iii

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis ”Variabilitas Suhu Permukaan

Laut dan Interelasinya dengan Muson, Dipole Mode (DM) dan El Nino Southern

Oscillation (ENSO) di Perairan Asia Tenggara dan Sekitarnya” adalah karya saya

sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi

manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan

maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam bentuk teks dan

dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Januari 2012

Andri Purwandani

NRP. C551070121

iv

v

ABSTRACT

ANDRI PURWANDANI. Variability of Sea Surface Temperature and its

Interelationships with The Monsoon, Dipole Mode (DM) and El Nino Southern

Oscillation (ENSO) in the Southeast Asia and its Surrounding Waters. Under the

supervision of MULIA PURBA and I WAYAN NURJAYA.

Variability of air-sea interaction in the Southeast Asia and its surrounding

waters has an important role for regulating the Asian and Australian climate

dynamics and the dynamics of ocean-atmosphere in the Indian and Pacific

Oceans. The results of the first five largest variance of Empirical Orthogonal

Function (EOF) analysis of monthly mean sea surface temperature between 1979-

2007 from data assimilation of Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL)

in the Southeast Asia waters are able to identify occurrence of the Monsoon

activity, the period of Dipole Mode (DM) in Indian Ocean and types of El Nino

Southern Oscillation (ENSO) in the Pacific Ocean. The heat dynamics of the sea

and atmosphere in the Indonesia waters are probably the triggers of DM and

ENSO after performing spectral density function of EOF expansion coefficients,

wavelet transform and composite analysis based on one times of standard

deviation above positive and below negative of expansion coefficient using Earth

System Research Laboratory-National Oceanic Atmospheric Administration

(ESRL-NOAA) dataset, including wind data, air temperature, air pressure,

outgoing long wave radiation (OLR), rainfall, precipitation, evaporation, sensible

heat, latent heat and humidity. Schematics of the dynamical processes of ocean-

atmosphere interaction were constructed based on composite analysis results by

discovering unique pattern which are called as phase of Asymmetric Monsoon of

Southeast Asia waters (AMSA), Heat Storing/releasing of Southeast Asia waters

(SRSA), Dipole Mode of Southeast Asia waters (DMSA), Tripole Mode of

Southeast Asia waters (TMSA) and the Mixed Mode of Southeast Asia waters

(MMSA) to examine more insightful of the relationships between heat dynamics

in the Southeast Asia and the origin processes of Monsoon, DM and ENSO. The

rest difference of heat accumulation of AMSA phase in the Southeast Asia are

therefore led to a shift of Monsoon and triggering a biennial cycle of the Tropical

Biennial Oscillation (TBO) associated with decadal cycle in the SRSA phase is

the beginning of DM and ENSO activity. After couple times of biennial cycle, the

remaining difference of heat accumulation in the Southeast Asia is getting bigger

and needed a new heat balance that generates a trigger of DM period and some

types of ENSO. At the DMSA phase was formed DM transition period and

conventional ENSO pattern, the TMSA phase as DM transition period and Central

Pacific ENSO spread type (CP El Nino/La Nina spread type) and the MMSA

phase which coincided peak of DM and Central Pacific ENSO centralized type

(CP El Nino/La Nina centralized type).

Keywords: Monsoon, Dipole Mode, El Nino Southern Oscillation, sea surface

temperature, data assimilation, Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, heat, Southeast Asia Waters.

vi

vii

RINGKASAN

ANDRI PURWANDANI. Variabilitas Suhu Permukaan Laut dan Interelasinya

dengan Muson, Dipole Mode (DM) dan El Nino Southern Oscillation (ENSO) di

Perairan Asia Tenggara dan Sekitarnya. Dibimbing oleh MULIA PURBA dan

I WAYAN NURJAYA.

Penelitian mengenai dampak Muson, Dipole Mode (DM) atau El Nino

Southern Oscillation (ENSO) terhadap variabilitas laut-atmosfer suatu perairan di

Indonesia telah banyak dilakukan. Akan tetapi, pada umumnya penelitian ini

hanya melibatkan salah satu fenomena diatas. Sementara itu, pada suatu perairan

memiliki kemungkinan untuk menerima kombinasi pengaruh hasil interaksi dari

fenomena tersebut dengan respon perairan yang berbeda-beda. Kesalahan

penafsiran dan interpretasi hasil analisis data akan terjadi, sehingga dapat

mengakibatkan kesalahan yang fatal dalam mengambil kesimpulan hasil

penelitiannya dan rekomendasi yang diusulkannya. Interaksi antar fenomena

Muson, DM dan ENSO dengan keunikan wilayah Asia Tenggara dan sekitarnya

perlu dikaji secara bersamaan sehingga hasil pada penelitian ini diharapkan secara

komprehensif dapat mengurai peranan dari masing-masing fenomena, bagaimana

prosesnya bekerja, interaksi yang terjadi satu sama lain dan bagaimana respon

perairan di Asia Tenggara dan sekitarnya terhadap pengaruh dari hasil interaksi

ketiga fenomena tersebut.

Analisis dengan menggunakan pendekatan metode empirical orthogonal

function (EOF) diterapkan pada penelitian ini untuk mendekomposisi sinyal data

deret waktu bulanan anomali suhu permukaan laut (SPL) secara spasial dan

temporal antara tahun 1979-2007 dari data asimilasi Geophysical Fluid Dynamics

Laboratory (GFDL). Data asimilasi GFDL divalidasi terlebih dahulu dengan

mengggunakan data observasi sarana pengamatan laut-atmosfer dari ARGO float

dan buoy TRITON. Lima keragaman terbesar pertama dari total keragaman

sebanyak 50 Mode hasil perhitungan analisis EOF digunakan untuk

menginterpretasikan dekomposisi spasial dan temporal dari sinyal siklus deret

waktu data SPL. Koefisien ekspansi EOF dari hasil dekomposisi temporal ditapis

pada frekuensi rendah sebesar 1/2 siklus per tahun dengan metode Lanchoz filter

untuk menghilangkan gangguan fenomena siklus dengan frekuensi rendah dari

Monsoon Intraseasonal Oscillation (MISO) dan Madden-Julian Oscillation

(MJO). Kekuatan dan kapan dominan terjadinya pengaruh siklus tahunan Muson

dan siklus antar tahunan DM dan ENSO pada data deret waktu koefisien ekspansi

EOF dideteksi keberadaannya dengan menggunakan metode densitas spektral

melalui Fast Fourier Transform (FFT) dan continuous wavelet transform (CWT),

sedangkan interaksi antara ketiga fenomena tersebut diidentifikasikan dengan

metode analisis cross wavelet transform (XWT) antara koefisien ekspansi EOF

dengan Monsoon Index (MSI), Dipole Mode Index dan Southern Oscillation Index

(SOI) yang mewakili ketiga fenomena tersebut. Proses dinamika interaksi antara

Muson, DM dan ENSO serta pengaruhnya terhadap perairan Asia Tenggara dan sekitarnya dianalisis lebih mendalam lagi dengan menggunakan data angin, suhu

udara, tekanan udara, outgoing long wave radiation (OLR), curah hujan,

presipitasi, evaporasi, fluks bahang secara konduksi, fluks bahang melalui

viii

evaporasi dan kelembapan udara yang berasal dari Earth System Research

Laboratory – National Oceanic Atmospheric Administration (ESRL-NOAA).

Analisis yang digunakan adalah dengan pendekatan metode komposit dari rata-

rata anomali parameter pada saat nilai simpangan baku koefisien ekspansi EOF

satu kali diatas nilai simpangan baku positifnya yang disebut fase positif dan fase

negatif pada saat satu kali dibawah nilai simpangan baku negatifnya.

Keragaman terbesar pertama sebesar 44.1% dari total keragaman untuk

selanjutnya disebut Mode ke-1 EOF, ditemukan pengaruh dominan dari siklus

tahunan Muson dengan periode sebesar 12.2 bulanan dengan osilasi spasial

anomali SPL yang terjadi antara BBU dan BBS, seiring dengan pergerakan semu

matahari. Pada Mode ke-1 EOF ditemukan pola asimetris keseimbangan bahang

arah meridional yang berada tidak tepat di sekitar ekuatorial dimana sesuai dengan

pergerakan semu matahari, keseimbangan bahang seharusnya terjadi tepat di

sekitar ekuatorial. Oleh karena itu, pada Mode ke-1 EOF dengan fenomena yang

mengiringinya diberi nama Asimetris Muson perairan Asia Tenggara (AMAT).

Pada Mode ke-2 EOF dengan keragaman sebesar 22.7%, terdapat pola osilasi

spasial anomali SPL terpusat di BBU antara perairan barat dan timur Asia

Tenggara dimana nilai anomali nol berada di perairan sebelah timur laut Asia

Tenggara. Oleh karena itu, pada fase positif Mode ke-2 EOF, terdapat anomali

positif SPL hampir di seluruh perairan Asia Tenggara dan pada fase negatif

terdapat anomali negatif SPL. Keseimbangan bahang di laut dan atmosfer menjadi

terganggu karena terdapat proses pelepasan dan penyimpanan bahang dalam

jumlah yang besar, hasil dari akumulasi sisa selisih bahang pada fase AMAT.

Oleh karena itu, pada Mode ke-2 EOF ini diberi nama Penyimpanan/Pelepasan

Bahang perairan Asia Tenggara (PBAT) dengan fenomena yang mengiringinya

masih didominasi oleh Muson dan munculnya siklus dekadal dengan periode 10.7

tahunan dan siklus dua tahunan TBO dengan periode 18.2 bulanan disertai dengan

pergeseran awal kedatangan Muson selama 3.1 bulan. Siklus dua tahunan TBO

terjadi karena hasil interaksi antara Muson dengan siklus dekadal yang diduga

berasal dari gangguan sinyal frekuensi tinggi PDO di perairan sebelah utara

Samudera Pasifik. Siklus dekadal ini berasosiasi dengan Muson dan diduga

sebagai phase locking pemicu TBO diiringi dengan pergeseran Muson. Oleh

karena itu, siklus 18.2 bulanan TBO tidak benar-benar tepat sebagai siklus dua

tahunan karena terbentuk dari dua kali siklus 12.2 bulanan Muson dengan

pergeseran awal kedatannya selama 3.1 bulan setelah berinteraksi dengan siklus

dekadal.

Fase PBAT berperan penting dalam proses dinamika bahang di perairan Asia

Tenggara karena berfungsi sebagai fase penyimpanan dan pelepasan bahang di

laut dan atmosfer dari akumulasi sisa selisih bahang pada fase AMAT. Setelah

dua kali terjadi siklus TBO, pada Mode ke-3 EOF dengan keragaman sebesar

12.5% ditemukan siklus antar tahunan dengan periode 42.6 bulanan kedua terkuat

setelah siklus Muson. Akumulsi sisa selisih bahang di perairan Asia Tenggara dari

dua kali siklus TBO diikuti oleh terbentuknya pola osilasi spasial anomali SPL

seperti membagi dua perairan Asia Tenggara antara perairan sebelah timur

ekuatorial Samudera Hindia dan sebelah barat ekuatorial Samudera Pasifik. Pola

osilasi ini kemudian diberi nama fase Dipole Mode perairan Asia Tenggara

(DMAT) yang diiringi dengan terjadinya periode transisi DM dengan beda fase

ix

sebesar 2.7 bulan dari puncak Dipole Mode Index (DMI) dan terbentuknya

periode El Nino/La Nina konvensional dengan beda fase 2.7 bulan dari puncak

Southern Oscillation Index (SOI). Pada Mode ke-4 EOF dengan keragaman

sebesar 4.4%, ditemukan siklus antar tahunan pertama terkuat dengan periode

sebesar 63.9 bulanan menggeser dominasi Muson diiringi dengan terbentuknya

pola osilasi tiga kutub di perairan Asia Tenggara. Pola osilasi ini terbentuk setelah

tiga kali siklus TBO mengakumulasikan sisa selisih bahang dimana jika di

perairan dalam Indonesia terjadi peningkatan anomali SPL maka di perairan

sebelah timur ekuatorial Samudera Hindia dan sebelah barat ekuatorial Samudera

Pasifik akan terjadi penurunan anomali SPL, begitu pula sebaliknya. Pola osilasi

tiga kutub ini diberi nama Tripole Mode perairan Asia Tenggara (TMAT) dengan

diikuti terjadinya periode transisi DM dengan beda fase sebesar 3.9 bulan dari

puncak DMI dan El Nino/La Nina Tengah Pasifik tipe tersebar (El Nino/La Nina

TP tipe tersebar) dengan beda fase 3.9 bulan dari puncak SOI. Fase terakhir dari

Mode ke-5 EOF dengan keragaman sebesar 2.8% diberi nama Mode Campuran

perairan Asia Tenggara (MCAT) karena ditemukan pola osilasi spasial anomali

SPL yang tidak beraturan dimana anomali positif dan negatif berada di perairan

sebelah timur Samudera Pasifik maupun di sebelah barat Samudera Hindia. Siklus

antar tahunan masih mendominasi dengan periode 42.6 bulanan dimana pada fase

ini diduga terjadi setelah terbentuknya dua kali siklus TBO untuk

mengakumulasikan sisa selisih bahangnya. Pada fase MCAT diiringi dengan

terjadinya puncak DM pada fase yang bersamaan dengan puncak DMI dan

terjadinya El Nino/La Nina Tengah Pasifik tipe terpusat (El Nino/La Nina TP tipe

terpusat) pada fase yang bersamaan pula dengan puncak SOI.

Kata kunci: Muson, Dipole Mode, El Nino Southern Oscillation, suhu

permukaan laut, data asimilasi, Geophysical Fluid Dinamics

Laboratory, bahang, perairan Asia Tenggara.

x

xi

© Hak cipta milik IPB, tahun 2012

Hak cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa

mencantumkan atau menyebutkan sumbernya

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan

karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu

masalah

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB

2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya

tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

xii

xiii

VARIABILITAS SUHU PERMUKAAN LAUT DAN

INTERELASINYA DENGAN MUSON, DIPOLE MODE (DM) DAN

EL NINO SOUTHERN OSCILLATION (ENSO)

DI PERAIRAN ASIA TENGGARA DAN SEKITARNYA

ANDRI PURWANDANI

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Magister Sains pada

Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

xiv

Penguji di luar Komisi:

Dr. Ir. Agus S. Atmadipoera, DESS

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan - IPB

xv

Judul Tesis : Variabilitas Suhu Permukaan Laut dan Interelasinya dengan

Muson, Dipole Mode (DM) dan El Nino Southern Oscillation

(ENSO) di Perairan Asia Tenggara dan Sekitarnya.

Nama : Andri Purwandani

NRP : C551070121

Disetujui,

Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Mulia Purba, M.Sc.

Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc.

Ketua Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Ilmu Kelautan

Dr. Ir. Neviaty P. Zamany, M.Sc.

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. A.gr

Tanggal Ujian: 25 Januari 2012

Tanggal Lulus: