PENGANTAR OSEANOGRAFI

Oseanografi adalah disiplin ilmu yang bersangkutan dengan semua aspek dari kelautan di dunia dan samudera, termasuk sifat fisik, kimia ,biologi mereka, asal mereka dan geologi, dan bentuk kehidupan yang menghuni lingkungan laut.

Secara tradisional, oseanografi telah dibagi menjadi empat cabang terpisah namun berhubungan: oseanografi fisik, oseanografi kimia, geologi laut, dan biologi laut. Oseanografi fisik menawarkan dengan sifat-sifat air laut (suhu, densitas, tekanan, dan sebagainya), gerakan (gelombang, arus, dan pasang surut), dan interaksi antara air laut dan atmosfer. Oseanografi kimia berkaitan dengan komposisi air laut dan siklus biogeokimia yang mempengaruhi hal itu.

A.    Oeseanografi Fisika

1.        Gelombang

Gelombang/ombak yang terjadi di lautan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam tergantung kepada gaya pembangkitnya. Pembangkit gelombang laut dapat disebabkan oleh: angin (gelombang angin), gaya tarik menarik bumi-bulan-matahari (gelombang pasang-surut), gempa (vulkanik atau tektonik) di dasar laut (gelombang tsunami), ataupun gelombang yang disebabkan oleh gerakan kapal. Gelombang yang sehari-hari terjadi dan diperhitungkan dalam bidang teknik pantai adalah gelombang angin dan pasang-surut (pasut). Gelombang dapat membentuk dan merusak pantai dan berpengaruh pada bangunan-bangunan pantai. Energi gelombang akan membangkitkan arus dan mempengaruhi pergerakan sedimen dalam arah tegak lurus pantai (cross-shore) dan sejajar pantai (longshore). Pada perencanaan teknis bidang teknik pantai, gelombang merupakan faktor utama yang diperhitungkan karena akan menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pantai

Definisi gelombang

Gelombang adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafik sinusoidal. Gelombang laut disebabkan oleh angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan, menyebabkan riak-riak, alun/bukit, dan berubah menjadi apa yang kita sebut sebagai gelombang.

Pengaruh gelombang

Pada kondisi sesungguhnya di alam, pergerakan orbital di perairan dangkal (shallow water) dekat dengan kawasan pantai dapat dilihat pada gambar animasi dibawah ini. Pada gambar animasi ini, dapatlah kita bayangkan bagaimana energi gelombang mampu mempengaruhi kondisi pantai.

Pergerakan partikel air saat penjalaran gelombang menuju pantai

Ketinggian dan periode gelombang tergantung kepada panjang fetch pembangkitannya. Fetch adalah jarak perjalanan tempuh gelombang dari awal pembangkitannya. Fetch ini dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Semakin panjang jarak fetchnya, ketinggian gelombangnya akan semakin besar. Angin juga mempunyai pengaruh yang penting pada ketinggian gelombang. Angin yang lebih kuat akan menghasilkan gelombang yang lebih besar.

Gelombang yang menjalar dari laut dalam (deep water) menuju ke pantai akan mengalami perubahan bentuk karena adanya perubahan kedalaman laut. Apabila gelombang bergerak mendekati pantai, pergerakan gelombang di bagian bawah yang berbatasan dengan dasar laut akan melambat. Ini adalah akibat dari friksi/gesekan antara air dan dasar pantai. Sementara itu, bagian atas gelombang di permukaan air akan terus melaju. Semakin menuju ke pantai, puncak gelombang akan semakin tajam dan lembahnya akan semakin datar. Fenomena ini yang menyebabkan gelombang tersebut kemudian pecah.

2.        Pasang Surut

Pasang surut air laut adalah peristiwa naik turunnya muka air laut sebagai akibat adanya gaya tarik-menarik antara planet-planet yang mempunyai suatu gerakan periodik, sehingga gaya yang akan terjadi pada bumi akibat gaya tarik tersebut besarnya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dan berbanding langsung dengan massa-masssanya.

Dengan kenyataan ini, maka gaya tarik menarik bulan akan lebih besar pengaruhnya terhadap massa bumi dibandingkan dengan matahari dan planet lain, pengaruhnya dapat dianggap nol. Selain faktor utama tersebut diatas, terjadinya pasang surut dapat pula dipengaruhi oleh gerakan-gerakan lainnya seperti rotasi bumi, revolusi bulan terhadap bumi, revolusi bumi terhadap matahari, dan lain-lainnya.

Jenis dan Sifat Pasang Surut Air Laut

Jenis dan sifat pasang surut yang terjadi dipermukaan bumi sangat bervariasi. Hal ini disebabkan karena faktor topografi yang bervariasi, terutama didaerah kepulauan dengan selat-selat sempit dan terjal akan nampak suatu pasang surut yang berbeda di laut lepas.

Laut atau selat-selat sempit dapat menimbulkan suatu resonansi pasang surut, sehingga dapat mempengaruhi sifat dan jenis pasang utama. Dan begitu pula pada tebing-tebing laut yang terjal akan menimbulkan tunggang air yang lebih besar. Pasang surut air laut dapat dibedakan atas 3 (tiga) jenis yaitu:

1.   Diurnal tide yaitu pasang surut tunggal yang terjadi apabila dalam waktu 24 jam terjadi dua kali air tinggi dan satu kali air rendah.

2.      Semi diurnal tide yaitu pasang surut ganda terjadi apabila dalam waktu 24 jam terjadi dua kali air tinggi dan dua kali air rendah.

3. Mixed tide yaitu pasang surut campuran terjadi apabila dalam waktu 24 jam terdapat kedudukan air tinggi dan rendah yang tidak teratur. 

Cara Pengambilan Data Pasang Surut

Pengambilan data pasang surut bisa dilakukan dengan menggunakan bak ukur berskala yang dipasang di dasar pantai dimana skala nol terletak dibawah permukaan air laut pada saat terjadi air rendah terendah dan bacaan skala masih dapat terbaca pada saat terjadi air tinggi tertinggi.

Setelah bak ukur berskala terpasang, dilakukan pengamatan pasang surut dengan interval 5 menit selama 24 jam (satu kali pengamatan). Hasil yang diperoleh nantinya akan dimasukkan kedalam kurva pasang surut untuk menentukan jenis pasang surut.

3.        Arus

Secara umum pengertian arus laut adalah gerak air laut, dimana proses terjadinya sangat dipengaruhi oleh kecepatan angin, tekanan air (densitas), topografi dasar laut, gaya koriolis dan arus ekman. Berdasarkan hal tersebut diatas, menurut para ahli, arus laut dapat dikenal dalam beberapa jenis diantaranya adalah arus elementer, arus elmen, arus thermoholin, upwelling, down-welling (sinkling) dan arus pantai.

Sebelum membahas lebih jauh, diharapkan sobat geologinesia sudah memahami perbedaan antara arus laut dan gelombang laut. Gelombang laut merupakan gerakan air secara osilasi dengan permukaan naik turun, mempunyai panjang, tinggi periode, kecepatan, energi dan lain – lain. Dibawah ini disajikan penjelasan mengenai jenis arus laut dan penyebab terjadinya.

Arus Elementer

Arus elementer adalah arus laut yang timbul akibat pengaruh luar seperti :

·         Arus euler yaitu arus yang timbuil oleh gerakan lokal seperti taupan, gelombang dan lain-lain.

·         Arus gradien, arus yang timbul akibat ketidakseimbangan bidang isobar

·         Arus geostropik, arus yang bergerak searah dengan garis isobar dan selalu bergerak tegak lurus terhadap gaya koriolis dan searah putaran jarum jam dibelahan bumi Utara.

·         Arus antitropik, arus yang terdapat di perairan dangkal atau perairan sempit, dimana pengaruh arus koriolis ditiadakan.

Arus Elmen

Arus laut jenis ini timbul akibat gaya koriolis, dimana arus permukaan akan membentuk sudut 45 derajad terhadap arah angin. Arus akan mengecil ke lapisan air bagian bawah dan arahnya dibelokkan oleh gaya koriolis ke kanan di belahan bumi utara.

Arus Thermoholin

Arus ini timbul akibat gradien suhu oleh variasi iklim di perairan. Perbedaan suhu permukaan dengan suhu bagian dalam air akan menimbulkan arus dingin dan arus panas.

Upwelling

Upwelling merupakan pergerakan air secara vertikal yang naik keatas, dapat juga disebut gerakan air divergen. Hal ini timbul biasanya pada daerah pantai yang relatif terjal.

Down-welling (Sinkling)

Down-welling (sinkling) terbentuk pada saat air bergerak turun karena proses konvergen atau adanya gradien thermohalin dan salinitas. Perbedaan densitas air laut dapat pula terbentuk bila arus permukaan tertumbuk di pantai yang curam kemudian air bergerak ke bawah.

Arus Pantai

Arus pantai timbul karena adanya pergerakkan massa air di sepanjang perairan pantai seperti gerakan gelombang, pasang surut, arus sungai dan pengaruh arus laut atau arus musim yang keadaanya sudah terpecah-pecah. Arus laut yang tiba diperairan pantai akan bergerak dan terpisah-pisah sebagian bergerak searah garis pantai yang disebut long-shore current dan sebagian akan dipantulkan kembali kearah laut yang disebut rip current.

B. Oseanografi Kimia

Dalam dunia perikanan dan kelautan parameter kualitas air mempunyai peranan yang sangat penting. Hal ini dikarenakan nilai kualitas aiar dapat menunjukkan apakah air tersebut layak atau tidak untuk budidaya perikanan. Selain itu, parameter kualitas air juga mampu mendeteksi tingkat kesuburan perairan. Parameter kimia adalah parameter yang sangat penting untuk menentukan air tersebut dikatakan baik. Parameter kimia meliputi DO, pH, amoniak, nitrat, nitrit, TAN, TOM, fospor, BOD, COD, alkalinitas, kesadahan, CO2 dan lain-lain. Parameter kimia meliputi :

1. Suhu

Suhu di lautan mempunyai peran yang penting bagi kehidupan organisme, karena dapat mempengaruhi baik aktivitas metabolisme maupun perkembangbiakan dari organisme-organisme. Suhu yang berada didekat pantai biasanya sedikit lebih tinggi dari pada lepas pantai. Laut tropik memiliki massa air permukaan hangat yang disebabkan oleh adanya pemanasan yang terjadi secara terus-menerus sepanjang tahun. Temperatur di pengaruhi oleh radiasi matahari, posisi matahari, letak geografis, kondisi awan dan interaksi antara air dan udara (proses penguapan, hantaran radiasi panas, presipitasi dan hembusan angin). Presipitasi dapat menurunkan suhu permukaan laut sedangkan evaporasi dapat meningkatkan suhu permukaan.

Pada suatu perairan yang distribusi temperaturnya secara vertikal akan menurunkan eksponensial ke bawah. Lapisan homogen di perairan cenderung disebabkan oleh angin ynag bertiup sehingga menimbulkan gerakan turbulen pada lapisan atas. Umumnya lapisan ini ditemukan pada kedalaman 50-200 m. Pada kedalaman dibawah lapisan homogen, terjadi penurunan temperatur yang drastis dengan bertambahnya kedalaman, dimana daerah ini disebut daerah termoklin. Lapisan di bawah termoklin memiliki kondisi yang hampir homogen dimana suhu berkurang secara perlahan-lahan ke arah dasar perairan. Pengukuran suhu permukaan biasanya digunakan termometer air raksa. Sedangkan untuk pengukuran temperatur pada kedalaman tertentu dapat menggunakan bathythermograph atau CTD.

2. Salinitas 

Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut (seperti: densitas, kompresibilitas, titik beku, dan temperatur dimana densitas menjadi maksimum) beberapa tingkat, tetapi tidak menentukannya.Beberapa sifat (viskositas, daya serap cahaya) tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut (salinitas) adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis.

Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam.

Secara ideal, salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, adalah susah untuk mengukur salinitas di laut, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida (Cl). Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida.

Salinitas ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah total dalam gram bahan-bahan terlarut dalam satu kilogram air laut jika semua karbonat dirubah menjadi oksida, semua bromida dan yodium dirubah menjadi klorida dan semua bahan-bahan organik dioksidasi. Selanjutnya hubungan antara salinitas dan klorida ditentukan melalui suatu rangkaian pengukuran dasar laboratorium berdasarkan pada sampel air laut di seluruh dunia dan dinyatakan sebagai: S (o/oo) = 0.03 +1.805 Cl (o/oo) (1902); Lambang o/oo (dibaca per mil) adalah bagian per seribu. Kandungan garam 3,5% sebanding dengan 35o/oo atau 35 gram garam di dalam satu kilogram air laut.

