ARUS LAUTPKC 404P / 2007 / 3 SKS

TAHUN 2013TAHUN 2013

PRODI OSEANOGRAFIPRODI OSEANOGRAFIJURUSAN ILMU KELAUTAN JURUSAN ILMU KELAUTAN

FPIK UNDIPFPIK UNDIP

PUSTAKA ACUAN Ilahude, A.G. 1999. Pengantar ke Oseanologi Fisika.

Puslitbang Oseanologi LIPI. Jakarta Open University course Team, 1989. Ocean Circulation.

Pergamon Press. Oxford. Pickard, G.L & Emery, W.J. 1990. Descriptive Physical

Oceanography. Pergamon Press. Oxford. Pethick, J. 1984. An Introduction to Coastal

Geomorphology. Edward Arnold, London. Pond, S., Pickard. 1983. Introductory Dynamical

Oceanography, Pergamon Press. Wyrtki, K. 1961. Physical Oceanography of the

Southeast Asia Waters. NAGA Report Vol.2 Scripps Institution of Oceanography Univ. California, La Jolla

KONTRAK KULIAHA. Tatap muka = 16 kali pertemuan (termasuk UTS)B. Prasyarat Kehadiran = absensi (≥ 75 %)C. Poin Penilaian =

No Jenis kegiatan

1. PraktikumPraktikum studio : Analisa Data Arus (Marine Staion UNDIP Jepara)Praktikum lapangan : Pengukuran arus selama 24 jam (Lokasi : Dermaga UNDIP Teluk Awur, Jepara)

2. Tugas / kuis +Ujian Tengah Semester (UTS) +Ujian Akhir Semester (UAS)

TEAM TEACHING

1. Drs. HERYOSO SETIYONO, MSi (KOORDINATOR)

2. ELIS INDRAYANTI, ST, MSi.3. ARIS ISMANTO, SSi, MSi.

DESKRIPSI SINGKAT

Mata kuliah ini berisi pengetahuan tentang konsep - konsep dasar arus, yang meliputi pembangkit arus laut dan faktor-faktor yang mempengaruhinya , arus ekman, arus geostropik, divergensi dan konvergensi, arus vertikal (upwelling dan downwelling), sirkulasi thermohaline, sirkulasi di zona pantai (arus sejajar pantai dan arus pasut), dan juga memberikan pemahaman tentang metoda pengolahan data arus baik data primer maupun sekunder.

POKOK BAHASAN (1-5)TANGGAL POKOK BAHASAN

7 Maret 2013 Pendahuluan : Definisi, Konsep Dasar dan Sejarah

14 Maret 2013 Sistem Angin Global dan Sirkulasi Lautan Global

21 Maret 2013 Teori-teori Wind Driven Circulation : Nansen, Ekman, Sverdrup, Munk, Model – Model Numerik

28 Maret 2013 Gaya-gaya Penyebab Gerakan Air di Lautan : wind stress, friksi internal, gaya coriolis, gaya gradien tekanan

4 April 2013 Bentuk-bentuk Sirkulasi & Arus Ekman

POKOK BAHASAN 1Pendahuluan :

Definisi, Konsep Dasar & Sejarah

• Arus air laut adalah pergerakan massa air secara vertikal dan horisontal sehingga menuju keseimbangannya, atau gerakan air yang sangat luas yang terjadi di seluruh lautan dunia

• Arus juga merupakan gerakan mengalir suatu massa air yang dikarenakan tiupan angin atau perbedaan densitas atau pergerakan gelombang panjang

Respon laut thd stress Angin pd permukaan laut

Gelombang(Wind waves)

Arus Laut(Surface current)

Sumber PembangkitArus

Utama Pengaruh lain

Angin, variasi densitas, pasut

Gaya Coriolis, berat, Gesekan & tekanan atm

Sumber : Sumber : Pond, S., Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography, Pergamon Press.

KLASIFIKASI ARUSKLASIFIKASI ARUS

ARUS

PASUTNON

PASUT

Arus PasutHarian Ganda

Arus TetapArus Angin

(Ekman)Arus Gradien(Geostropik)

Arus PasutHarian Tunggal

Arus PasutCampuran

ArusKonveksi

Arus Dasar

Sumber :Sumber : Fahrudin. 1999. Analisis Arus Laut Perairan Teluk Jakarta. Fahrudin. 1999. Analisis Arus Laut Perairan Teluk Jakarta.

Tugas Akhir.Tugas Akhir.

CURRENT

Currents without Friction(Geostrophic Flow)

Currents with Friction(Wind-driven Circulation)

KLASIFIKASI ARUSKLASIFIKASI ARUS

Sumber : Sumber : Pond, S., Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography, Pergamon Press.

• Primer & sekunder

• Primer (stress angin, ekspansi termal, perbedaan densitas) menggerakkan & menentukan kec. Arus

• Sekunder (coriolis, gravitasi, gesekan) arah gerakan dan kondisi aliran arus

• Angin permukaan arus ekman• Gradien horisontal dari densitas arus

geostropik• Pasang surut arus pasang surut• Gelombang pecah yang membentuk sudut

tertentu dengan garis pantai arus sejajar/menyusur pantai (longshore current)

• Naiknya densitas air di permukaan akibat proses pendinginan dan pertambahan salinitas akibat pembentukan es arus dari kutub ke equator

• Gesekan angin• Densitas dan viskositas air laut• Percepatan gravitasi• Gesekan dasar perairan• Geometri pantai• Rotasi (perputaran bumi)

• European exploration European exploration abad XVI abad XVI• Spaniard Ponce de Leon (1513). His three ships Spaniard Ponce de Leon (1513). His three ships

sailed from Puerto Rico to Cape Canaveral sailed from Puerto Rico to Cape Canaveral (Florida) and then turned south(Florida) and then turned south

• The Gulfstream (1519) was well known to the The Gulfstream (1519) was well known to the ships’ masters who sailed between Spain & ships’ masters who sailed between Spain & AmericaAmerica

• As early as 1515, Peter Martys of Agheira used the As early as 1515, Peter Martys of Agheira used the necessity for conservation of mass to argue that necessity for conservation of mass to argue that the gulfstream must result from the deflection of the gulfstream must result from the deflection of the North Equatorial Current by the mainland.the North Equatorial Current by the mainland.

• 1600s 1600s In the following century the experience In the following century the experience gained in the great whaling expeditions added gained in the great whaling expeditions added further to the knowledge of currents, winds and further to the knowledge of currents, winds and bottom topographybottom topography

POKOK BAHASAN 2Sistem Angin Global

& Sirkulasi Lautan Global

• Terbentuk gradien tekanan horisontal yang menyebabkan angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah menimbulkan arus permukaan

• Terbentuknya gradien densitas air laut dalam arah horisontal yang menyebabkan perbedaan tinggi muka air laut (slope muka laut) menimbulkan arus

GENERALIZED SURFACE WIND PATTERN

• Peta arus global akan terlihat di Samudra Pasifik, Atlantik dan Hindia. Pola sirkulasi arus skala besar yang berada di BBU searah dengan perputaran jarum jam dan di BBS berlawanan arah dengan jarum jam

• Sirkulasi arus skala besar dikenal dengan sebutan GYRE (GIRA). Gyre terbentuk sebagai efek dari pola angin permukaan global

• Gyre di BBU : North Pacific Gyre dan North Atlantic Gyre

• Gyre di BBS : South Pacific Gyre, South Atlantic Gyre,

Indian Ocean Gyre

POKOK BAHASAN 3Teori-teori Wind Driven Circulation

Tahapan-tahapan perkembangan teori arus Tahapan-tahapan perkembangan teori arus yang dibangkitkan angin sbb :yang dibangkitkan angin sbb :

1.1. 1898 1898 NANSEN : Secara kualitatif menerangkan arus yg NANSEN : Secara kualitatif menerangkan arus yg ditimbulkan angin tdk bergerak searah angin ttp membentuk ditimbulkan angin tdk bergerak searah angin ttp membentuk 20° - 40° arah kanan angin (BBU)20° - 40° arah kanan angin (BBU)

2.2. 1902 1902 EKMAN (memodelkan hasil Nansen EKMAN (memodelkan hasil Nansen pemyimpangan pemyimpangan arus disebabkan rotasi bumi)arus disebabkan rotasi bumi)

3.3. 1947 1947 SVERDRUP (angin merupakan “driving agent” arus SVERDRUP (angin merupakan “driving agent” arus permukaan di ekuator)permukaan di ekuator)

4.4. 1948 1948 STOMMEL (intensifikasi arus di bagian barat bumi) STOMMEL (intensifikasi arus di bagian barat bumi)5.5. 1950 1950 MUNK (Rumusan analitik yang dapat menerangkan MUNK (Rumusan analitik yang dapat menerangkan

secara kuantitatif sirkulasi arus laut yang ditimbulkan angin)secara kuantitatif sirkulasi arus laut yang ditimbulkan angin)6.6. Berbagai model numerik untuk mensimulasi arus lautBerbagai model numerik untuk mensimulasi arus laut

PERNYATAAN KUALITATIF NANSENPERNYATAAN KUALITATIF NANSEN

Apakah arus permukaan yang ditimbulkan angin Apakah arus permukaan yang ditimbulkan angin arahnya sama dengan arah angin?arahnya sama dengan arah angin?Fridjof Nansen (1898) Fridjof Nansen (1898) Ilmuwan Norwegia Ilmuwan Norwegia Observasi di Laut Arctic (arah arus ≠ arah angin Observasi di Laut Arctic (arah arus ≠ arah angin permukaan ttp disimpangkan 20° - 40° )permukaan ttp disimpangkan 20° - 40° )

Ekman (1902) Ekman (1902) membangun suatu model matematika analitik membangun suatu model matematika analitik untuk membuktikan secara kualitatif fakta yang ditemukan untuk membuktikan secara kualitatif fakta yang ditemukan

oleh Nansen yaitu arah arus permukaan tdk oleh Nansen yaitu arah arus permukaan tdk sama dengansama dengan arah arah angin permukaanangin permukaan

Salah satu faktor penggerak timbulnya arus laut Salah satu faktor penggerak timbulnya arus laut adalah anginadalah angin

Bila angin bertiup di atas permukaan satu perairan Bila angin bertiup di atas permukaan satu perairan maka partikel-partikel air yang ada dibawahnya akan maka partikel-partikel air yang ada dibawahnya akan ikut terseret ikut terseret energi gerakan ini akan mengalami energi gerakan ini akan mengalami perpindahan partikel-partikel dibawahnya, dan perpindahan partikel-partikel dibawahnya, dan diteruskan lagi ke partikel dibawahnyaditeruskan lagi ke partikel dibawahnya

Pada saat angin menyentuh permukaan laut dan Pada saat angin menyentuh permukaan laut dan terjadi transfer energi maka pada saat itu pada terjadi transfer energi maka pada saat itu pada permukaan laut akan terjadi gaya gesekanpermukaan laut akan terjadi gaya gesekan

Kita tinjau gaya-gaya yg bekerja pada permukaan Kita tinjau gaya-gaya yg bekerja pada permukaan air.air.

Ft

FbFc

Vo

Fb Fc

Vo

AN

GIN

Ft

Pd lapisan permukaan yg bersinggungan dengan angin akan mengalami gaya Pd lapisan permukaan yg bersinggungan dengan angin akan mengalami gaya tangensial (Ft) tangensial (Ft) arahnya sama dengan arah angin bergerak arahnya sama dengan arah angin bergerak

Akibatnya akan timbul gaya Coriolis (Fc) yang berusaha menyeimbangkan Akibatnya akan timbul gaya Coriolis (Fc) yang berusaha menyeimbangkan dan membelokkan aliran air dan membelokkan aliran air ke arah kanan angin (BBU) ke arah kanan angin (BBU)

Permukaan air bergerak krn adanya gesekan angin, maka efek gesekan akan Permukaan air bergerak krn adanya gesekan angin, maka efek gesekan akan bergerak sampai dasar dan pada bagian dasar akan terjadi gaya gesek (Fb) bergerak sampai dasar dan pada bagian dasar akan terjadi gaya gesek (Fb) arahnya berlawanan dg arah gerak partikel airarahnya berlawanan dg arah gerak partikel air

Kombinasi Ft & Fc akan mengakibatkan Kombinasi Ft & Fc akan mengakibatkan gerakan es dipercepat, sejalan dengan itu gerakan es dipercepat, sejalan dengan itu gaya gesekan Fb juga akan bertambah besargaya gesekan Fb juga akan bertambah besar

Tercapai keadaan steady dimana Ft, Fc dan Tercapai keadaan steady dimana Ft, Fc dan Fb setimbangFb setimbang

Es bergerak dengan kecepatan tetap Vo dlm Es bergerak dengan kecepatan tetap Vo dlm arah antara Ft & Fc yaitu ke arah kanan arah antara Ft & Fc yaitu ke arah kanan angin di BBUangin di BBU

x = positive eastwards & negatif westwards; y = positive x = positive eastwards & negatif westwards; y = positive northwards & negative southwards; z = positive upwards northwards & negative southwards; z = positive upwards & negative downwards& negative downwards

yy

araharah kecepatankecepatan

utara

utara

xx

-z-z

timurtimur

uu

vv

- w- w

Sistem koordinat yang umum digunakan dlm Sistem koordinat yang umum digunakan dlm oseanografi.oseanografi.

PERSAMAAN GERAKPERSAMAAN GERAK Persamaan gerak Persamaan gerak Hukum Newton II yaitu : Hukum Newton II yaitu :

onaccelerati xmass force Persamaan diatas dpt dituliskan menjadiPersamaan diatas dpt dituliskan menjadi

massforce

onaccelerati

eunit volumper force1

densityeunit volumper force

onaccelerati

Dengan meninjau gaya-gaya yg bekerja (gaya Dengan meninjau gaya-gaya yg bekerja (gaya gesek terlibat) gesek terlibat) persamaan gerak horisontalnya persamaan gerak horisontalnya sbb:sbb:

Fyy

pfu

dt

dvy

Fxx

pfv

dt

dux

:)(

:)(……………………………….(1).(1)

Coriolis

Tekanan

Gaya gesek per unit massa dlm arah y

Bila kita tinjau, alirannya adalah steady state dimana percepatannya akan sama dengan nol = du/dt = dv/dt = 0, maka persamaan geraknya mjd:

0:)(

0:)(

Fyy

pfuy

Fxx

pfvx

………………………………………….(2).(2)

Pers (2) menunjukkan bahwa terjadi keseimbangan antara gaya Coriolis, gaya Gesekan & gaya Gradien Tekanan

Coriolis + Tekanan + Gesekan = 0

Secara matematis persamaan gerak dlm arah x Secara matematis persamaan gerak dlm arah x dan y dpt dituliskan menjadi :dan y dpt dituliskan menjadi :

Fy fu dydp

1

dtdv

Fx fv dxdp

1

dtdu

direction- xthe

in motion to related

forcesother

direction- xthe

in motion in resulting

force Coriolis

direction-x

the in force gradien

pressure horisontal

1

dtdu

Gaya gradienGaya gradien tekanantekanan

Stress angin, Stress angin, Gesekan, dllGesekan, dll

CoriolisCoriolis

Kecepatan pada arah x, y dan z adalah u, v dan Kecepatan pada arah x, y dan z adalah u, v dan w, dlm kaitannya dgn percepatan (perubahan w, dlm kaitannya dgn percepatan (perubahan kecepatan per waktu) maka :kecepatan per waktu) maka :

dtdw

;dtdv

;dtdu

Persamaan gerak aliran arah x (aliran barat – Persamaan gerak aliran arah x (aliran barat – timur) dpt dituliskan sbb :timur) dpt dituliskan sbb :

lain gayagayaCoriolis gayatek grad gayadtdu

Utk perhitungan fisika-matematika Utk perhitungan fisika-matematika statement statement fisika ditulis dlm bentuk matematik utk kemudian fisika ditulis dlm bentuk matematik utk kemudian dicari solusinya. dicari solusinya.

Dituliskan dlm bentuk vektor menjadi sbb:Dituliskan dlm bentuk vektor menjadi sbb:

F g V x2Ω pαdtdV

Coriolis

Gradien tekanan

Gaya luar (gesek, stress angin, dll)

F g V x 2Ω pαdt

dV

Ωyuk- Ωzuji Ωzv - Ωyw

k Ωyu0.V j Ωzu - 0.w - i Ωzv - Ωyw V x Ω

w v u

Ωz Ωy 0

k j i

V x Ω

: matriks perkalian nmenggunaka Dengan

V) x (-2 Ω Coriolis

x

y

zØ = lintang

Ωy = Ω cos Ø

Ωz = Ω sin Ø

Ω

Ø

sehingga dalam arah x dpt dituliskan sbb:sehingga dalam arah x dpt dituliskan sbb:

F g fvdt

du

F g v.sin 2 - dt

du

F g v.sin 2 - w. cos 2dt

du

:maka diabaikan, wadapkanan terhgradien te dimana

angingesekan akibat arusditinjau akan yg Karena

F g v).sin - w. cos (2dt

du

F g u .fdt

dv

F g .u)sin 2(dt

dv

dalam arah y dpt dituliskan sbb:dalam arah y dpt dituliskan sbb:

Dengan meninjau gaya-gaya yg bekerja (gaya Dengan meninjau gaya-gaya yg bekerja (gaya gesek terlibat) gesek terlibat) persamaan gerak horisontalnya persamaan gerak horisontalnya sbb:sbb:

Fyy

pfu

dt

dvy

Fxx

pfv

dt

dux

:)(

:)(……………………………….(1).(1)

Coriolis

Tekanan

Gaya gesek per unit massa dlm arah y

Bila kita tinjau, alirannya adalah steady state dimana percepatannya akan sama dengan nol = du/dt = dv/dt = 0, maka persamaan geraknya mjd:

0:)(

0:)(

Fyy

pfuy

Fxx

pfvx

………………………………………….(2).(2)

Pers (2) menunjukkan bahwa terjadi keseimbangan antara gaya Coriolis, gaya Gesekan & gaya Gradien Tekanan

Coriolis + Tekanan + Gesekan = 0

y

p

z

vAfu-

0z

vA

y

pfu:)y(

x

p

z

uAfv

0z

uA

x

pfv:)x(

2

2

z

2

2

z

2

2

z

2

2

z

Dengan Fx dan Fy adalah gy gesek yang bekerja per satuan massa mk persamaan geraknya menjadi :

Di laut terdpt 2 komponen kecepatan yaitu1. Komponen arus Ekman (komponen kec dari arus yang ditimbulkan angin)2. Komponen arus geostropik (yang timbul akibat adanya medan massa/gradien densitas horisontal)

ge

ge

vvV

uuU

Untuk menyederhanakan masalah Ekman menganggap air homogen & tidak ada slope di permukaan shg suku tekanan akan = 0 & gaya geostropik diabaikan shg:

x

p.10 dari

kurang besarnyakrn diabaikan pers.3 dalam z

)uu(ASuku

.(3).......... z

)uu(Af.v Ekman arusgerak mengatur yg Pers

.(2).......... x

pf.v geostropik arusgerak menyatakan yg Pers

1).........( z

)uu(A

x

p)vv(f

x

p

z

)uu(A)vv(f

3-

2

ge2

z

2

ge2

ze

g

2

ge2

zge

2

ge2

zge

Persamaan di atasdapat dituliskan sbb :Persamaan di atasdapat dituliskan sbb :

0z

vAfu

0z

uAfv

2e

2

ze

2e

2

ze

Arti fisis = gerak fluida timbul akibat stress angin dan distribusi massa

Persamaan arus Ekman dituliskan sbb :Persamaan arus Ekman dituliskan sbb :

Pers. Gerak arus yg disebabkan oleh gesekanangin memiliki asumsi yg diberikan Ekman (1905)sbb:

1. Laut dibatasi secara lateral Adanya batas lateral akan menimbulkan slope muka air arus geostropik padahal Ekman hanya ingin memperhatikan arus yg ditimbulkan oleh angin saja

2. Kedalaman tak berhinggaUntuk menghindari efek gesekan dasar

3. Az konstanEkman tidak mengetahui betul Az sehingga utk penyederhanaannya dibuat konstan

4. Laut homogen untuk menghindari terbentuknya arus geostropik

5. Angin adalah steady untuk waktu yang lama untuk menyederhanakan masalah (dalam modelnya Ekman mengambil angin berhembus dalam arah y)

6. f = konstan masalah yang dihitung mempunyai perbedaan hitung yang tidak besar sehingga f = konstan

Anggapan Ekman yang tidak realistis adalah anggapan laut itu homogen dan anginnya konstan

Anggapan tsb masih bisa diterima dgn alasan :1. Dapat diterima jika kita meninjau perairan lepas

pantai yang jauh dari benua/pulau2. Dapat diterima karena kedalaman pengaruh angin

(sekitar 200 m) jauh lebih kecil dibandingkan kedalaman laut rata-rata (sekitar 4000 m)

POKOK BAHASAN 4Gaya-gaya Penyebab Gerakan Air di Lautan : wind stress, friksi internal, gaya coriolis, gaya

gradien tekanan

F

C

P

Gaya Gesek

Gaya

Teka

nan

Gaya Coriolis

Keseimbangan gaya yang bekerja pada satu massa air

((Pond, S., Pickard. 1983. Introductory Dynamical Oceanography)

ALIRAN FLUIDA

LAMINER TURBULEN

LAMINERLAMINER = ALIRAN YG TERATUR, PARTIKEL = ALIRAN YG TERATUR, PARTIKEL FLUIDA BERGERAK DLM LINTASAN YG PARALEL FLUIDA BERGERAK DLM LINTASAN YG PARALEL DENGAN BATAS YG RIGID (KAKU)DENGAN BATAS YG RIGID (KAKU)

TURBULENTURBULEN = ALIRAN YG SANGAT TIDAK TERATUR, = ALIRAN YG SANGAT TIDAK TERATUR, PARTIKEL FLUIDA BERGERAK SECARA RANDOM PARTIKEL FLUIDA BERGERAK SECARA RANDOM ((dalam aliran turbulen dimungkinkan terjadinya dalam aliran turbulen dimungkinkan terjadinya pertukaran momentum antar lapisan)pertukaran momentum antar lapisan)

STRES ANGIN YG BEKERJA PD PERMUKAAN LAUT STRES ANGIN YG BEKERJA PD PERMUKAAN LAUT DITRANSMISIKAN KE LAP DALAM OLEH PROSES DITRANSMISIKAN KE LAP DALAM OLEH PROSES TRANSFER MOMENTUMTRANSFER MOMENTUM

LAMINARLAMINAR TRANSFER MOMENTUM TERJADI AKIBAT TRANSFER MOMENTUM TERJADI AKIBAT TRANSFER MOLEKUL-MOLEKUL AIR DI ANTARA LAP. TRANSFER MOLEKUL-MOLEKUL AIR DI ANTARA LAP. FLUIDA YG SALING BERDEKATAN. TRANSFER MOMENTUM FLUIDA YG SALING BERDEKATAN. TRANSFER MOMENTUM INI MENGHASILKAN GESEKAN INTERNAL INI MENGHASILKAN GESEKAN INTERNAL VISKOSITAS VISKOSITAS MOLEKULERMOLEKULER

TURBULENTURBULEN TRANSFER MOMENTUM TERJADI AKIBAT TRANSFER MOMENTUM TERJADI AKIBAT PERTUKARAN PARCEL AIR DI ANTARA LAP. FLUIDA YG PERTUKARAN PARCEL AIR DI ANTARA LAP. FLUIDA YG SALING BERDEKATAN. TRANSFER MOMENTUM INI SALING BERDEKATAN. TRANSFER MOMENTUM INI MENGHASILKAN GESEKAN INTERNAL MENGHASILKAN GESEKAN INTERNAL VISKOSITAS EDDYVISKOSITAS EDDY

ALIRAN FLUIDA DI LAUTALIRAN FLUIDA DI LAUT

GENERAL STATEMENT GENERAL STATEMENT THE GREATER THE SPEED OF THE THE GREATER THE SPEED OF THE WIND, THE GREATER THE FRICTIONAL FORCE ACTING ON WIND, THE GREATER THE FRICTIONAL FORCE ACTING ON SEA SURFACE, AND THE STRONGER THE SURFACE CURRENTSEA SURFACE, AND THE STRONGER THE SURFACE CURRENT

THE FRICTIONAL FORCE ACTING ON THE SEA SURFACE AS A THE FRICTIONAL FORCE ACTING ON THE SEA SURFACE AS A RESULT OF THE WIND BLOWING OVER IT IS KNOWN RESULT OF THE WIND BLOWING OVER IT IS KNOWN WIND STRESSWIND STRESS (STRESS ANGIN) (STRESS ANGIN) (GREEK “TAU”) (GREEK “TAU”)

STRES ANGIN YG BEKERJA PD STRES ANGIN YG BEKERJA PD PERMUKAAN LAUTPERMUKAAN LAUT BERBANDING LURUS DENGAN KECEPATAN ANGIN PANGKAT BERBANDING LURUS DENGAN KECEPATAN ANGIN PANGKAT DUADUA

DIMANA BESARNYA NILAI C BERGANTUNG PADA KONDISI DIMANA BESARNYA NILAI C BERGANTUNG PADA KONDISI ATMOSFER, BILA KONDISI ATMOSFER MAKIN TURBULEN ATMOSFER, BILA KONDISI ATMOSFER MAKIN TURBULEN MAKA NILAI C SEMAKIN BESAR. (MAKA NILAI C SEMAKIN BESAR. (BACA HAL.33 – BUKU BACA HAL.33 – BUKU OCEAN CIRCULATIONOCEAN CIRCULATION))

2cw

STRES ANGIN YG BEKERJA DI ANTARA STRES ANGIN YG BEKERJA DI ANTARA LAPISAN-LAPISAN LAPISAN-LAPISAN FLUIDAFLUIDA BERBANDING LURUS DENGAN GRADIEN BERBANDING LURUS DENGAN GRADIEN KECEPATAN YG TEGAK LURUS ARAH ALIRANKECEPATAN YG TEGAK LURUS ARAH ALIRAN

1.1. ALIRAN LAMINARALIRAN LAMINAR

2.2. ALIRAN TURBULENALIRAN TURBULEN

kinematik viskositas koef.

dinamik viskositas koef. dimana

dzdu

dzdu

ν

z arah dlmeddy koefisienA

dzdu

A

z

z

Pada saat tjd gesekan antara angin dgn permukaan laut tegangan geser (shear stress) dimana lapisan yang di atas akan menggeser lapisan yang dibawahnya & menggerakannya.

Kedua lapisan bisa saja bergerak dalam arah yg sama / berlawanan. Arah yg sama satu lapisan harus lbh cepat dari yang lain

Maka besarnya velocity shear (kecepatan geser) adalah :

45

45z

45

45 maka 0,dengan zz

uu

z

u

zz

uu

z

u

U4

U6

U7

U3

U5

U2 =0

U8

Z2

Z3

Z4

Z5

Z6

Z7

Z8

Berdasarkan hukum Newton II berlaku gy gesekan:

bekerja pd permukaan antara 2 lapisan yg bergerak dg kecepatan berbeda. cenderung memperlambat lapisan yg cepat & mempercepat lapisan yg lambat

Pers (3) aliran laminar. Di laut turbulen shg viskositas diganti dg viskositas eddy sbb:

kinematik viskositas

dinamik viskositas dimanadzdu

dzdu

/ν

z arah dlmeddy koefisienA

dzdu

A

z

z

x

………………………………………….(3).(3)

Stress gesekan antar lapisan ditinjau dalam dua keadaan.

1. Lapisan mengalami aliran yang laminar maka stress gesernya adalah :

2. Lapisan mengalami aliran turbulen maka:

dzdv

dzdv

dzdu

dzdu

y

x

dzdvdzdu

Zy

Zx

A

A

Untuk menentukan stress geser suatu aliran fluida maka gaya gesekan digambarkan sbb:

u1

u2

u3

u4

z

x

1

2s

Maka besarnya gaya gesekan geser pd tinjauan fluida di atas :

V s z s

z

z

12

12

12

zz

z

z

Dengan ∂s, ∂z 0 maka ∂V = 0 shg gaya per satuan massanya adalah:

zu

A 1

massaunit per gaya

volumeunit per gaya

zzzz

z

zu

AF

zu

A masaunit per gesekan gaya

: menjadi dituliskanatas di persamaan maka konstan ndiasumsika A jika

zu

A 1

2

2

zx

2

2

z

z

z

zz

• Rotasi bumi akan menyebabkan terjadinya efek pembelokan efek Coriolis, yaitu : Benda yang bergerak di atas permukaan yang berputar akan membelok ke kanan atau ke kiri tergantung pada arah perputaran tsb.

• Gaya Coriolis adalah gaya fiktif atau gaya tidak nyata atau gaya khayal yang dimunculkan pada sistem koordinat yang tdk inersial. Salah satu contoh koordinat tdk inersial adalah sistem koordinat yang ikut berotasi dengan bumi (Prawirowardoyo, 1966)

Peluncuran roket dari khatulistiwa Peluncuran roket dari khatulistiwa ke lintang 30º LUke lintang 30º LU

Peluncuran roket dari Peluncuran roket dari lintang 30º LU ke lintang 30º LU ke

khatulistiwa khatulistiwa

• Gaya Coriolis yang bekerja pada satu satuan massa atau percepatan yang ditimbulkan disebut percepatan Coriolis, scr matematis dituliskan sbb:

ac = v 2 Ω sin θ ….. (1) dimana : v = kec. Benda yang bergerak Ω = kec. Sudut rotasi bumi (7,29 x 10-5

dtk-1) Θ =besarnya derajat lintang

• Persamaan 1 di atas bisa dituliskan sbb :ac = v f

Dimana f = 2 Ω sin θ (parameter Coriolis)

Dari persamaan 1 maka diketahui bahwa :• Percepatan Coriolis berbanding lurus dengan

kecepatan, semakin besar kecepatan maka semakin besar pula percepatan Coriolis

• Percepatan Coriolis (= 0) di ekuator dan mencapai nilai maksimum di kutub

• Gaya Coriolis muncul karena bergeraknya suatu partikel

OSEANOGRAFI FISIKA

• Perbedaan tinggi muka laut (slope/kemiringan muka laut) menimbulkan gaya gradien tekanan horisontal

TimurTimurBaratBarat

Tekanan Tekanan tinggitinggi

Tekanan Tekanan rendahrendah

Slope muka air

Slope muka air

Gaya Gradien Gaya Gradien TekananTekanan

• Tinjau suatu laut homogen (ρ sama) dengan slope muka laut sbb:

∆∆xx

AA

BB

∆∆zz

∆∆zz

PPAA = = ρρ g g zz

PPBB = = ρρ g (z+ g (z+ ∆z)∆z)

θ

• Perbedaan tekanan antara titik A dan B ∆p = pB – pA = ρ g (z + ∆z) - ρ g z = ρ g ∆z• Gradien Tekanan dalam jarak ∆x adalah

• Dalam oseanografi biasanya per satuan massa, shg:

volume satuan per tekanan .grad gayadxdp

:anadim

tangdxdp

xp

itlim

tangxp

atau xz

gxp

tangdxdp1

POKOK BAHASAN 5Bentuk-bentuk Sirkulasi

(Meander, Ring, Eddy, Gyre)

Meander = in general, is a bend in a sinuous watercourse or river. A meander is formed when the moving water in a stream erodes the outer banks and widens its valley and the inner part of the river has less energy and deposits what it

is carrying.

Ring of Gulfstream

Example of eddies in the oceans

Left : Eddies in Mediterranean off the coast of Libya

Right : Small scale eddies forming in the vicinity of a rocky coastline

• Sirkulasi arus skala besar dikenal dengan sebutan GYRE (GIRA). Gyre terbentuk sebagai efek dari pola angin permukaan global

• Gyre di BBU : North Pacific Gyre dan North Atlantic Gyre

• Gyre di BBS : South Pacific Gyre, South Atlantic Gyre,

Indian Ocean Gyre