1. Jelaskan proses terjadinya angin darat dan angin laut, serta sebutkan kapan (waktu) kejadiaannya.
Jawab:
Angin darat terjadi ketika pada malam hari dimana pada malam hari daratan akan lebih dingin dibandingkan lautan, karena sifat daratan yang cepat menerima panas dan cepat menerima dingin. Daratan menjadi daerah yang mempunyai tekanan tinggi (maksimum), sedangkan laut menjadi daerah yang mempunyai tekanan rendah (minimum). Gerakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadilah aliran udara dari darat ke laut.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa proses terjadinya angin laut dan angin darat merupakan jenis angin lokal yang terjadi di wilayah pantai dan sekitarnya.
Karena massa daratan mempunyai sifat fisik cepat menerima panas dan cepat pula melepaskan, sedangkan massa lautan lambat dalam menyerap panas dan lambat pula melepaskannya, maka kedua sifat inilah yang menyebabkan perbedaan tekanan udara pada kedua tempat tersebut dalam waktu yang bersamaan.
Pada siang hari daratan akan lebih cepat menerima panas, sehingga udara menjadi panas lalu memuai dan bertekanan lebih rendah dari lautan. Perbedaan tekanan ini menyebabkan bertiupnya angin dari laut ke darat. Angin dari laut ke darat ini disebut sebagai angin laut.
Sedangkan pada malam hari tekanan udara di darat lebih tinggi dibanding tekanan udara di laut. Perbedaan tekanan ini menyebabkan bertiupnya angin dari darat ke laut sehingga terjadilah angin darat. Angin laut umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00, sedangkan Angin darat terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00 sampai dengan jam 06.00 di daerah pesisir pantai.
2. Jelaskan apa yang disebut dengan anomali air?
Jawab:
Anomali air adalah ketidakteraturan air dalam memuai atau menyusut. Pada umumnya, zat cair memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Tetapi hal tersebut tidak berlaku pada air jika dipanaskan dari 0°C sampai 4°C. Keadaan ini berbeda dengan zat cair pada umumnya. Pada saat suhunya berada antara 4°C sampai 100°C, air menampilkan perilaku yang sama dengan zat cair lainnya, yaitu memuai atau terjadi penurunan massa jenis. Keanehan itu disebut anomali air (keanehan pemurnian air). Air jika dipanaskan dari 0°C sampai 4°C akan menyusut dan jika didinginkan 0°C sampai 4°C. Dari hal ini dapat ditarik kesimpulan bahwa volume air paling kecil dan massa jenis paling besar pada 4°C.
3. Jelaskan, apa yang dimaksud dengan suhu insitu dan suhu potensial?
Jawab:
Suhu insitu adalah suhu air laut yang diambil pada kedalaman tertentu secara langsung.
Suhu potensial adalah suhu yang diperoleh dari sampel air laut yang dibawa kepermukaan secara adiabatic (diperiksa dilaboratorium).
Penjelasan:
Temperature insitu (selanjutnya disebut sebagai temperatur saja) temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktivitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Temperatur menunjukkan kandungan energi panas. Energi panas dan temperatur dihubungkan oleh energi panas spesifik. Energi panas spesifik sendiri secara sederhana dapat diartikan sebagai jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari satu satuan massa fluida sebesar 10. Jika kandungan energi panas nol (tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam fluida) maka temperaturnya secara absolut juga nol (dalam skala Kelvin). Jadi nol dalam skala Kelvin adalah suatu kondisi dimana sama sekali tidak ada aktivitas atom dan molekul dalam suatu fluida. Temperatur air laut di permukaan ditentukan oleh adanya pemanasan (heating) di daerah tropis dan pendinginan (cooling) di daerah lintang tinggi. Kisaran harga temperatur di laut adalah -20 s.d. 35°C.
Tekanan di dalam laut akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Sebuah parsel air yang bergerak dari satu level tekanan ke level tekanan yang lain akan mengalami penekanan (kompresi) atau pengembangan (ekspansi). Jika parsel air mengalamai penekanan secara adiabatis (tanpa terjadi pertukaran energi panas), maka temperaturnya akan bertambah. Sebaliknya, jika parsel air mengalami pengembangan (juga secara adiabatis), maka temperaturnya akan berkurang. Perubahan temperatur yang terjadi akibat penekanan dan pengembangan ini bukanlah nilai yang ingin kita cari, karena di dalamnya tidak terjadi perubahan kandungan energi panas. Untuk itu, jika kita ingin membandingkan temperatur air pada suatu level tekanan dengan level tekanan lainnya, efek penekanan dan pengembangan adiabatik harus dihilangkan.
