Thursday, October 16, 2014

Distribusi Suhu di Permukaan Laut


Laut dan atmosfer berinteraksi di permukaan laut. Gaya di Permukaan yang berasal dari atmosfer dan matahari membentuk pola secara keseluruhan dari suhu permukaan laut (SST) (Gambar 4.1). SST dikatakan tinggi  pada daerah tropis dikarenakan proses pemanasan dan SST dikatakan rendah di lintang tinggi karena terjadinya proses pendinginan. Selain variasi meridional yang sederhana ini, fitur yang lebih kompleks dari SST dihasilkan dari sirkulasi laut dan variasi spasial dalam gaya yang dihasilkan atmosfer . Permukaan laut, yang juga mencakup laut es, juga mendapat gaya dari bagian bawah atmosfer melalui berbagai macam panas sehingga air yang berada di permukaan mengalami evaporasi dan membentuk uap air.
Rentang  SST berkisar sedikitnya lebih dari 29C di daerah terpanas pada daerah tropis, dan dengan titik bekunya sekitar -1,8 C di daerah yang didominasi oleh es, dengan variasi musim khususnya pada lintang tengah ke lintang tinggi. Di bawah permukaan laut, kita hanya mengacu pada potensial suhu sehingga efek tekanan pada suhu dapat dibedakan. Struktur vertical dari potensial suhu biasanya dapat dibagi menjadi tiga zona utama (1) lapisan campuran, (2) termoklin, dan (3) lapisan abyssal. Struktur ini adalah ciri khas dari laut yang terdapat dilewati oleh lintang rendah dan menengah dengan SST tinggi.
Di lintang tinggi di mana SST rendah, struktur zona laut secara vertical dapat berbeda, dan dapat terjadinya lapisan campuran, secara vertical suhu minimal berada di lapisan thermocline dan lapisan abisal dan maksimum  di dekat permukaan laut.
Lapisan campuran adalah lapisan permukaan yang sifatnya relatif tercampur. Pada musim panas di lintang rendah, lapisan ini bisa sangat tipis atau tidak ada. Di musim dingin di lintang tengah sampai lintang tinggi, dapat menjadi tebal ratusan meter, hal ini dikarenakan pada waktu yang bersamaan, pemanasan sangat kuat dan angin sangat lemah, sehingga lapisan hanya memiliki ketebalan beberapa meter. Pada musim gugur, badai pertama dari musim mencampur panas masuk ke dalam lautan mempertebal lapisan campuran, tetapi sedikit panas yang hilang. Pada musim dingin, pemanasan hilang dan lapisan campuran meneruskan untuk mempertebal, menjadi sangat tebal pada akhir musim dingin. Pada musim semi, angin melemah, cahaya matahari meningkat dan membentuk lapisan campuran yang baru. lapisan campuran ini tebalnya dapat mencapai 2000 meter. Lapisan campuran dipengaruhi oleh angin dan daya apung permukaan (fluks udara-laut). Lapisan Termoklin merupakan zona vertical dimana terjadi penurunan suhu yang cepat dengan kedalaman sekitar 1000 m. Pada lapisan abyssal, antara termoklin dan dasar laut, potensial suhu menurun perlahan-lahan. Pada lintang tinggi suhu minimum di dekat permukaan laut (lapisan dichotermal) sering ditemukan, lapisan ini dapat terjadi akibat peninggalan dari musim dingin lapisan campuran yang semula dingin kemudian digantikan dengan air hangat pada musim lainnya (Gambar 4.2c), yang mendasari terjadinya suhu maksimum pada lapisan mesothermal adalah hasil dari adveksi perairan dari lokasi yang agak hangat.
Secara umum suhu di lintang subtropis adalah 20C pada permukaan laut, 8C pada kedalaman 500 m, 5C pada 1000 m, dan 1-2C pada 4000 m dari permukaan laut. Semua nilai-nilai dan bentuk sebenarnya dari profil temperatur adalah fungsi dari lintang, seperti yang ditunjukkan oleh tiga profil yang berbeda pada Gambar 4.2.
Ada beberapa tambahan penting untuk struktur dasar tiga lapisan laut secara vertikal. Di semua daerah, pada saat musim semi dan musim panas  lautan akan menghasilkan lapisan panas yang tipis yang nantinya akan melapisi lapisan campuran di daerah dingin. Di daerah subtropis Barat serta daerah lain, sering terdapat dua lapisan thermoclines dengan tanpa adanya stratifikasi (lapisan isothermal) lapisan (thermostad) di antara dua lapisan thermocline tersebut, kedalaman kedua lapisan tersebut mecapai 1000 m (Gambar 4.2b). Di beberapa daerah,lapisan campuran yang lain ditemukan di bagian paling bawah ("Lapisan batas bawah") dan tebalnya mencapai 100 m.
Di bagian laut lainnya, kepadatan adalah pengaruh kuat dari suhu, dan memiliki struktur berlapis yang sama seperti suhu, yaitu lapisan atas, sebuah pycnocline yang dimana lapisan ini dengan cepat meningkatkan densitas, dan zona abyssal. Salinitas biasanya memiliki struktur vertikal lebih rumit. Di daerah presipitasi tinggi dan atau limpasan (seperti daerah lintang subkutub dan lintang tinggi serta bagian dari daerah tropis), salinitas mungkin lebih penting daripada temperatur dalam menetapkan struktur kerapatan vertikal, terutama di lapisan atas. Ciri khas salinitas secara vertikal di wilayah ini meliputi lapisan permukaan yang relatif segar dengan lapisan halocline yang memisahkan lapisan permukaan dengan lapisan di bawah lapisan halocline. Semakin tinggi salinitas yang mendasari merupakan indikasi sumber laut permukaan air di daerah yang kurang hujan. Di sisi lain, di daerah subtropis dimana salinitas permukaan laut didominasi oleh penguapan, air dipermukaan biasanya lebih asin daripada air yang mendasarinya. Disini suhu jelas mendominasi stabilitas vertical.

Suhu Permukaan
 Distribusi suhu pada permukaan laut terbuka terdapat di sekitar zona laut, dengan kurva suhu konstan (isoterm) berjalan di sekitar arah timur-barat. Di dekat pantai di mana arus dialihkan oleh batas-batas, isoterm mungkin juga menyebarkan suhu permukaan dari daerah utara dan selatan. Juga, di sepanjang perbatasan timur dari laut, suhu permukaan sering lebih rendah hal ini disebabkan oleh upwelling air dingin dari bawah permukaan, misalnya, di sepanjang pantai barat Amerika Utara di musim panas, menyebabkan isoterm cenderung ke garis khatulitiwa. Upwelling juga menyebabkan suhu permukaan lebih rendah di khatulistiwa timur Pasifik dan Atlantik.
SST pada laut terbuka cenderung menurun dari setinggi 28C di utara khatulistiwa ke hampir -1,8C dekat laut es di lintang tinggi. Distribusi ini terkait erat dengan masukan dari radiasi gelombang pendek (terutama dari matahari).
Fitur non-zonal dari SST global yang paling jelas dan penting untuk diperhatikan yaitu meliputi Warm  pool and the cold tongue. Warm pool merupakan tempat terhangat pada daerah SST yang terletak di sebelah barat Samudera Pasifik yang terletak di daerah tropis, melalui bagian Indonesia, dan berakhir di Samudera Hindia (tropis). The Cold Tongue merupakan bagian dari Tongue yg memiliki  daerah lebih sempit dan air yg lebih dingin. Mengalir ke daerah equator di bagian Timur  dari Samudera Pasifik da Atlantik. Hal ini membentuk Upwelling pada zona  termoklin di sepanjang perairan Equator. Karena zona termoklin lebih dangkal  di perairan Timur  Pasifik dan Atlantik daripada di bagian Barat perairannya.  Upwelling membawa air yang lebih dingin ke daerah Timur.
Dalam setiap laut, daerah hangat yang berpusat di barat, dari khatulistiwa. Siklus perairan dingin di equatorward di bagian tengah dan timur masing-masing laut. Pola-pola SST mencerminkan sirkulasi anticyclonic dari gyres subtropis (searah jarum jam di belahan bumi utara, berlawanan di belahan bumi selatan), yang mengadveksi air hangat jauh dari daerah tropis dan air dingin ke arah khatulistiwa. Ada juga daerah perairan hangat di daerah tropis tepatnya di timur Pasifik Utara dan Atlantik Utara. Hal Ini ditemukan pada daerah timur dari sirkulasi subtropis dan utara yang dingin lidah, suhu tinggi tidak ditekan baik oleh sirkulasi anticyclonic atau upwelling khatulistiwa.
Di subkutub Pasifik Utara dan Atlantik Utara, ada  lagi bukti sirkulasi dalam pola SST. Di daerah ini terdapat gyres yang siklon (berlawanan arah jarum jam di belahan bumi utara). Perairan yang lebih hangat diadveksikan ke utara tepatnya di bagian timur dari sirkulasi ini (sepanjang pantai British Columbia dan sepanjang Eropa Utara). Air hangat juga meluas jauh ke utara di Atlantik dan menuju Kutub Utara. Perairan dingin ditemukan di bagian barat sirkulasi ini, sepanjang Kamchatka / Kuril yaitu wilayah di kawasan Pasifik dan Labrador / Newfoundland di Atlantik.
Di Laut Selatan, SST tidak persis zonal. Hal ini mencerminkan wisata di Circumpolar saat Antartika (ACC), yang juga tidak zonal. Perairan dingin yang lebih jauh ke utara di Atlantik dan Samudra India dan mendorong ke selatan di Pasifik.

