak lagi berlaku, nilai 35^o/_oo berkaitan dengan nilai 35 dalam satuan praktis. Beberapa oseanografer menggunakan satuan "psu" dalam menuliskan harga salinitas, yang merupakan singkatan dari "practical salinity unit". Karena salinitas praktis adalah rasio, maka sebenarnya ia tidak memiliki satuan, jadi penggunaan satuan "psu" sebenarnya tidak mengandung makna apapun dan tidak diperlukan. Pada kebanyakan peralatan yang ada saat ini, pengukuran harga salinitas dilakukan berdasarkan pada hasil pengukuran konduktivitas.

Salinitas di daerah subpolar (yaitu daerah di atas daerah subtropis hingga mendekati kutub) rendah di permukaan dan bertambah secara tetap (monotonik) terhadap kedalaman. Di daerah subtropis (atau semi tropis, yaitu daerah antara 23,5^o - 40^oLU atau 23,5^o - 40^oLS), salinitas di permukaan lebih besar daripada di kedalaman akibat besarnya evaporasi (penguapan). Di kedalaman sekitar 500 sampai 1000 meter harga salinitasnya rendah dan kembali bertambah secara monotonik terhadap kedalaman. Sementara itu, di daerah tropis salinitas di permukaan lebih rendah daripada di kedalaman akibatnya tingginya presipitasi (curah hujan).

bahan bacaan:

Tomczak, M, An Introduction to Physical Oceanography
Talley, L, Properties of Seawater
Prager, Ellen J, and Sylvia A. Earle, The Oceans, McGraw-Hill, 2000.
Pickard and Emery, Descriptive Physical Oceanography

Apa itu Oseanografi?

2005-07-19T09:05:00.000-07:00

Oseanografi terdiri dari dua kata: oceanos yang berarti laut dan graphos yang berarti gambaran atau deskripsi (bahasa Yunani). Secara sederhana kita dapat mengartikan oseanografi sebagai gambaran atau deskripsi tentang laut. Dalam bahasa lain yang lebih lengkap, oseanografi dapat diartikan sebagai studi dan penjelajahan (eksplorasi) ilmiah mengenai laut dan segala fenomenanya. Laut sendiri adalah bagian dari hidrosfer. Seperti kita ketahui bahwa bumi terdiri dari bagian padat yang disebut litosfer, bagian cair yang disebut hidrosfer dan bagian gas yang disebut atmosfer. Sementara itu bagian yang berkaitan dengan sistem ekologi seluruh makhluk hidup penghuni planet Bumi dikelompokkan ke dalam biosfer.

Sebelum melangkah pada uraian yang lebih jauh, mungkin ada di antara anda yang bertanya: "Apa bedanya oseanografi dan oseanologi?" Kalau kita melihat pada beberapa ensiklopedia yang ada, oseanografi dan oseanologi adalah dua hal yang sama (sinonim). Namun, dari beberapa sumber lain dikatakan bahwa ada perbedaan mendasar yang membedakan antara oseanografi dan oseanologi. Oseanologi terdiri dari dua kata (dalam bahasa Yunani) yaitu oceanos (laut) dan logos (ilmu) yang secara sederhana dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang laut. Dalam arti yang lebih lengkap, oseanologi adalah studi ilmiah mengenai laut dengan cara menerapkan ilmu-ilmu pengetahuan tradisional seperti fisika, kimia, matematika, dll ke dalam segala aspek mengenai laut. Anda tinggal pilih, mau setuju dengan pendapat pertama atau kedua.

Secara umum, oseanografi dapat dikelompokkan ke dalam 4 (empat) bidang ilmu utama yaitu: geologi oseanografi yang mempelajari lantai samudera atau litosfer di bawah laut; fisika oseanografi yang mempelajari masalah-masalah fisis laut seperti arus, gelombang, pasang surut dan temperatur air laut; kimia oseanografi yang mempelajari masalah-masalah kimiawi air laut dan yang terakhir biologi oseanografi yang mempelajari masalah-masalah yang berkaitan dengan flora dan fauna di laut.

Studi menyeluruh (komprehensif) mengenai laut dimulai pertama kali dengan dilakukannya ekspedisi Challenger (1872-1876) yang dipimpin oleh naturalis bernama C.W. Thomson (berkebangsaan Skotlandia) dan John Murray (berkebangsaan Kanada). Istilah Oseanografi sendiri digunakan oleh mereka dalam laporan yang diedit oleh Murray. Murray selanjutnya menjadi pemimpin dalam studi mengenai sedimen laut. Keberhasilan dari ekspedisi Challenger dan pentingnya ilmu pengetahuan tentang laut dalam perkapalan/perhubungan laut, perikanan, kabel laut dan studi mengenai iklim akhirnya membawa banyak negara untuk melakukan ekspedisi-ekspedisi berikutnya. Organisasi oseanografi internasional pertama adalah The International Council for the Exploration of the Sea (1901).

Di Indonesia sendiri terdapat beberapa lembaga penelitian dan perguruan-perguruan tinggi dalam bidang kelautan. Salah satu lembaga penelitian kelautan yang tertua di Indonesia adalah Lembaga Oseanologi Nasional, yang berada di bawah Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (disingkat menjadi LON-LIPI) yang kini telah berubah namanya menjadi Pusat Penelitian Oseanografi. Cikal bakal dari lembaga penelitian ini dulu bernama Zoologish Museum en Laboratorium te Buitenzorg yang didirikan pada tahun 1905.

Bahan bacaan: