oseanografi fisis - · pdf filedistribusi vertikal suhu mixed layer di equator lebih tipis...

Oseanografi FisisOseanografi Fisis

Sifat Fisis & KimiawiSifat Fisis & KimiawiAir Laut Air Laut

Sifat Fisis & KimiawiSifat Fisis & KimiawiAir Laut Air Laut

22

Suhu rata – rata permukaan laut

Suhu LautSuhu Laut

Distribusi vertikal SuhuDistribusi vertikal Suhu

Mixed layer

Deep layer


Mixed Layer di Equator lebih tipis dibandingkan di Lintang menengah ?• Di Lintang menengah terdapat 4 musim

perbedaan tekanan udara yang besar sehingga terjadi angin yang besar pula.

• Sedangkan, di Equator hanya terdapat 2 musim perbedaan tekanan udara tidak begitu besar sehingga angin juga tidak begitu kuat.

• Kondisi ini mengakibatkan mixed layer di lintang menengah lebih tebal daripada mixed layer di daerah ekuator

Distribusi vertikal Suhu Distribusi vertikal Suhu (musiman)(musiman)

Musim Dingin ekstrim

Angin Lemah (Musim Semi)

Pengadukan oleh angin yg kuat

Musim Panas ekstrim

Profil Vertikal Suhu Profil Vertikal Suhu Laut (Lintang)Laut (Lintang)

Profil suhu secara vertikal berdasarkan posisi lintangnya

Pertumbuhan dan Peluruhan Pertumbuhan dan Peluruhan Thermocline MusimanThermocline Musiman

Maret - Agustus

suhu perlahan bertambah penyerapan energi matahari. Lapisan mixed layer dari permukaan hingga kedalaman 30 meter atau lebih tampak jelas terlihat.

Setelah Agustus

energi matahari mulai berkurang, kekuatan angin terus bertambah menghilangkan termoklin musiman hingga kondisi bulan Maret tercapai kembali.

Suhu Air Laut Suhu Air Laut

Suhu Potensial < Suhu Insitu

Suhu Potensial ()

Suhu air laut pada kedalaman tertentu (T)

suhu parcel air di permukaan laut setelah diangkat dari suatu kedalaman tertentu secara adiabatis ke permukaan

Suhu Insitu

Adiabatis yaitu tanpa penambahan atau pengurangan energi awal.

Suhu Air LautSuhu Air Laut

Suhu Potensial ()

digunakan untuk melihat gerakan massa air. Massa air yang sama mempunyai suhu potensial yang sama

SalinitasSalinitas

jumlah total dari zat padat (garam-garam) dalam gram yang larut di dalam satu kilogram air laut bila seluruh carbonat telah diubah menjadi oksida, brom dan jod diganti dengan chlor dan seluruh materi organik dioksidasi secara sempurna

International Council for the Exploration of the Sea

Ion-ion Utama Konsentrasi (‰ )

Chlor ( Cl - ) 18,98

Sodium ( Na + ) 10,55

Sulfat ( SO42- ) 2,649

Magnesium ( Mg 2+) 1,272

Calcium ( Ca 2+ ) 0,400

Potasium ( K + ) 0,380

Bicarbonat ( HCO3- ) 0,140

Jumlah 34,377

Komponen Utama

SalinitasSalinitas

Contoh :

kita ingin menentukan konsentrasi K+ pada suatu perairan dengan S = 36 ‰, diketahui konsentrasi K+ pada S = 34,4 ‰ adalah 0,38 ‰

0,38 0,01134,4 Konsentrasi KSalinitas Total

011,036

ooo

KiKonsentras

Konsentrasi K + diperairan dengan S = 36 ‰ adalah 0,011 x 36 ‰ = 0,390 ‰

Sumber Garam terlarut di LautSumber Garam terlarut di Laut

• Proses pelapukan ( weathering ) dari batu-batuan ( rock ).

• Gas-gas yang keluar dari punggung samudra ( mid ocean ridge ) dan gunung api bawah laut

SalinitasSalinitas

Aturan Komposisi yang konstan

perbandingan/ ratio unsur-unsur utamanya tetap (konstan), meskipun bervariasi secara tempat

komponen unsur utama di perairan dengan salinitas tertentu dapat ditentukan konsentrasinya bila diketahui konsentrasi unsur utama tersebut di perairan lain dengan salinitas tertentu.

Distribusi Horizontal SalinitasDistribusi Horizontal Salinitas

Distribusi Salinitas

• Penguapan

• curah hujan (presipitasi)

• run off

• pencairan es

Salinitas maksimum terjadi di area angin pasat (sub tropis) dimana penguapan jauh lebih besar dari presipitasi

Di ekuator presipitasi jauh lebih besar daripada penguapan

S (‰) = 34,6 + 0,0175 ( E – P )

Hubungan empiris antara salinitas permukaan dengan penguapan dan presipitasi

Distribusi Meridional SalinitasDistribusi Meridional Salinitas

Salinitas rata – rata di permukaan laut

Distribusi horizontal SalinitasDistribusi horizontal Salinitas

Distribusi Vertikal SalinitasDistribusi Vertikal Salinitas

Range salinitas di laut lepas : 35‰ - 37‰. Salinitas rendah terdapat dekat pantai di mana banyak input air sungai dan di daerah kutub di mana terjadi pencairan es.


Lapisan di mana salinitas berkurang terhadap kedalaman disebut halocline.

Variasi TemporalVariasi Temporal

• Variasi tahunan dari salinitas di laut terbuka < 0,5‰.

• Daerah-daerah dengan variasi tahunan dari presipitasi yang besar seperti Pasifik utara, teluk Benggala memiliki variasi tahunan salinitas besar.

Salinitas Permukaan Maksimum (1950 – 1955)

Salinitas Permukaan Minimum (1950 – 1955)

Variasi TemporalVariasi Temporal


Distribusi vertikal dari salinitas di bawah permukaan sangat dipengaruhi oleh pencampuran massa air

kondisi-kondisi lokal tertentu aturan komposisi yang konstan tidak berlaku, Yaitu:

1Daerah estuari (muara sungai): karena pengaruh air sungai total garam yang larut kecil sehingga ratio antara unsur-unsur utama yang larut dengan salinitas total berbeda dengan yang di laut terbuka


Di Fjord dimana terdapat dua lapisan massa air dengan lapisan bawah yang relatif stagnan akibat pertukaran massa air dengan laut lepas dihambat oleh suatu Sill. Karena lapisan bawah stagnan maka kandungan O2 di lapisan ini menjadi minimum karena digunakan oleh mikroorganisme yang hidup di lapisan dalam

2

O2 minimum kondisi anarobik kandungan O2=0

Open ocean air tawar hasil

pencairan es

air asin

Sill

Fjord


Di daerah pemekaran dasar samudera, di daerah ini terdapat banyak input dari gas-gas vulkanik termasuk Cl-3

4 Di dalam sedimen dasar laut, reaksi dengansedimen dapat menambah konsentrasi unsur-unsur di dalam air laut.

5Di perairan dangkal yang mendapat pemanasan yang kuat, akibat reaksi kimia dan / atau biologi bisa mengendapkan Ca2+ sehingga ratio Ca2+/salinitas total, berbeda dengan di laut terbuka.

Penentuan Salinitas Air LautPenentuan Salinitas Air Laut

Klasik

Salinitas ditentukan dari konsentrasi chlor (chlorinitas) di dalam sampel air laut dengan cara titrasi menggunakan perak nitrat (AgNO3).

S(‰) = 1,80655 x Cl (‰)

Modern

salinitas air laut ditentukan berdasarkan konduktivitas air laut

dardtansKCltanlarutasKonduktivilautairtasKonduktiviR

Waktu Tinggal (Residence Time)Waktu Tinggal (Residence Time)

Laju perubahan/penambahanion-ion ke dalam laut samadengan pengurangan ion-iondari dalam laut.

Proses penambahan garam akan diimbangai dengan laju yang sama oleh proses pengurangannya.

berarti

Waktu Tinggal =

Jumlah total zat yang larut di dalam air laut

Laju penambahan atau pengurangan zat tersebut dari laut

Tekanan Air LautTekanan Air Laut

Rumus hidrostatis : p = -gz

• Tanda minus diberikan karena di dalam oseanografi z diambil negatif ke arah bawah.

• Satuan dari tekanan yang dipakai dalam oseanografi adalah decibar.

• 1 dbar = 1/10 bar= 105 dyne/cm2

Bila kita menggunakan satuan internasional tekanan air laut dapat didekati sebagai p = - 104 z Pa

Densitas Air LautDensitas Air Laut

Densitas air laut adalah fungsi dari salinitas, suhu dan tekanan (kedalaman)

• Densitas akan bertambah besar bila salinitas bertambah, suhu berkurang dan tekanan bertambah.

• Di lapisan permukaan perubahan densitas sangat ditentukan oleh salinitas dan suhu air laut, efek suhu lebih dominan daripada efek salinitas.

• Di lapisan dalam perubahan densitas ditentukan oleh perubahan tekanan.

Densitas Air LautDensitas Air LautParameter untuk menyatakan densitas

(s,t,p) Sigma Insitu S,t,p = (S,t,p –1) x 103

t densitas air laut pada tekanan atmosfer (di permukaan). t = (s,t,0 – 1) x 103

o densitas air laut pada T = 00Co = (s,0,0 - 1) x 103

Densitas air laut dapat juga dinyatakan oleh volume spesifik ().

S,t,p = 1/S,t,p

Distribusi Horizontal & Vertikal Distribusi Horizontal & Vertikal Densitas LautDensitas Laut

Suatu lapisan di mana densitas bertambah dengan cepat terhadap kedalaman disebut lapisan piknoklin

Distribusi Horizontal & Vertikal Distribusi Horizontal & Vertikal Densitas LautDensitas Laut

Stabilitas Kolom AirStabilitas Kolom Air

Stabilitas kolom air ditentukan oleh laju perubahan densitas terhadap kedalaman.

dzdE

1

d/dz < 0, densitas bertambah terhadap kedalaman, maka E > 0 artinya kolom air stabil. Pada kondisi ini air yang ringan berada di atas air yang berat. Kondisi yang stabil ini akan menghalangi gerakan vertikal massa air.

d/dz > 0, Densitas berkurang terhadap kedalaman, maka E < 0 artinya kolom air tidak stabil. Air yang berat berada di atas air yang ringan, akibatnya terjadi gerakan vertikal dari masa air ke arah bawah.

d/dz = 0, dimana densitas tidak berubah terhadap kedalaman, maka E = 0, kolom air disebut netral(stabilitasnya netral).


Frekuensi Brunt – Väisälä.

NT 2 gEN

Frekuensi naik turunnya piknoklin ini disebut dengan frekuensi Brunt-Vaisala

Bila perpindahan parsel air terjadi di sekitar piknoklin (picnocline) maka piknoklin akan berisolasi dan menyebar mebentuk gelombang internal (internal wave).

Frekuensi atau perioda Brunt – Väisälä dari osilasi piknoklin ini merupakan frekuensi atau perioda gelombang internal.


Stabilitas statik(static stability)

stabilitas yang dikaitkan dengan perubahan densitas terhadap kedalaman

Ketidakstabilan dinamik

fluida yang stabil menjadi tidak stabil karena adanya shear kecepatan yang besar


Stabilitas statik relatif terhadap ketidakstabilan dinamik dinyatakan oleh bilangan Richardson (Ri):

2

zu

gERialiran stabil (laminer)aliran turbulen

25.0iR

25.0iR

Kriteria lain untuk menyatakan turbulen adalah bilangan Reynold (Re) yang besar

uLRe

kecepatan tipikal aliranpanjang tipikal dari aliran untuk aliran di dalam pipaviskositas kinematik dari fluida aliran turbulen

uL

2000eR

The End Of Chapter

2

oseanografi fisis - · pdf filedistribusi vertikal suhu mixed layer di equator lebih tipis...

Documents