oceanos graphos Bhs Yunani

Ilmu yang mempelajari tentang lautan dgn menggunakan berbagai ilmu pengetahuan dasar seperti fisika, kimia, biologi, geologi dengan matematika sebagai alat bantu

Fisika lautan (physical oceanography)Kimia (chemical)Biologi (biological)Geologi (geological)

OceanologyDikenal pula

Cina & Rusia

PENGARUNGAN LAUT

Dilakukan pertama kali oleh bangsaPolynesia & India

TujuanMenemukan pulau, peradapan

Perdagangan, tanah harapan baru

Akibatselanjutnya

Didapatkan informasitentang laut

Berakibat pula

Sebagai cikal bakal ilmu Oseanografi

Terjadi pada tahun 900 – 600 SMoleh negara barat : Eropa & Afrika

BangsaPhonecia

EKSPLORASI LAUTAN(abad berikutnya)

terjadibangsa timur

(Persia, India, Cathay)

sutera, mutiara, rempah-rempah,hasil perdagangan tersebutdibawa ke kerajaan Romawi

Perdagangan

Penyebab

PELAYARAN SAMUDERA

Sederhana

Mengikuti garis pantai

Mengikuti angin muson (arus muson)

S. India

Ditemukan kompas (bgs Cina, Arab)

Ditemukan astrolobe (alat yg dpt menentukan ketinggian sudut matahari or altitude matahari & benda-benda angkasa diatas horizontal) penting untuk menentukan posisi kapal di tengah laut

Pertengahan abad 15 ditemukan cross staff (alat utk mengukur sudut & altitudebenda-benda angkasa or celestial body)

menentukan posisi digunakan Columbus

Berkembang

Abad 19Ilmu oseanografi + meteorologi

Berkembang

Sebagai science yang sistimatik

Faktor pendorongPengukuran kedalaman yg menghslkan peta batimetrik (peta yg menyatakan sebaran kedalaman) keperluan engineering seiring penemuan elektromagnetik telegraf

Alur pelayaran & peta mengetahui angin, gelombang, badai, arus, kejadian awan, distribusi es agar aman &cepat dalam pelayaran

Edward Forbes (1843), pioner biologi laut, mengemukakan teori abysal (tdk ada kehidupan di kedlman absolute darkness (> 550 m), tetapi waktu pengambilan kabel listrik dr kedlman > 3000 m ada organisme yg menempel pada kabel. Ini mendorong byk ekspedisi (Enterprise, Deep Sea Expedition, Challenger)

PERKEMBANGAN

Oseanografi3 era

ERA PERTAMA :Eksplorasi lautan 3 dimensi (fisika, kimia, biologi, geologi) oseanografi dipelajari dgn pendekatan deskripsi-geografik didukung matematika & fisika tokohnya Mohn, Bjerkness, Ekman, Hellan-Hansen

ERA KEDUA :Oseanografi fisik lautan didukung pengetahuan teori. Laut tdk stabil, ada gangguan (disturbance) yg bersifat periodik & non periodik, shg dikenalkan dimensi ke-4 yaitu waktu.1912 Lembaga Scripps (Institutions of Oceanography), UCSD (University of California, San Diego)1922 Hellan-Hansen : arus1929 – 1930 eksp. Meteor, Snellius : Australia – Asia

ERA KETIGA :Ada ekspedisi secara internasional mulai memakai teknik dan instrumen yang canggih. Teori dan observasi makin berkembang dan saling berperan

WAKTU GEOLOGI Digunakan ilmuwan utk mengetahuisejarah & formasi awal dari bumi

Era Paleozoic

Era Mesozoic

Era Cenozoic

Skala Waktu Geologi

Era Period Epoch Began millions of year ago Life forms/Events

Quaternary Recent 0.01 Modern humansPleistocene 2.5 Stone-age humans

First humansCenozoic Pliocene 7

Miocene 26Tertiary Oligocene 38 Flowering plants

Eocene 54 Mammals, birds & insects dominantPaleocene 65

Cretaceous 136 Last of dinosaurs, flowering plants begin

Mesozoic Jurassic 190 Dinosaurs abundant; first birdsTriassic 225 First mammals

First dinosaursPermian 280 Age of reptiles

Carboniferous 345 Age of amphibians; first reptilesPaleozoic Devonian 395 First seed plants

Age of fishesSilurian 430 First land plants

Ordovician 500 Marine algae; vertebrate fishCambrian 570 Primitive marine algae &

invertebratesPrecambrian 3200 – 3500 Earliest bacteria & algae

3800 Oldest surface rocks4500+ Oldest meteorites

Formation of the earth (assumed)

SIKLUS HIDROLOGI

AirCair Padat

Laut

Sungai

Danau

Air tanah

gletser

Salju

Gunung esReservoir

Tempat dimana air tersebut terdapat/berdiam

Selalu bergerak

Dikenal sebagai siklus hidrologi

WAKTU TINGGAL (RESIDENCE TIME)

Perbandingan jlh total sebuah elemen di lautan pd suatu waktu tertentu dgn laju pergantiannya. Waktu tinggal sbh elemen dinyatakan menurut pers. :

T = A/(∆A/∆t)dimana : T (waktu tinggal elemen); A (total berat elemen tersuspensi atau terlarut di lautan); ∆A/∆t (laju tahunan masuknya elemen di dlm lautan)

definisi

Elemen : suatu zat or substansi yg masing-masing susunannya sama spt atom

Elemen langka (trace element) : elemen di dlm air laut yg memiliki konsentrasi kurangdr 1 mg/l (ppm). Elemen langka dibutuhkan dlm jlh sedikit ttp sgt diperlukan untukaktivitas biologi organisme.

Elemen minor : elemen di dlm air laut yg ditemukan pada konsentrasi antara satu sampai 100 mg/l, mis. : Br, C, Sr, B, Si, F.

Elemen utama (mayor) : elemen di dlm air laut yg memiliki konsentrasi lbh dr 100 mg/l,mis. : klor, natrium (sodium), magnesium, sulfur, kalsium & potasium (kalium).

Elemen Simbol Konsentrasi*Lithium Li 170

Rubidium Rb 120

Iodine I 60

Barium Ba 30

Indium In 20

Zinc Zn 10

Iron Fe 10

Aluminium Al 10

Molybdenum Mo 10

Selenium Se 0,4

Tin Sn 0,8

Copper Cu 3

Arsenic As 3

Uranium U 3

Nickel Ni 2

Vanadium V 2

Manganese Mn 2

Titanium Ti 1

Antimony Sb 0,5

Cobalt Co 0,1

Cesium Cs 0,5

Cerium Ce 0,005

DaftarElemenLangkaDalam

Air Laut(ppb)

Elemen Simbol Konsentrasi*Yurium Y 0,3

Silver Ag 0,04

Lanthanum La 0,01

Cadmium Cd 0,1

Tungsten W 0,01

Germanium Ge 0,06

Chromium Cr 0,05

Thorium Th 0,05

Scandium Sc 0,04

Lead Pb 0,03

Mercury Hg 0,03

Gallium Ga 0,03

Bismuth Bi 0,02

Niobium Nb 0,01

Thalium Tl 0,01

Gold Au 0,004

Protactinium Pa 2 x 102

Radium Ra 1 x 107

Rare Earths 0,003 – 0,0005

DaftarElemenLangka

(lanjutan)

* : tidak termasuk nutrien & gas-gas terlarutSumber : Bhatt (1978)

Larutan : merupakan fase percampuran dari satu (homogen) or dua or lebih dari suatusubstansi komponen kimiawi.

Ligand : terdiri dari 2, yaitu anorganik (Cl–, SO42+, OH– & komponen anion); serta

organik yaitu alami (asam humus) & buatan (artificial).

Flokulasi (proses fisik) : akibat efek van der wall dimana saling menggumpal semakin besar & tenggelam sbg sedimen.

Elemen konservatif : bersifat makro, sifat persisten, tidak dapat terurai shg toksik bagisuatu perairan.

Proses interaksi antar elemen : (1) aditif, bersifat umum; (2) sinergik (multiple, efeknyabesar); (3) antagonis (reduksi, efeknya kecil).

Proses yg membuat kimia mengendap pada sedimen :(1) Melalui proses deposit ikatan helasi(2) Absorbsi(3) Konglomerasi/agregasi(4) Hasil deposit dari bahan organik

Residence time (RT) air laut = 4,4 x 104 year.RT diperlukan untuk melihat stabilitas, khususnya mayor elemen di dlm air.RT meningkat maka elemen yg reaktif akan meningkat pula shg stabilitas meningkat; RT menurun maka elemen yg reaktif akan meningkat tetapi stabilitas akan menurun.

Mixing time (MT) air laut = 103 tahun.RT > MT maka : elemen tersebar merata, penyebaran luas & homogen (fluktuasi kecil).RT < MT maka : penyebaran kecil, fluktuasi tinggi akibat proses penyerapan dll.

GEOMORFOLOGI DASAR LAUTAN

Daratan terkonsentrasi di BBUDaratan di BBS tdk lbh 25% dr lautanMenyebar

Berakibat

Lautan menyebar tdkmerata & tdk jelasbatasnya shg memilikisifat yg unik dimanasaling mempengaruhi

Karena bentuk daratantdk teratur maka perluadanya sub divisi dari laut adjacent seas,mis. Mediteranean :• Large• Small• Marginal sea

ContohSebaran setiap 5 0 lintang

70

45

35

65

daratan > lautan

daratan 2,5%Benua antartika

daratan tdk pernah lebih dari 25% dibanding lautan

Penting

KlimatologiMeteorologiOseanografi

Morfologi bumi Faktor utama

Dominasi laut semakin nyatabukan hanya krn luas muka laut

tetapi juga volumenya. Volume daratan diatas muka laut

< 1/10 volume air laut seluruh daratan dimuka bumi diratakan, maka dipunyai suatu bumi bulat dgn

kedalaman laut 2440 meter

2440 m

RELIEF UTAMA DASAR LAUT

Continental margin Ocean basin floor Mid ocean ridge

Continental drift :Konsep yang menyatakan bahwa disebabkan rapuhnya kerak bumi di bawah laut, benua-benua dapat bergerak hanyut pada bagian permukaan bumi di dasar laut seperti halnya es bergerak mengapung diatas air. Studi ilmiah pertama tentang konsep hanyutan benua dilakukan oleh Edward Suess tahun 1885 dan Alfred Wagener tahun 1912

Continental slope :Bagian dasar lautan dari tepian benua yang relatif miring ke arah laut

Continental rise :Bagian dasar lautan dari tepian benua yang relatif miring dan meninggi pada dasar lerengan benua

Continental margin : Bgn dasar lautan yg merup. perluasan massa daratan ke arah laut. Berdasarkan tipe yg menyebabkan timbulnya lempeng tektonik, tepian benua dibedakan mjd 2 macam yaitu tipe Atlantik & tipe Pasifik. Tepian benua tipe Atlantik memiliki ciri paparan benua & punggung benua yg relatif luas disebabkan pd mintakat tsb memiliki aktivitas gempa bumi yg relatif kecil shg disebut jg tepian benua aseismik atau tepian benua pasif. Tipe Atlantik terbentuk ketika dasar laut bergerak saling menjauh & membentuk lautan baru. Tepian benua tipe Pasifik ditandai dgn adanya sebuah trench pada kaki lerengan benua sbg pengganti punggungan benua. Tipe Pasifik disebut jg dgn tepian benua seismik or tepian benua aktif, yaitu disebabkan scr seismik sangat aktif (terjadi gempa bumi) & terbentuk dimana lempeng lautan bergerak menunjam dibawah lempeng benua pada mintakat subduksi

Ocean basin floor : Cekungan dasar lautan yg relatif luas dimana berdimensi sama pada sisi-sisinya

Mid ocean ridge : Bentukan igir besar memanjang & melintasi pertengahan dasar laut utama dunia

Trench cekungan dasar laut yg bentuknya memanjang, sempit & dalam dgn sisi-sisi yg curam

Trough cekungan dasar laut yg bentuknya memanjang, umumnya lebih lebar & lebih dangkal daripada trench

Continental shelf bagian dasar lautan dari tepian benua yg meluas dari garis pantai hingga lerengan benua

Igir (ridge) bentukan pada dasar laut yang tinggi memanjang dengan sisi-sisi yang curam & bertopografi tidak teratur

Arus turbiditas gerakan material didasar laut yg menuruni lereng. Material tsb berupa pasir & lumpur yg longsor kebawah mengikuti arah lembah

Gondwana nama benua selatan purba hipotetis yg meliputi India, Australia,Afrika & Amerika Selatan yg bergabung menjadi satu kesatuan

Seamount pegunungan di bawah laut yg tingginya lebih dari 1000 meter di atas dasar laut

Guyot gunung bawah laut dgn puncak yg relatif datar. Guyot dinamakan dari geolog Swiss, Arnold Guyot. Disebut juga tablemount

Submarine canyon canyon atau ngarai sempit yg memotong paparan Benua atau lerengan benua

Asal usul ocean basin(dasar laut)

Continental drift :Daratan hanyut akibat pergerakan massa benua, akibatnya kekosongan diantaranya yg kmdn diisi air

Sea floor spreading :Penjalaran dasar laut yg bergerak scr berlawanan arah sepanjang sisi igir tengah lautan & digerakkan oleh arus konveksi didalam mantel bumi

Lempengan tektonik :Teori aktivitas tektonik ttg lempeng litosfer dan gerakannya. Konsep dimana kerak bumi (lapisan atas bumi) dibagi kedalam bbrp segmen (lempeng)yg selalu bergerak satu dgn lainnya, berakibat menimbulkan gempa bumi, rangkaian pegunungan,igir tengah lautan dsbnya. Menurut X. Le Pichonkerak bumi dibagi kedalam 6 lempeng utama, yaituAntartika & lantai lautan sekitarnya, Amerika & lantai Atlantik bagian barat, lantai Pasifik, Hindia, Afrika &lantai Atlantik bagian timur, Eurasia & lantai lautansekitarnya

Topographic feature Width Depth Characteristics

Continental margins :

Shelf > 300 km 150 – 200 m

Slope 20 – 100 km from 200 to 2000 m Often furrowed by canyons. Slopes 1 in 40

Rise > 300 km from 2000 to 5000 m Slopes 1 in 700 to 1 in 1000

Trench 600 to 11,000 m There are 26 trenches in the world ocean : • 3 in the Atlantic Ocean • 1 in the Indian Ocean • 22 in the Pacific Ocean

Deep sea basins about 5000 m

Abyssal Plains extremely flat, sediment-filled

Abyssal Hills Rise from the plains up to 1000 m

Mid-ocean ridge: Interconnected mountain system

> 400 km Rises to 3000 – 1000 m

Central rift valley 20 – 50 km cuts 1000 – 3000 m deep into the ridge system

Topografi Dasar Lautan

SEDIMEN Material fragmental yg terjd dr penghancuranbatuan & bhn organik yg terendapkan oleh

tenaga air, angin atau es

definisi

Sumber

Batuan Organisme hidup Laut

Melalui proses cuaca,air, pembekuan, mis. batu pasir, gamping,

lempung dll

Melalui proses biologi,berupa sisa-sisa

cangkang dasar laut,batu karang dll

Melalui proses kimia,karbonat, fosfor &

mangan nodul

disebutlithogenous sedimen

disebutbiogenous sedimen

disebuthydrogenous sedimen

Siklus sedimen tipe siklus materi dimana elemen atau berbagai elemen dilepaskan dr batuan oleh proses pelapukan selanjutnya mengikuti gerakanair mengalir baik didlm larutan maupun didlm sedimen sampai ke laut danakhirnya berubah menjadi batuan

Mangan nodul endapan sedimen laut dalam yang tersusun atas kandunganoksida besi, mangan, tembaga dan nikel

Klasifikasi ukuran partikel sedimen

DESKRIPSI KISARAN DIAMETER (mm)

Boulder > 256

Gravel Cobble 64 – 256

Pebble 4 – 64

Granule 2 – 4

Very coarse sand 1 – 2

Coarse sand 0.5 – 1

Sand Medium sand 0.25 – 0.5

Fine sand 0.125 – 0.25

Very fine sand 0.0625 – 0.125

Mud Silt 0.0039 – 0.0625

clay < 0.0039

AIR

Fluida yg unik yaitu fluida yg incopressible & medium yg kontinum; terdiri drunsur H & O yg membentuk gugus senyawa sederhana H2O

Atom H & O terikat scr kovalen asimetris satu dgn lain. Atom H yg memiliki muatan lbh bsr cenderung menarik elektron pd H ke pusat intinya sehinggamenyebabkan sedikit muatan negatif di O & positif di H. Proses pemisahan muatan menghslkan suatu molekul polar. Ikatan H2O yg asimetris tersebut membentuk suatu sudut tumpul 1050 dgn jarak dr pusat atom O ke atom H 0.96 x 10-8 cm (0.96 A, angstrom), menghslkan gerak brown (resonansi) shg terjadi gel. listrik (electrical dipole moment) yg menyebabkan sifat polar

Nybakken (1997) : sifat polar berakibat posisi H yg positif menarik posisi O negatif suatu molekul air yg lain shg terbentuk suatu ikatan yg disebut ikatan hidrogen (hydrogen bounding). Ikatan ini sangat lemah (6%) dibanding ikatan kovalen H2O sendiri sehingga mudah lepas & terbentuk kembali. Proses pemisahan & pembentukan itu menyebabkan terjadinya sifat anomali air

Sifat unik air a.l. air sbg pelarut universal shg mudah terakumulasi material baik kimia maupun fisika. Air memiliki kerapatan (massa/satuan volume) yganeh shg BJ maks air murni adlh 40C, kenaikan & penurunan suhu berakibat kerapatan menurun shg pada 00C air membeku & mengapung diatas air (karena kerapatannya rendah dari air yg tidak beku)

AIR LAUT DAN AIR TAWAR

Salt water Fresh waterAir tawar + garam-garam Air tawar = air murni

Air :• Menakjubkan di alam• Peradapan manusia tergantung keunikan sifat air• Status air berada pada 3 sifat sekaligus (uap air, cair, beku/es)• Volume air laut 1.372 x 106 km3; air tawar 334.000 km3

sungai1.372 x 106 km3

uap

334.000 km3

99.000 km3

curah hujan

SIFAT FISIK DAN KIMIA AIR MURNI

Air memiliki konstanta dielektrik (ε) yg tertinggi dr seluruh cairan. Konstanta dielektrik : suatu angka yg menyatakan seberapa lbh kecil intensitas listrik pd ruang yg diisi dielektrik dibanding dgn ruang hampa (tanpa dielektrik) bila medan listrik yg sama tersedia

1

ε air besar krn keabnormalan struktur mol H2O (2 atom H + atom O)

2 Dipole moment kuat mengakibatkan gaya interaksi yg kuat antaramolekul air sendiri asosiasi kuat antara molekul menghasilkanformasi grup molekul

Struktur asimetri (pergeseran muatan listrik) menghasilkan dipole moment ygkuat. Dipole moment adlh hasil kali muatan dgn jarak dr pusat muatan

Dipole moment yg kuat + ukuran molekul air yg kecil menghasilkan konstanta dielektrik yg besar.Hukum Coulomb : gaya tarik menarik/tolak menolak antara 2 muatan

(e & e; e1 & e1)

Resultan F (gaya tarik) = 1/ε x ee1/r, bila konstanta dielektrik tinggi maka resultan F akan kecil. Air dgn konstanta dielektrik yang tinggi mempunyai kekuatan yg besar untuk memisahkan 2 muatan yg berlawanan (great dissociative power) shg menghasilkan daya larut yg besar jg, oleh karena itu air merupakan pelarut yg baik/kuat

Dipole moment kuat menghasilkan formasi molekul yg bersifat polimerisasi, yaitu 2, 3 atau lebih H2O yg membentuk grup/formasi shg secara umum kitamengenal monohedral, dihedral, trihedral, tetrahedral dll

Adanya polimerisasi berakibat sifat fisika dr air mjd unik. Perbandingan antarajlh grup polimer dlm air tergantung : suhu, keadaan sebelumnya & faktor lain.Bila suhu tinggi mk tingkat polimerisasi turun. Akibat polimerisasi & greatdissociative power tersebut maka sifat air berbeda dgn cairan lain dalam halviskositas (sifat cairan utk menahan gerakan obyek yg melaluinya, gr/cm/dtk), tegangan permukaan (surface tension), panas jenis (spesific heat), panas latenpenguapan (latent heat of evaporation), titik beku & titik didih (freezing andboiling point)

Susunan polimerisasi :i. Struktur tetrahedral (bila vol max maka ρ min)ii. Kisi-kisi teraliiii. Ruang kosong plng sedikit (ρa max = massa/vol)

Dlm polimerisasi, bila suhu tinggi maka distribusi ketiga bentuk air tersebutbergeser sedemikian rupa dimana cenderung dr bentuk (i) mjd bentuk (iii) yglebih banyak

Bila suhu tinggi maka terjadi pemuaian shg bentuk air saling tumpang tindih,tetapi pd suhu tertentu terjadi efek lain yg berlawanan dr equilibrium 3 bentukpolimerisasi tsb.

Pada suhu 4oC bentuk (iii) yg dominan dgn ρ max. Bila suhu turun dgn ρ maxmaka bentuk (i) mulai mengisi ruangan hingga suhu mencapai 0oC mk bentuk(i) menjadi dominan hingga terjadilah pembekuan

Pada es, bentuk (i); air yg mengalami pembekuan, didapatkan ruang kosong di dalamnya dimana vol max dgn ρ min sehingga membuat es dpt mengapungdi dalam air

Lapisan es tipis7oC3oC

ρ max4oC

densitas tinggi

8oC densitas rendah

SURFACE TENSION

Gaya tarik menarik antara molekul-molekul air di permukaan sebuah massa air, mis. ambang batas (interface) udara-laut menimbulkan ‘kulit’molekular yg fleksibel di atas permukaan air

Fenomena tegangan permukaan dpt teramati dlm pengisian sebuah kontainer dgn air yg meluap hingga ke pinggir, akan tampak bhw air akan tertumpuk di pinggir membentuk permukaan cembung yg menunjukkan ambang-batas air dengan atmosfer. Water dropsjuga merup. manifestasi dari tegangan permukaan. Fenomena tsb hsl kecenderungan molekul air utk menarik molekul lainnya or melekat (to cohere) di permukaan air. Karena kecenderungan kohesi tsb, dimungkinkan bagi obyek-obyek yg lebih berat dari air utk mengapung. Pisau cukur yg diletakkan dgn hati-hati diatas air dpt mengapung, meski secara normal densitasnya lima kali lbh berat drpd air. Bbrp insekta, mis. water strider(seekor insekta laut : yg berarti benda padat) juga menggunakan permukaan air untuk bergerak di atasnya. Tegangan permukaan tergantung pada suhu & meningkat sesuai dgn penurunan suhu (Sumich, 1992)

gambaranumum

definisi

Tegangan permukaan air murni dibandingkan dgn cairan yg lain adlh yg tertinggi, yakni sebesar 7.2 x 10-9 N m-1 (≈ 73 dyne cm-1). Tegangan permukaan ini secara fisika berperan dalam mengontrol “drops formation” serta sifat-sifatnya, disamping mengendalikan fenomena permukaan seperti gelombang kapilar (capilarry waves), sedangkan secara biologis tegangan permukaan penting dalam fisiologi sel biota di laut (Nybakken, 1988)

Krummel (1970) menentukan tegangan permukaan utk ambang batas air laut – udara.Hasil yg diperoleh menunjukkan bhw tegangan permukaan nilainya menurun sesuai dgnmeningkatnya suhu & menurunnya salinitas. Fleming & Revelle (1939), berdasarkan metode penentuan yg lebih akurat menemukanhubungan empiris antara tegangan permukaan, suhu & khlorinitas, yaitu :

Tegangan permukaan (dyne cm-1) = 75.64 – 0.144 t + 0.0399 ClHubungan formulatif tsb dpt berubah dgn adanya kotoran di permukaan laut

Tegangan permukaan merupakan perwujudan keberadaan ikatan hidrogen. Keberadaan ikatan tsb menyebabkan molekul-molekul air yg berada di lapisan permukaan tertarik dgn kuat ke molekul-molekul air yg berada dibawahnya. Udara diatas permukaan memp.densitas molekul yg amat rendah dibandingkan dgn air sendiri, meskipun molekul air tertarik ke molekul zat lainnya, gaya tarik ikatan hidrogen membantu mempertahankan molekul-molekul air di lapisan permukaan

SPESIFIC HEAT

Panas jenis suatu zat adlh jlh bahang yg dibutuhkan utk menaikansuhu 1 gram zat sebesar 1o C (kal g-1 oC-1). Panas jenis air murni biladibandingkan dgn semua zat padat & zat cair adlh yg tertinggi,kecuali air raksa. Sifat panas jenis yg tinggi di laut berperan dalammenjaga perub. kisaran suhu yg ekstrim (Brown, Joan et al., 1989)

definisi

Panas jenis air laut pada tekanan cp yg konstan tergantung suhu, salinitas dan tekanan. Thoulet & Chevallier (1889) dalam Neumann & Pierson (1966) memperoleh nilai pertama cp utk jenis densitas (salinitas) air laut pada suhu 17,5o C & pada tekanan atmosfer. Sampai sekarang, hasil tersebut tetap digunakan, dihitung kembali & disajikan dengan beragam cara yg berbeda dgn asumsi bhw ketergantungan suhu di air laut sama dgn ketergantungan suhu di air tawar

Neumann & Pierson (1966) jg mencatat efek tekanan thd panas jenis yg dihitung olehEkman (1914) serta Cox & Smith (1959). Ekman menentukan pengaruh tekanan terhadappanas jenis dari persamaan :

dcp/dρ = - T (dβ/dt + β2)dimana T (suhu absolut, 273o + toC), J (equivalen mekanika panas), β (koefisien ekspansipanas & ρ (densitas)

Cox & Smith menentukan panas jenis air laut pd tekanan atmosfer dgn suhu –2oC – 30oC & salinitas 0 ‰ – 40 ‰. Hasilnya menunjukkan bhw nilai-nilai yg lebih lama mengalami kesalahan serius. Sbg misal, pada kisaran –2oC – 30oC, panas jenis akan menurun bila suhunya dinaikkan. Efek yg sama jg teramati di air laut yg bersalinitas & bersuhu rendah. Bila salinitas lebih tinggi dari 20 ‰ atau 25 ‰ pengaruh suhu justru sebaliknya dan cρmeningkat sesuai dgn naiknya suhu.

Panas jenis dgn volume konstan cν diperoleh dari cρ melalui persamaan termodinamikaberikut :

cν = cρ - Tβ2/ρKJdimana K (koefisien kompresibilitas nyata air laut). Perbandingan cν/cρ pada salinitas 34.85 ‰ bervariasi antara 1.004 pada suhu 0oC & 1.0207 pada suhu 30oC

LATENT HEAT OF EVAPORATION pengertian

Panas laten yg dibebaskan selama perubahan dr keadaan cair ke gas, atau panas laten yg diserap dlm perubahan kondisi gas ke cair

Panas laten : jlh panas yg diperlukan utk mencairkan suatu massa zat pada titik cair.Satuan panas laten yaitu Joule/kg atau kalori/g. Contoh panas laten fusi air 3.33 x 105 J/kg; panas laten evaporasi air 2.25 x 106 J/kg

Panas laten fusi : panas laten yang dibebaskan selama pencairan zat atau yang diserapselama proses pembekuan

Kata “laten” (latent) dlm menggambarkan bahang penguapan & pencairan mjd penting krn bahang yg hrs ditambahkan kpd massa es atau air utk mengubah bentuknya mjd lbh tinggi, yakni air atau uap air, ditahan sbg cadangan atau ‘tersembunyi’ (hidden) dlmmassa air atau massa uap air tsb. Ketika uap air kembali mjd air, yakni mengembun, mkbahang dilepaskan memasuki udara sekelilingnya. Pelepasan bahang juga terjadi saat pembekuan air (freezing water), yg menunjukkan perubahan fase dari cair mjd padat. Selama kondensasi & pembekuan, jlh bahang yg sama – yg dibutuhkan utk mengubah fase air tsb dari cairan mjd gas atau dari padat mjd cairan – dilepaskan

Keperluan Energi dalam Evaporasi Air

Suhu air (oC)

Keperluan Kalori(per gram air)

0 596.010 590.820 585.630 580.440 575.250 568.560 563.270 557.580 551.790 545.8

100 539.5110 532.9120 525.7

Penerapan praktis prinsip transfer bahang dapat dilihat dlm penggunaan es dlm lemari es. Sebuah bongkah es diset dlm suatu wadah tertutup diantara “food articles” akan menurunkan suhunya krn energi bahang diserap dari “food articles” & ditambahkan ke molekul-molekul es untuk mengubah fasenya menjadi cair ketika es meleleh. Prinsip pendinginan udara juga sama : di daerah beriklim panas, udara kering yang panas dilewatkan melalui permukaan yg dilapisi dgn air, akan kehilangan bahang ke air. Airdiubah mjd uap. Selanjutnya setelah melewati atau melintasi udara yang menyelimuti permukaan, maka udara menjadi lebih dingin

Mengapa dibutuhkan lbh byk energi utk mengubah 1 gram air mjd uap air daripada ygdibutuhkan utk mengubah 1 gram es menjadi air? Pertama haruslah ditinjau bhw gas merup. zat dimana molekul-molekulnya bergerak secara random, bebas dari pengaruh molekul-molekul lain, kecuali ketika molekul-molekul itu bertabrakan. Untuk membuat perubahan dari es mjd air, tdk semua ikatan hidrogen harus dipecahkan, tetapi hanya cukup memberi kebebasan bergerak diantara jenis-jenis cluster es yg ada & molekul-molekul individual yg juga berada dlm sistem. Sedangkan untuk mengubah air menjadi uap air, setiap molekul harus dibebaskan dari gaya tarik molekul-molekul air lainnya. Karena itu, setiap ikatan hidrogen harus dipecahkan & itu berarti dibutuhkan energi bahang yang amat besar

Signifikansi siklus evaporasi – kondensasi thd suhu-suhu permukaan bumi dpt terlihat dgn cepat. Evaporasi memindahkan energi bahang yang diberikan oleh matahari dan menyimpannya di laut. Energi tersebut dibawa memasuki atmosfer sebagai uap air yg naik & dilepaskan disana ketika uap mengembun & jatuh sebagai presipitasi (: partikel-partikel air dlm bentuk cair maupun padat yg jatuh dr atmosfer & mencapai permukaanbumi, disebut juga curah hujan)

Garam sebagian besar didapatkan dlm air laut. Daerah evaporasi banyak terdapat pada daerah pesisir, dimana banyak digunakan cahaya matahari sebagai energi utk proses evaporasi. Evaporasi yg terjadi pada air asin merup. proses pengontrolan pada laut, dimana sodium klorida atau komponen garam-garam lain yg diperlukan dalam bentuk yg berlainan. Garam yg terdapat dilaut digunakan untuk mengekstrak bentuk MgSO4 &CaCO3 (Gross, 1990)

Pertumbuhan suatu kota pada daerah yang gersang memerlukan air laut sbg sumber yg penting bagi penurunan panas. Salah satu contoh sederhana adlh utk mengurangi akibat dari adanya rumah kaca. Evaporasi dari suatu lautan terjadi ketika matahari bersinar & kondensasi terjd di waktu malam hari pada permukaan yg dingin. Akibat haltsb terjadilah kelembaban shg pd daerah tropis tumb. dpt berkembang dgn suburnya

Privett (1960) dalam Baumgartner & Reichel (1975) menghitung evaporasi (Es) dalambentuk sederhana, yaitu :

Es = 0.00587 (Ew – Ea) vdimana Es (evaporasi lautan, cm/hari), Ew (tekanan uap air dlm keadaan jenuh, mb),Ea (tekanan uap air di udara, mb) & v (kecepatan angin, knots)Berdasarkan formula tsb didapatkan nilai Es adlh 1390 mm pd lautan yg terletak antara0o – 50oS, dgn banyaknya 428.0 x 103 km3

FREEZING AND BOILING POINT

Gaya intermolekular, dikenal sbg gaya van der Waals, akan mjd signifikan hanya ketika molekul-molekul sangat berdekatan satu dengan yang lain, seperti yang terdapat pada benda dalam bentuk padat atau cair. Secara umum bila molekul-molekul yang ada lebih berat, gaya tarik van der Waals yg terjadi di antara dua molekul campuran lebih besar. Karena itu, dengan peningkatan berat molekul, jumlah energi yg lbh besar dibutuhkan utk mengatasi gaya tarik tersebut & mendorong terjadinya perubahan fase, katakanlah dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi gas. Konsekuensinya, titik cair atau titik didih campuran secara umum meningkat bila berat molekulnya bertambah

Perbandingan sifat air dan campuran dari komposisi yang sama yang terdiri dari dua atom hidrogen & satu atom unsur yg lain, yakni H2S, H2Se dan H2Te. Berat campuran dari empat molekul adalah H2O [18], H2S [34], H2Se [80] dan H2Te [129]. Prediksi dalam pembahasan gaya van der Waals, yaitu titik beku & titik didih utk H2S, H2Se dan H2Te meningkat dgn bertambahnya berat molekul. Bila H2O dilibatkan dlm skala, titik beku & titik didih menjadi –90o C dan –68o C. Dalam kenyataan air membeku pada suhu 0o C & mendidih pada suhu 100o C shg tampak terjadi pelanggaran aturan alam. Selain itu terlihat pula signifikansi yg sangat besar dr kutub alami molekul air & ikatan hidrogen yg menyusun strukturnya. Titik beku & titik didih air yg tinggi merupakan manifestasi dari penambahan energi kinetik yg dibutuhkan guna mengatasi bukan hanya gaya van der Waals namun jg ikatan hidrogen utk mencapai suatu perubahan status

Di lautan terbuka, salinitas berkisar 34 – 38‰ (rata-rata 35‰). Di laut yang dekat dgn daratan, nilai salinitas rendah krn adanya masukan air tawar yg berasal dari daratan sekitar. Tetapi bila evaporasi tinggi & run off jg tinggi maka nilai salinitas akan tinggi (~ 40‰). Unit salinitas dinyatakan dgn gr/kg or 1/1000, shg dikenal satuan ‰ (permil),satuan lainnya adalah PSU (practical salinity unit) yang diukur dengan alat CTD (Conductivity Temperature Deep)

MAJOR CONSTITUENT

Perbandingan relatif dr major constituent bersifat relatif konstan, sehingga mudahutk mengetahui waktu geologinya, yaitu percampuran yg baik dari air laut pada suatu lautan ataupun antar lautan

Naiknya konsentrasi garam (salinitas) berhubungan erat dgn evaporasi, sedangkanturunnya salinitas berkaitan dgn dilusi (presipitasi + runoff)

Major constituent tdk berlaku pada air payau krn pd air payau yg dominan adalah air sungai, dimana komposisi pembentuk air tawar berbeda dgn air laut

Salah satu cara menentukan salinitas dgn metode Mohr, teknik titrasi, dimana kita cukup mengukur kadar salah satu major constituent yaitu Cl– :

S ‰ = 0.030 + 1.8050 Cl– ‰

SALINITAS definisi Jlh total garam yg dinyatakan dlm gryg terdpt dlm satu kg air laut, dengan asumsi semua karbonat teroksidasi,tara brom dan yod dihitung sbg taraklor & semua zat organik teroksidasi

Adanya penguapan, presipitasi serta pembentukan & pencairan es akanmenyebabkan perbedaan densitas, yg selanjutnya menghasilkan gradientekanan mendatar dimana menimbulkan adanya arus

Dalam 1 kg air laut terdapat ± 35 gram garam terlarut, konsentrasi tsb dinyatakan sbg35 ppt or 35 ‰. Dalam oseanografi terdapat 2 metode utk menentukan salinitas, yaitusalinitas absolut dan salinitas praktis

berbeda

Salinitas absolut : salinitas yg ditentukan dgn metode/rumus sbbSalinitas = 1.80655 x klorinitas

Salinitas praktis : salinitas yg ditentukan berdsrkan pengukuran konduktivitas listrikair laut. Prinsipnya adlh berdsrkan perbandingan konduktivitas listrik K15 sampai airlaut pd suhu 15oC & tekanan satu standar atmosfer dgn larutan potasium klorida (KCl)dimana fraksi massa KCl adlh 32.4356 x 10–3 pada suhu & tekanan yg sama

Salinometer : tipe hidrometer yg diturunkan kedlm air utk mengetahui kadar salinitasmelalui pengukuran konduktivitasnya

Unsur Kandungan (gr/kg)Klorida 19,353Sodium (Natrium) 10,760Sulfat 2,712Magnesium 1,294Kalsium 0,413Potasium (Kalium) 0.387Bikarbonat 0,142Bromida 0,067Strontium 0,008

Jumlah total 35,136Sumber : Horne (1969) dalam Bhat (1978)

Unsur-unsur Terlarut Dalam Air Laut

SUHU AIR LAUT faktor • Curah hujan• Penguapan• Kelembaban udara• Suhu udara• Kecepatan angin• Intensitas radiasi matahari

Sebaranmenegak

Lapisan epilimnion (hangat/homogen) : terletak pd bgn atas dimana terjd perub.lapisan suhu secara perlahan. Lapisan ini sering dipengaruhi oleh angin yang bertiup pd permukaan perairan, akibatnya percampuran massa air dgn lapisan yg berada dibwhnya selalu terjd. Proses pengadukan akan meratakan sebaran suhu yg menciptakan lapisan yg homogen. Tebal lapisan tergantung lamanya & kecepatan angin yg bertiup saat itu di permukaan perairan

Lapisan termoklin (pegat) : suatu lapisan dimana mengalami perub. suhu sangat cepat terhadap kedlman. Di lapisan ini terjd perub. suhu air sedikitnya 0.1oC pdsetiap kedlman 1 m. Air di lapisan ini tidak sempat mengalami perub. suhu shgmenyebabkan terjdnya perbedaan suhu yg cukup bsr dgn lapisan diatasnya.Perub. suhu ini mengakibatkan pula adanya perub. densitas, shg membentuk suatu lapisan yg sangat stabil & lapisan ini berperan sbg pembatas thd sebaranmenegak sifat fisik dr lapisan permukaan & lapisan dibawahnya

Lapisan hipolimnion : lapisan dingin yg terletak di bgn bawah, dimana suhu airkonstan sebesar 4oC

1

2

3

DENSITAS• Densitas insitu (sigma-t, σt)• Densitas potensial (sigma-theta)

definisi

Massa per satuan volume sebuah zat. Dlm sistem metrik satuan densitas adlh kg/m–3.Densitas air laut (ρ) yaitu fungsi dr salinitas, suhu & tekanan or kedlman (ρ = ρS,T,P), dimana S = salinity, T = temperature & P = pressure. Utk air laut pada S = 35, T = 10oC,pada standar tekanan atmosfer P = 101,325 kPa (yaitu pd tekanan hidrostatik nol) makanilai ρ35,10,0 = 1026,97 kg/m3. Oseanografer umumnya menulis densitas dgn simbol σ(sigma), dimana σ = ρ – 1000. Mk dlm sistem tsb densitas 1026,97 kg/ m–3 ditulis 26,51

ρ = m/vρm = densitas max air (4oC, 1 atm)

Densities of Common Materials

Materials Density (g/cm3)Ice (pure) 0oC 0.917Water (pure) 0oC 0.99987Water (pure) 3.98oC 1.0000Water (pure) 20oC 0.99823White pine wood 0.35 – 0.50Olive oil 15oC 0.918Ethyl alcohol 0oC 0.791Seawater 4oC, 35‰ 1.0278Steel 7.60 – 7.80Lead 11.347Mercury 13.6

Bila σ0 adlh nilai (ρ0,t,0 – 1) 1000 (bentuk sederhana dr penulisan densitas ρ0,t,0 yaitudensitas yg tergantung pd salinitas) mk didptkan hubungan sbb :σ0 = - 0.093 + 0.8149S – 0.000482S2 + 0.0000068S3 ……………………..(1)Pengaruh suhu thd σ0 diakibatkan pengaruh pemuaian air laut, dimana pertama kali ditetapkan oleh Forch (1902) dalam Neumann & Pierson (1966) dgn rumus sbb:σt = σ0 – D …………………………..(2)dgn D sbg besaran yg menyatakan pengaruh suhu yg hrs diterapkan pada σ0.

Fungsi kebalikan nilai densitas, αs,t,p = 1/ρs,t,p dinamakan volume spesifik insitu. Nilaiαs,t,p diperlukan dlm menghitung sebaran tekanan di laut yg selanjutnya dptmenentukan kedlman dinamik perairan tsb. Dlm menghindari penulisan angka desimalshg lbh praktis, volume spesifik insitu ditulis mjd αs,t,p = α35,0,p + δ, dimana nilai α35,0,padlh volume spesifik saat salinitas konstan (S = 35‰, t = 0oC & tekanan p). Jika nilaiαs,t,p dan α35,0,p didptkan maka anomali volume spesifik (δ) dpt dihitung pula shg utkselanjutnya diketahui pula anomali kedalaman dinamik.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI WARNA AIR LAUT

A. Selective scattering (hamburan selektif)Hamburan terjadi ketika cahaya matahari yg datang ke permukaan laut di difusi-refleksi & refraksi. Ini disebabkan oleh sbgn molekul air & bahan kekeruhan (mis. debu, asap, dsbnya) pada air. Sbgn lagi dari cahaya matahari tsb yg dihamburkan pantulannya mencapai permukaan bumi melalui radiasi difusi dari langit.Hamburan selektif adlh suatu fenomena dimana air laut terlihat kebiruan, yaitu disebabkan didlm spektrum cahaya warna biru adlh warna yg paling byk dihamburkan oleh molekul air. Akibatnya warna biru adlh yg lbh byk dipancarkan oleh air di bawah permukaannya.Hamburan selektif & absorbsi mempengaruhi komposisi spektral underlight yg mana ini akan menentukan warna laut yg kita lihat sebenarnya.Dlm suatu air murni intensitas maksimum pjg gelombang kira-kira 0,47 µ bila tdk berawan & sedikit lbh pjg bila langit mendung. Di lautan nilai intensitas maksimum 0,477 µ, pjg gelombang ini sama dgn skala Forel 0. Air laut terlihat biru pada kedlman antara 50 – 60 meter.Hamburan cahaya oleh adanya efek Tyndall dpt dilihat lgsg oleh seseorang bila ia berada pd garis edar cahaya. Hamburan cahaya dlm air murni berbeda dgn hamburan di atmosfer, dimana hamburan tsb disebabkan lsng oleh molekul air. Pergerakan molekul ini dikrnkan fluktuasi densitas kecil, tdk homogen optik tsb dlm air & variasi refraksi cahaya yg tdk tentu pd besarnya molekul ruang.

B. Absorbsi AlamiIni terjadi ketika sinar matahari yg datang sebagian besar diserap oleh karbondioksida, uap air & ozon di atmosfer. Absorbsi mengakibatkan energi cahaya yg datang berkurang kekuatannya sehingga saat mencapai permukaan lautan & daratan dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup. Cahaya yg tiba di permukaan lautan dilanjutkan oleh proses hamburan selektif.

C. Yellow Substances (zat kuning)Zat kuning dihasilkan dari percampuran baha-bahan organik terlarut di perairan. Bahan-bahan organik tsb berasal dari dekomposisi jaringan tumbuhan yg menyebabkan perairan daratan berwarna kuning-coklat, sedangkan di laut zat tsb dihasilkan oleh proses metabolisme plankton. Selama proses dekomposisi jaringan tumbuhan, material-material organik akan terurai menjadi CO2, nitrogen, belerang, fosfor & kompleks zat-zat humus. Selanjutnya zat-zat kuning tsb terbawa ke laut oleh aliran sungai. Zat kuning disebut juga Gelbstoff atau gilvin.

D. DiscoloringKebanyakan terjadi di perairan dekat pantai dimana banyaknya aliran air masuk dari sungai setelah hujan lebat yang membawa partikel mineral tersuspensi. Discoloring terjadi secara temporer ataupun lokal saja. Misalnya Red Sea (Laut Merah), di laut ini bukannya air lautnya berwarna merah melainkan adanya blooming plankton (dinoflagellates) yg berwarna merah atau merah-coklat. Akibat inilah maka sewaktu kita melihat air laut seolah-olah berwarna merah.

TUGAS

Buatlah ringkasan tentang : Karakteristik Massa Air Pada Perairan Lintasan ARLINDO

Aturan penulisan :Diketik dengan huruf Times New Roman 12, berjarak 2 spasi di kertas kuarto (A4);Margin atas 4 cm, kiri 4 cm, kanan 3 cm, bawah 3 cm, footer 2 cm, dengan diberi halaman;Isi penulisan tidak kurang dari 5 halaman dan tidak melebihi dari 10 halaman;Penulisan hanya menyertakan gambar, tabel, pustaka, & daftar singkatan, tidak ada hal lainnya selain ketentuan diatas; Tugas dikumpulkan tanggal ..............................., tidak lebih dari jam 10.00 WIB;Tugas tidak perlu dijilid, tetapi cover depan ditulis seragam dengan huruf Arial, besar huruf disesuaikan (terlampir).

TUGAS MATA KULIAHPENGANTAR OSEANOGRAFI

JUDUL TUGAS

Oleh………………………..

……….. (NIM)

PROGRAM STUDI MSP/BPFAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS PALANGKARAYA............. (Tahun)

UJIAN TENGAH SEMESTER

Aturan penulisan :Diketik dengan huruf Times New Roman 12, berjarak 2 spasi di kertas kuarto (A4);Margin atas 4 cm, kiri 4 cm, kanan 3 cm, bawah 3 cm, footer 2 cm, dengan diberi halaman;Jawaban dikumpulkan tanggal .........................., tidak lebih dari jam 10.00 WIB;Jawaban UTS diberi cover depan yang ditulis seragam dengan huruf Arial, besar huruf disesuaikan (terlampir).

Soal :1. Jelaskan sejarah terciptanya ilmu oseanografi.2. Bagaimana terjadinya dasar laut (ocean basin), jelaskan!3. Keanehan sifat fisik-kimia air murni adalah karena mempunyai konstanta

dielektrik (ε) yang tinggi. (a) Jelaskan apa arti konstanta dielektrik (ε); (b) Mengapa konstanta dielektrik (ε) air sangat tinggi; (c) Jelaskan hubungan konstanta dielektrik (ε) air yang tinggi sehingga air menjadi pelarut yang baik.

4. Intensitas sinar tampak (cahaya) yang masuk ke dalam kolom air melalui permukaan akan menurun sehingga mengakibatkan perubahan warna pada air laut, jelaskan prosesnya!

5. Bagaimana fenomena terjadinya upwelling, jelaskan!6. Uraikan juga fenomena ARLINDO, terutama daerah mana saja yang dilaluinya.

JAWABAN UJIAN TENGAH SEMESTERMATA KULIAH PENGANTAR OSEANOGRAFI

Dosen PengasuhANANG NAJAMUDDIN, S.Pi, M.Si

Oleh………………………..

……….. (NIM)

PROGRAM STUDI MSP/BPFAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS PALANGKARAYA.............. (Tahun)