Modul 1 Arus Ekman Dan Upwelling [PDF]

Citation preview

MODUL PRAKTIKUM ARUS LAUT



Dosen Pengampu: Dr. Kunarso, ST, MSi. Dr. Elis Indrayanti,S.T.,M.Si. Dr. Aris Ismanto, S.Si, M.Si. Dr. Sc. Anindya Wirasatriya, S.T.,M.Si, M.Sc.



Tim Asisten : Fero Arrul Fiqhi Kukuh Adhy Prasetya Faradian Nurul Hapsari Anggie Almira Rizkiana Ega Nadia B.U. Daniel Alfha Mahestro Pratama Al Bintani Farah Anggi Winarti Nur Fikri Sandi Hovaldo Bernandes CIK Ghifari Raihan Silam Siregar Misbahul Diptya Pawitra Ginnia Julianti Utomo Rafi Alfani



26050117130064 26050117140036 26050117130066 26050117130056 26050117140035 26050117130072 26050117130071 26050117130075 26050117130068 26050117130069 26050117130061 26050117120011 26050117120023 26050117130058



DEPARTEMEN OSEANOGRAFI FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2020



MODUL I ARUS EKMAN DAN UPWELLING TUJUAN PRAKTIKUM Tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini adalah : 1. Menghitung dan menganalisa arus yang dipengaruhi oleh gesekan baik di permukaan maupun di dasar laut. 2. Menghitung dan menganalisa secara kuantitatif arus upwelling.



TEORI DASAR Praktikum ini mengkaji arus yang dipengaruhi oleh gesekan yang terjadi di lapisan permukaan dan lapisan di dekat dasar laut. Arus laut yang terjadi di lapisan permukaan laut yang ditimbulkan oleh angin dikenal dengan arus Ekman. Ekman mendapatkan bahwa arah arus permukaan laut tidak searah dengan arah angin permukaan laut. Persamaan gerak arus Ekman adalah :



fv 



Az  2u 0  z



 fu 



Az  2v 0  z



Dimana f adalah parameter coriolis, ρ adalah densitas air laut dan A adalah koefisien viskositas Eddy, u dan v adalah kecepatan arus dalam arah x (timur) dan y (utara) dengan catatan arah z positif ke atas. Solusi kecepatan terhadap persamaan ini membentuk spiral logaritmic yang besarnya berkurang terhadap kedalaman. Di permukaan, stress angin sama dengan gaya geser fluida, sehingga:



 x  Av  y  Av



du z0 dz dv z0 dz



τx dan τy adalah stress angin dalam arah x (timur) dan y (utara).



Integrasi vertikal dari persamaan gerak memberikan total transport massa yang dikenal dengan Ekman transport, dimana transpor menunjukkan arah aliran arus, yang diberikan dengan :



0



Mx 



  udz 







0



My 



y f



  vdz  







x f



Kedalaman lapisan Ekman dapat didefinisikan sebagai kedalaman dimana arah arus berlawanan arah terhadap di permukaan dan bervariasi terhadap lintang dan kecepatan angin di permukaan laut. Kedalaman Ekman ini merupakan kedalaman dimana masih dipengaruhi oleh gesekan.



Dv  



2Av f



Gambar II.1 Pergerakan arus yang mengalami pembelokan dan berkurang dengan pertambahan kedalaman (sumber : earth.usc.edu/~stott/Catalina/Deepwater.html)



Angin yang bertiup permukaan laut kurang lebih sejajar dengan pantai dapat menimbulkan transpor massa/volume yang dikenal dengan transpor Ekman yang arahnya tegak lurus ke kanan dari arah angin di BBU dan ke kiri BBS.



Gambar II.2 Proses Upwelling dan Downwelling (sumber : earth.usc.edu/~stott/Catalina/Deepwater.html)



Ekman mengasumsikan bahwa angin bertiup dalam arah y, sehingga di dapat suatu solusi persamaan Ekman yang diberikan oleh :











     De z  Ue  Vo cos   z e  4 De  







     De z  Ve  Vo sin   z e  4 De  Dimana : Vo : Kecepatan arus permukaan =



2 y De f



τy : Stress angin di permukaan laut dalam arah y = ρa Cd W2 f : Magnitudo dari f De : Kedalaman Ekman



Hubungan antara transpor massa dan transpor volume diberikan oleh persamaan :



 0  My   Qy     Vedz   2De   0  Mx   Qx     Uedz   2De  Dengan analisis kuantitatif yang terdapat dalam metode Hidakan (1976), kecepatan arus horizontal ke arah x dan y menggunakan persamaan sebagai berikut :



 2 x   2 y  U ( x, z )    N ( x, z )    M ( x, z )  f Dv  f Dv      2 x   2 y  V ( x, z )    M ( x, z )    N ( x, z )  f Dv  f Dv     Dimana



:



 x   sin 



 y   cos 



  45



N (x,z) dan M (x,z) adalah konstanta dari fungsi kecepatan yang harganya telah ditabelkan, digunakan dalam menghitung kecepatan arus horizontal dalam arah x dan y di atas. Sedangkan Ф x (x,z) dan Фy (x,z) merupakan konstanta dari fungsi arus yang mempunyai perumusan yang panjang dan harganya telah ditabelkan, digunakan untuk menghitung besarnya fungsi arus dari persamaan berikut :



 2 x   2 y  Psi ( x, y )    x( x, z )    y ( x, z )  f  f     Selanjutnya dihitung transpor vertikal dengan persamaan : T(x,y) = ρ Psi (x,z) Untuk menghitung kecepatan upwelling, diperlukan informasi luas daerah yang diidentifikasi terjadi upwelling (A). Kecepatan upwelling dapat dihitung dengan memakai persamaan berikut : W(z,x) = T(x,z)/A Arus geostropik yang mengalir di dekat dasar laut akan mengalami pengaruh gesekan dasar. Seperti halnya di permukaan laut, dimana spiral ekman terbentuk oleh pengaruh gesekan angin. Di lapisan dasar juga terdapat spiral ekman namun arahnya ke kiri terhadap arus geostropik. Jika di permukaan ke arah kanan. Solusi persamaan Ekman di lapisan dasar diberikan oleh :



  z       z  Ue  Ug 1  e De  cos    De   



z   De    z   Ve  Ug e  sin    De   



De  



2 Az f