Maka dari itu didefinisikanlah temperatur potensial, yaitu temperatur dimana parsel air telah dipindahkan secara adiabatis ke level tekanan yang lain. Di laut, biasanya digunakan permukaan laut sebagai tekanan referensi untuk temperatur potensial. Satuan untuk temperatur dan temperatur potensial adalah derajat Celcius. Sementara itu, jika temperatur akan digunakan untuk menghitung kandungan energi panas dan transpor energi panas, harus digunakan satuan Kelvin. 0°C = 273,16K.
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan garis a dan b pada gambar di bawah ini? Terangkan arti fisis darl garis a dan b jika terjadi perubahan (naik atau turunnya) dan nilai temperatur T dan salinitas S.
Jawab: Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa pada perairan dengan densitas yang relatif sama, nilai dari salinitas dan temperature selalu berbanding terbalik karena Semakin tingggi temperature suatu perairan maka salinitasnya air laut tersebut semakin rendah. Begitu pula sebaliknya.
5. Gambar di bawah ini menunjukkan peta batimetri (kedalaman) Laut Banda.
a. Berdasarkan lokasi perairan Laut Banda tersebut dan kondisi iklim monsun, maka: Pada bulan dan musim apakah kira-kira upwelling terjadi di perairan Laut Banda dan di sekitar pantai selatan Pulau Irian? Bagaimana mekanisme (proses) terjadinya upwelling tersebut?
b. Ketika upwelling terjadi di sepanjang pantai selatan Pulau Irian tersebut, apakah muka air laut di lokasi tersebut naik atau turun?
c. Apakah yang dimaksud dengan upwelling? Apa manfaatnya kita mengetahui lokasi-lokasi dimana upwelling terjadi.
Jawab:
a. Iya terjadi. Setidaknya dikenal ada tujuh lokasi upwelling di perairan Indonesia. Sebagian besar lokasi upwelling ini terletak di Wallace area, yaitu suatu kawasan perairan yang dibatasi oleh garis Wallace di bagian barat dan garis Lydekker di bagian timur. Daerah ini dikenal memiliki keanekaragaman jenis dan kelimpahan biota yang tinggi, beberapa jenis di antaranya bersifat unik dan endemik, yang merupakan sumbangan besar bagi keanekaragaman biota global. Selain Selat Makassar dan Laut Banda, upwelling juga terjadi di Laut Seram, Laut Maluku, Laut Arafura, dan perairan utara kepala burung dan perairan timur Papua.
Satu-satunya lokasi upwelling di luar kawasan Wallacea adalah di perairan selatan Jawa hingga Sumbawa. Menurut Barnes (1988), proses upwelling ini dapat terjadi dalam tiga bentuk yaitu :
1. Pada waktu arus dalam (deep current) bertemu dengan rintangan seperti mid-ocean ridge (punggungan tengah lautan) di mana arus tersebut dibelokkan ke atas dan selanjutnya air mengalir deras ke permukaan.
2. Ketika dua massa air bergerak berdampingan, misalnya saat massa air yang di utara di bawah pengaruh gaya coriolis dan massa air di selatan ekuator bergerak ke selatan di bawah pengaruh gaya coriolis juga, keadaan tersebut akan menimbulkan “ruang kosong” pada lapisan di bawahnya. Kedalaman di mana massa air itu naik tergantung pada jumlah massa air permukaan yang bergerak ke sisi ruang kosong tersebut dengan kecepatan arusnya.
3. Upwelling dapat juga disebabkan oleh arus yang menjauhi pantai akibat tiupan angin darat yang terus-menerus selama beberapa waktu. Arus ini membawa massa air permukaan pantai ke laut lepas yang mengakibatkan ruang kosong di daerah pantai yang kemudian diisi dengan massa air di bawah laut.
b. Ketika upwelling terjadi di sepanjang pantai selatan Pulau Irian tersebut, muka air akan naik. Gerakan naiknya massa air ini juga diakibatnya karena adanya stratifikasi seperti lapisan yang memiliki perbedaan densitas pada setiap lapisannya karena dengan bertambahnya kedalaman perairan maka suhunya akan semakin turun (densitas meningkat) hal ini menimbulkan energi untuk menggerakkan massa air secara vertikal.
c. Upwelling adalah sebuah fenomena di mana air laut yang lebih dingin dan bermassa jenis lebih besar dari dasar laut bergerak ke permukaan akibat pergerakan angin di atasnya. manfaatnya kita mengetahui lokasi¬lokasi dimana upwelling terjadi yaitu peningkatan perekonomian perekonomian nelayan karena daerah upwelling adalah daerah produksi ikan terbesar.
Salah satu indicator lokasi kaya sumberdaya lautnya adalah kesuburan perairan, yang dapat ditentukan oleh kandungan produktifitas prifernya. Pengaruh dari upwelling ini dapat memberi dampak positif terhadap kesuburan perairan, terutama terkonsentrasinya senyawa hara lapisan permukaan yang terbawa oleh penaikan massa air dari kedalaman tertentu. Penimbunan senyawa hara ini dapat menyebabkan meningkatnya produktivitas perairan pada daerah tertesebut. Dengan sendirinya pada saat upwelling terjadi, daerah perairan tersebut kaya akan jenis-jenis ikan.
6. Sifat penting dan distribusi komponen-komponen utama air laut adalah aturan komposisi yang konstan. Jelaskan makna dari aturan tersebut dan benikan contohnya.
Jawab:
Di laut terbuka (open ocean) yang jauh dari pantai, salinitas air laut berbeda dari suatu tempat ke tempat lain, mis: salinitas laut Jawa berbeda dengan salinitas laut Banda dan lautan Pasifik. Tetapi meskipun salinitas air laut bervariasi dari tempat ke tempat lain, perbandingan/ ratio unsur-unsur utamanya tetap (konstan). Ini disebut Aturan Komposisi yang konstan.
Dengan menggunakan aturan komposisi yang konstan kita dapat menentukan konsentrasi suatu komponen unsur utama di perairan dengan salinitas tertentu bila diketahui konsentrasi unsur utama tersebut di perairan lain dengan salinitas tertentu. Misalnya: kita ingin menentukan konsentrasi K+ pada suatu perairan dengan S = 36 ‰, diketahui konsentrasi K+ pada S = 34,4 ‰ adalah 0,38 ‰ .
Penyelesainnya :
Konsentrasi K + diperairan dengan S = 36 ‰ adalah 0,011 x 36 ‰ = 0,396 ‰
7. Jika massa air A (T=10 °C; S=34,8 o/oo bercampur dengan massa air B (T=2 °C; S=34,2o/oo menghasilkan massa air baru C dengan nilai T=6,8 °C dan S=34,56 o/oo, berapakah prosentase percampuran dan masing-masing massa air A dan B.
Jawab:
8. Air yang hangat selalu berada dilapisan permukaan dan air yang dingin dilapisan dalam. Hal ini tidak berlaku pada salinitas. Tidak selalu salinitas yang rendah berada dilapisan permukaan dan salinitas yang tinggi dilapisan dalam. Kenapa demikian, apa yang menentukan distribusi salinitas terhadap kedalaman ? Jelaskan!
Jawab:
Distribusi vertikal dari salinitas tidak dapat dinyatakan secara sederhana seperti halnya distribusi vertikal dari suhu. Hal yang menyebabkan adalah: densitas air laut yang merupakan faktor penentu kestabilan kolom air. Di dalam menyatakan distribusi suhu secara vertikal, kita dengan mudah dapat mengatakan suhu air yang hangat (densitas rendah) selalu berada di lapisan permukaan, sementara air yang dingin (densitas tinggi) berada di lapisan dalam.
Hal ini dikarenakan di lapisan permukaan pengaruh suhu terhadap densitas air laut lebih besar daripada pengaruh salinitas. Variasi salinitas yang terjadi di laut lepas efeknya terhadap densitas tidak cukup besar untuk mengatasi efek suhu. Jadi bisa saja ditemui salinitas tinggi atau salinitas rendah di lapisan permukaan yang hangat. Misal: 1. Dalam arah vertikal di daerah Ekuator, Tropis dan Subtropis ditemukan lapisan dengan salinitas minimum pada kedalaman 600 – 1000 m dan salinitas bertambah sampai kedalaman 2000 m. 2. Di lautan Atlantik di bawah kedalaman 2000 m, salinitas berkurang terhadap kedalaman, di daerah tropis sering terdapat lapisan dengan salinitas maksimum pada kedalaman 100 m. 3.
Di lintang tinggi, dimana salinitas permukaan rendah, salinitas umumnya bertambah sampai kedalaman 2000 m tanpa ada lapisan dengan salinitas minimum. Di lapisan dalam ( deep layer ) pada kedalaman > 4000 m, salinitas secara relatif adalah uniform dengan range antara 34,6‰ – 34,9‰ (gambar 2.11), di lapisan ini variasi suhu juga kecil ( – 0,9oC sampai 2oC ), jadi lapisan dalam mempunyai karakteristik yang seragam.
9. Jelaskan teori pembentukan samudera secara ringkas.
1. Contraction theory (teori kontraksi) Pada awalnya bumi masih dalam keadaan panas. Kemudian mulai mendingin dan terbentuklah kulit bumi. Selanjutnya terjadi pengerutan kulit bumi menyebabkan batuan yang ringan dari kulit bumi melengkung dan retak maka magma keluar ke permukaan bumi. Perubahan tersebut menyebabkan terjadinya continent dan cekungan samudera.
2. Gravity theory (teori Gravitasi) Teori ini menyatakan bahwa cekungan samudera terbentuk ketika suatu bintang besar melintas dekat bumi. Karena gravitasi maka terjadi tarik menarik antara bintang tersebut dengan bumi. Karena bumi masih panas dan lunak maka sebagian kulit bumi tertarik ke angkasa luar. Bekasnya menjadi cekungan samudera yang menurut teori ini adalah cekungan samudera Pasifik. Sedangkan bagian bumi yang terlepas adalah bulan
3. Meteorit theory (teori Meteorit) Menurut teori meteorit terjadinya cekungan samudera akibat jatuhan dari meteor. Diduga bahwa lekukan-lekukan danau kawah di bulan dan samudera di bumi terjadi oleh hal yang sama. Karena adanya benturan meteor yang begitu kuat maka pinggir- pinggir tempat meteor itu jatuh terjadi peninggian.
4. Contonental Drift theory (teori pergerakan benua) Alfred Wegener, dalam teorinya ia mengatakan bahwa ketika kulit bumi mendingin terjadi satu kontinen besar. Karena kontinen itu ringan maka terapung di atas batuan yang lebih berat yang ada di bawahnya. Setelah itu mulai terbagi menjadi dua blok. Satu blok di belahan utara dan yang lain di belahan selatan. Kedua blok itu dipisahkan oleh samudera yang disebut Tethys. Karena blok-blok ini terapung dan bergerak maka pecah menjadi bagian yang lebih kecil.
10. Tuliskan (dan jelaskan masing – masingnya) paling sedikit 5 macam fenomena atau parameter di laut dan/atau di atmosfir sebagai akibat yang ditimbulkan oleh tidak simetrisnya distribusi benua dan lautan di belahan bumi utara (sekitar 60% laut/lautan dan 40% darat/benua) dan di selatan (sekitar 80% laut/lautan dan 20% darat/benua).
Jawab:
1. . Ekman Pump Pergerakan akibat gaya coriolis disebut transport ekman. Transport ekman dapat menjadi penyebab munculnya upwelling. Contoh ekman transport yang menyebabkan upwelling terjadi di sebagian besar pantai barat benua atau pantai timur samudera. Pada daerah ini betiup terus-menerus angin pasat (Tradewind) dari daerah lintang sedang baik di utara maupun selatan bergerak menuju ekuator. Angin pasat ini merupakan penggerak massa air di pantai barat benua atau timur samudera.
Angin pasat timur laut (northeast tradewind ) di belahan bumi utara dan angin pasat tenggara (southeast tradewind) di belahan bumi selatan menjadikan transper ekman (Q) menjauhi pantai. Kekosongan di pantai diisi massa air dari lapisan dalam sehingga terbentuk upwelling. Upwelling akibat Ekman transport diperaiaran pantai ini terjadi di pantai Peru, Pantai Oregon dan California di Amerika dan Pantai Senegal Afrika.
2. Fatamorgana adalah fenomena optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Fatamorgana adalah pembiasan cahaya melalui kepadatan yang berbeda, sehingga bisa membuat sesuatu yang tidak ada menjadi seolah ada. Fenomena ini biasa dijumpai di tempat panas dan Gunung Brocken di Jerman Fatamoragana Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin.
3. Defleksi adanya defleksi atau pembelokan arus dalam dapat membentuk Upwelling oleh adanya Mid Ocean Ridge sehingga arus naik ke atas. Upwelling dapat terjadi oleh karena massa air bergerak menaiki suatu dasar perairan yang berupa bukit kecil yang disebut guyot. Defleksi arus juga bisa terjadi karena arus yang mengalir sejajar pantai terhalang punggung semenanjung sehingga arus mengalami defleksi ke laut lepas. Kekosongan massa air di bagian hilir tanjung atau headland mengakibatkan massa air yang berada di bawahnya mengisi kekosongan tersebut sehingga terjadi upwelling. Upwelling ini menyebar ke laut lepas Daerah upwelling jenis ini di sebut Jet atau squirts seperti yang terjadi di pantai Peru dan Senegal.
4. Pusaran Siklon Pusaran siklon disebabkan oleh angin yang mengakibatkan massa air menjauhi pusat pusaran sehingga terjadi kekosongan massa air di permukaan. Sehingga Massa air dari bawah bergerak naik (upwelled) mengisi kekosongan di bagian atas. Air yang terangkat (upwelled) lebih dingin daripada air yang biasa ditemukan dipermukaan dan lebih kaya nutrien. Nutrien penyubur fitoplankton pada lapisan tercampur (mixed layer), yang merupakan makanan zooplankton, yang dimakan oleh ikan-ikan kecil, yang merupakan makanan ikan-ikan lebih besar dan seterusnya. Oleh karena itu, daerah upwelling merupakan perairan produktif yang mendukung perikanan utama dunia.
5. EL NINO DAN LA NINA • El Nino El Nino adalah gejala gangguan iklim yang diakibatkan oleh naiknya suhu permukaan laut Samudera Pasifik sekitar khatulistiwa bagian tengah dan timur. Naiknya suhu ini mengakibatkan perubahan pola angin dan curah hujan yang ada di atasnya. Pada saat normal hujan banyak turun di Australia dan Indonesia, namun akibat El Nino ini hujan banyak turun di Samudera Pasifik sedangkan di Australia dan Indonesia menjadi kering.
•La Nina La Nina adalah gejala gangguan iklim yang diakibatkan penurunan suhu permukaan laut Samudera Pasifik dibandingkan dengan daerah sekitarnya. Akibat dari La Nina adalah hujan turun lebih banyak di Samudera Pasifik sebelah barat Australia dan Indonesia. Dengan demikian di daerah ini akan terjadi hujan lebat dan banjir di mana-mana.
11.
a). Dalam mempelajari distribusi Oksigen (O) di badan air laut baik vertikal maupun horizontal diperlukan mengetahui proses – proses yang dapat merubah konsentrasi elemen itu. Jelaskan proses – proses tersebut di tinjau dari Oseanografi fisis, kimia, dan biologi.
b). Kemampuan laut/lautan dalam menjaga keseimbangan CO2 di atmosfir sangat besar. Jelaskan bagaimana mekanisme keseimbangan itu terjaga, dan apa hubungannya dengan fenomena pemanasan global dan kenaikan muka laut sekarang ini dengan keseimbangan CO2 tersebut.
Jawab:
Oksigen-oksigen di laut ini berupa oksigen yang terlarut dalam air / Dissolved Oxygen (DO). Sumber utama oksigen terlarut dalam air adalah difusi dari udara dan hasil fotosintesis organisme yang mempunyai klorofil yang hidup di perairan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan oksigen dalam air menurut (WILLOUGHBY, 1978; REID, 1961; WELCH, 1980) :
• Suhu
• Salinitas
• Pergerakan air di permukaan
• Tekanan atmosfer
• Persentase oksigen di sekitarnya
Mekanisme keseimbangan Samudera mempunyai peranan yang sangat penting dalam menjaga keseimbangan oksigen, mengurangi pemanasan global atau peningkatan konsentrasi CO-2 di atmosfer. Total jumlah karbon di laut diperkirakan 50 kali lebih besar dibandingkan jumlah karbon yang ada di atmosfer, dan pertukaran karbon laut dan atmosfer terjadi dalam skala waktu beberapa ratus tahun.
Disolusi air laut memberikan kesempatan yang besar untuk menenggelamkan CO2 antropogenik, hal ini di sebabkan karena CO2 mempunyai daya larut yang tinggi, disamping itu CO2 juga memisahkan diri ke dalam ion-ion dan berinteraksi dengan unsur pokok air laut. Proses timbal balik antara fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya konsentrasi CO2 dan O2 atmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas fotosintesis.
Dalam skala global kembalinya CO2 ke atmosfer melalui respirasi dapat diseimbangkan dengan pelepasan O2 melalui fotosintesis. Akan tetapi, pembakaran kayu dan dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfer, sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan keluar sistem akuatik dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