Persamaan tahun 1902 di atas akan memberikan harga salinitas sebesar 0,03o/oo jika klorinitas sama dengan nol dan hal ini sangat menarik perhatian dan menunjukkan adanya masalah dalam sampel air yang digunakan untuk pengukuran laboratorium. Oleh karena itu, pada tahun 1969 UNESCO memutuskan untuk mengulang kembali penentuan dasar hubungan antara klorinitas dan salinitas dan memperkenalkan definisi baru yang dikenal sebagai salinitas absolut dengan rumus: S (o/oo) = 1.80655 Cl (o/oo) (1969).

Namun demikian, dari hasil pengulangan definisi ini ternyata didapatkan hasil yang sama dengan definisi sebelumnya. Definisi salinitas ditinjau kembali ketika tekhnik untuk menentukan salinitas dari pengukuran konduktivitas, temperatur dan tekanan dikembangkan. Sejak tahun 1978, didefinisikan suatu satuan baru yaitu Practical Salinity Scale (Skala Salinitas Praktis) dengan simbol S, sebagai rasio dari konduktivitas.

Salinitas di daerah subpolar (yaitu daerah di atas daerah subtropis hingga mendekati kutub) rendah di permukaan dan bertambah secara tetap (monotonik) terhadap kedalaman. Di daerah subtropis (atau semi tropis, yaitu daerah antara 23,5o - 40oLU atau 23,5o - 40oLS), salinitas di permukaan lebih besar daripada di kedalaman akibat besarnya evaporasi (penguapan). Di kedalaman sekitar 500 sampai 1000 meter harga salinitasnya rendah dan kembali bertambah secara monotonik terhadap kedalaman. Sementara itu, di daerah tropis salinitas di permukaan lebih rendah daripada di kedalaman akibatnya tingginya presipitasi (curah hujan).

3. Sebaran Oksigen Terlarut

Menurut (Brotowidjoyo,1999) kandungan oksigen air laut dalam kondisi normal tidak mengganggu ikan,sebab kandungan oksigen itu secara relative bervariasi dalam batas-batas yang sangat sempit.Hanya di lapisan-lapisan oksigen monomum di bawah termokllin tropis dan dalam rongga-rongga di laut Baltik yang yang kandungan oksigennya rendah kehidupan ikan terganggu.Pernafasan ikan dalam air itu adalah pengambilan O2 dari air dan pelepasan CO2 kedalam air.Pertukaran gas (O2 dan CO2) itu berlangsung dalam insang dan pada beberapa spesies ikan pernafasan berlangsung melalui kulit.

Menurut (Hutabarat,1985) di lapisan permukaan laut kosentrasi gas oksigen sangat bervariasi dan sangat dipengaruhi oleh suhu,semakin tinggi suhu maka semakin berkurang tingkat kelarutan oksigen .Di laut,oksigen terlarut (DO) berasal dari dua sumber yakni dari atmosfer dan dari hasil fotosintesis fitoplankton dan berjenis tanaman laut.Keberadaan oksigen terlarut ini,memungkinkan untuk langsung dimanfaatkan kebanyakan organism untuk kehidupan antara lain pada proses respirasi dimana oksigen diperlukan untuk pembakaran (metabolosme) bahan organic sehingga terbentuk energy yang diikuti dengan pembentukan CO2 dan H2O.

Menurut (Zenyfapussy,2010) DO(dissolved oxygen) menunjukkan kandungan oksigen terlarut dalam air.Banyak sedikitnya kandungan oksigen dapat dipakai untuk menunjukkan banyak sedikitnya air.Angka DO yang kecil menunjukkan bahwa banyak pengotor atau bahan organic dalam air.Oksigen terlarut diperlukan oleh hampir semua bentuk kehidupan akuatik untuk proses pembakaran dalam tubuh.Oksigen terlarut juga sangat penting dalam mendeteksi adanya pencemaran lingkungan perairan.Karena oksigen dapat digunakan untuk melihat perubahan biota dalam perairan .Adapun kelarutan oksigen dalam air dipengaruhi oleh suhu,tekanan partikel gas yang ada di udara dan di air.Semakin tinggi suhu,salinitas dan tekanan gas yang terlarut dalam air maka kandungan oksigen makin berkurang .Kandungan oksigen terlarutideal bagi biota di perairan adalah mencapai antara 4,0-10,5 mg/l pada lapisan permukaan dan 4,3-10,5 mg/l pada kedalaman 10 meter.