Suhu Lapisan Atas dan Lapisan Campuran 
       Dalam lapisan dekat permukaan laut, sifat air kadang-kadang sangat baik dicampur secara vertikal, khususnya pada akhir malam (siklus diurnal) dan di musim pendinginan (siklus musiman). Ini disebut lapisan campuran. Lapisan ini dicampur oleh angin dan dengan daya apung yang hilang akibat proses pendinginan atau penguapan di permukaan laut. Air yang terdapat pada lapisan campuran tidak dicampur dengan proses pemanasan dan curah hujan di permukaan laut tetapi sirkulasi air yang ada di dalam lapisan campuran bergerak mendekat ke perairan campuran yang dimana sifat air di perairan campuran berbeda satu sama lain.
         Sebagai aturan praktis, angin mengaduk lapisan campuran tanpa menambah kedalaman lebih dari 100 atau 150 m dan yang dapat mencapai kedalaman tersebut hanya saat akhir musim dingin, angin akan mengaduk lapisan campuran dengan menambah kedalaman. Di sisi lain, jarang terjadi proses pendinginan yang ekstrem atau penguapan di permukaan laut yang dapat menyebabkan lapisan campuran memperdalam daerah lapisannya beberapa ratus meter, atau di akhir musim dingin untuk lebih dari 1000 m di lokasi terpencil konveksi dalam. Lapisan campuran pada saat musim panas mungkin ketipisannya mecapai 1 atau 2 m, atasnya satu set sisa lapisan tipis campuran dari hari-hari sebelumnya dengan badai, dan lebih tebal sisa lapisan campuran dari musim dingin. Karena lapisan campuran adalah lapisan permukaan yang menghubungkan laut dan atmosfer, karena suhu permukaan laut adalah cara utama laut memaksa atmosfer.
         Di semua daerah, lapisan  campuran pada musim dingin jauh lebih tebal daripada lapisan campuran di musim panas. Fitur utama dari peta lapisan campuran di musim dingin secara global lapisan campuran mengalami ketebalan terjadi di utara Atlantik Utara dan di beberapa daerah di dekat Laut Selatan. Daerah-daerah ini sesuai dengan maximaL di antropogenik penyerapan karbon (Sabine et al., 2004), sehingga mereka memiliki implikasi praktis untuk iklim global. Lapisan campuran yang tebal pada musim dingin ini adalah sumber utama dari Mode Waters, yang diidentifikasi sebagai lapisan yang relatif tebal di atas laut. Mode waters adalah suatu lapisan yang secara vertical partikelnya bersifat homogen dan terdapat di seluruh wilayah geografis. Mode waters biasanya terjadi di dalam atau di dekat bagian atas lapisan pycnocline.
            Fenomena lain muncul secara dinamis di lapisan dekat permukaan yaitu respon Ekman dari gaya yang ditimbulkan oleh angin , yang memaksa aliran dalam lapisan permukaan laut berbelok ke kanan arah angin di belahan bumi utara (dan ke kiri di belahan bumi selatan), karena efek dari gaya coriolis. Turbulensi di lapisan permukaan bertindak seperti gesekan. Di belahan bumi utara, masing-masing lapisan tipis di dalam lapisan permukaan mendorong air  sedikit lebih ke kanan, dan dengan kecepatan sedikit lebih kecil dari lapisan atas. Hal ini menciptakan "spiral Ekman" penurunan kecepatan dengan meningkatnya kedalaman.  Jika semua kecepatan ditambahkan bersama-sama untuk menghitung total transportasi di lapisan Ekman, efek bersih adalah bahwa transportasi Ekman ini bergerak pada sudut tepat ke arah angin - ke kanan di belahan bumi utara dan ke kiri di belahan bumi selatan. Kecepatan transportasi Ekman yang kecil tidak akan menghasilkan turbulensi. Dengan demikian transporrtasi Ekman tidak memiliki efek langsung pada pengembangan lapisan campuran dan dipengaruhi oleh lapisan turbulensi atas tetapi tidak oleh stratifikasi lapisan campuran. Tanggapan Ekman sangat penting, namun, untuk menyampaikan efek angin ke laut, untuk pengembangan sirkulasi laut skala waktu skala besar dan panjang.


Sumber:
Talley D Lynne et al, 2011. Describtive Physical Oceanografi AN INTRODUCTION, Copyright by Elsiver : London. 

0 comments: