Oseanografi Fisis Oseanografi Fisis Sifat Fisis & Kimiawi Sifat Fisis & Kimiawi Air Laut Air Laut Sifat Fisis & Kimiawi Sifat Fisis & Kimiawi Air Laut Air Laut 2
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
Distribusi vertikal SuhuDistribusi vertikal Suhu
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
Distribusi vertikal SuhuDistribusi vertikal Suhu
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.
Distribusi Vertikal SalinitasDistribusi Vertikal Salinitas
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 SalinitasDistribusi Vertikal Salinitas
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
Distribusi Vertikal SalinitasDistribusi Vertikal Salinitas
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
Distribusi Vertikal SalinitasDistribusi Vertikal Salinitas
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
Tekanan Air LautTekanan Air Laut
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).
Stabilitas Kolom AirStabilitas Kolom Air
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 Kolom AirStabilitas Kolom Air
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
Tekanan Air LautTekanan Air Laut
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