4. Sebaran Derajat Keasaman

Menurut (Brotowidjoyo,1999) biasanya ph air laut itu 7,6-8,3 dan terutama mengandung ion HCO3-.Air lautan juga mengandung asam-asam lemah seperti asam karbon (H2CO3) dan asam boric (H3BO3) damn karena asam-asam itu berdissosiasi maka terjadilah kondisi bahwa air lautan itu sebagai buffer yang baik sekali yaitu bila kedalam larutan ditambahkan NaOH ,maka H2CO3 dan H3BO3 akan lebih terdissosiasi dan ph air lautan konstan sampai H2CO3 dan H3BO3 itu terpakai semua,bila kedalam air lautan ditambahakan asam keras seoerti H2SO4 maka akan terjadi proses kebalikannya dan ph tetap konstan yaitu 7,6-8,3.Fakta inilah yang menjamin berbagai jenis ikan laut dapat hidup.

Berdasarkan ph,perairan dapat diklasifikasikan menjadi 3 yaitu asam dengan ph 3-6,9,netral antara 7-8,5 dan basa diatas 8,5.Denagn ph sebesar 8 di perairan)berarti terdapat organism dalam jumlah banyak karena organism /biota laut menyukai perairan dengan ph tersebut (Scribd,2009).

C. Biologi

Biologi laut adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari organisme laut dan interaksi terhadap lingkungan dan berbagai macam jenis biota laut . Biologi laut mempelajari hubungan antara laut dengan distribusi dan adaptasi organisme. Salah satunya adalah adaptasi terhadap kondisi kimiawi dan fisik lautan, ketersediaancahaya diberbagai kedalaman laut, pergerakan arus, dan komposisi dasarlautan. Subjek biologi laut lainnya adalah rantai makanan laut, distribusiikan dari segi ekonomisnya, serta efek polusi dan pencemaran laut. Padaakhir abad ke-19, ilmu biologi laut memfokuskan pada pendataanorganisme laut. Pada abad ke-20, teknologi telah memungkinkanperalatan menyelam canggih, kapal selam, camera, dan tv bawah laut,sehingga mempermudah penelitian.

D. Geologi

Geologi laut atau disebut juga geologi marine merupakan salah satu cabang ilmu geologi untuk mengetahui komposisinya, struktur dan proses pembentukan dasar laut. Ilmu ini berguna untuk pembangunan struktur di bawah laut maupun pelayaran, seperti pembangunan dermaga, anjungan pemboran minyak, kabel bawah laut, jembatan antar dua pulau dan sebagainya seperti dilansir pada wikipedia.

Mengenai sedimen di dalam laut, sedimen-sedimen tersebut terbentuk dari beberapa kepingan atau potongan material yang terbentuk karena adanya proses fisik dan kimia dari batuan dan tanah. Nah, partikel tersebut ini sangatlah bervariasi ukurannya, dari bongkahan sampai lempung atau koloidal, hingga berbentuk bulat sampai tajam.

Sedimentasi atau Pengendapan

Sedimentasi berdasarkan ilmu Geologi dan Sratigrafi, merupakan beberapa proses yang memiliki peran akan terbentuknya batuan sedimen (Krumbein dan Sloss, 1971). Proses tersebut akan berlanjut ke proses sedimentasi yang meilputi pelapukan, perpindahan, deposisi atau sedimentasi hingga ke lithifikasi atau pembatuan.

Dalam ilmu Geologi Laut atau Kelautan, kita bisa menggunakan alat yang bernama sieve shaker untuk mengukur butiran partikel. Sieve shaker ini merupakan ata yang mampu memilah sedimen berdasarkan ukuran partikelnya. Di alat tersebut terdapat pula saringan atau ayakan yang acuannya diberikan lubang yang disebut sebagai Mesh.

Nah, mesh atau lubang tersebutlah yang berfungsi mengukur dalam jumlah lubang satuan panjang. Jika suatu Negara menggunakan satuan Inggris, maka akan menggunakan satuan inci yang terhitung dari pusat kawat.

Surbakti tahun 2014 berpendapat bahwa ukuran partikel merupakan simensi suatu partikel yang dinyatakan dalam istilah lubang tekecil yang mana partikel tersebut akan melewatinya.