Thermocline, Halocline, dan Pycnocline

Di bawah lapisan permukaan, terdapat suatu lapisan dimana lapisan ini dapat terjadi proses pengadukan termasuk sisa-sisa pengadukan yang terjadi di lapisan tersebut,pada lapisan ini suhu mulai menurun dengan cepat berdasarkan dengan bertambahnya kedalaman. Penurunan suhu secara cepat berhenti setelah mencapai kedalaman beberapa ratus meter, dengan hanya perubahan vertikal yang kecil pada suhu di lapisan dalam atau lapisan  abyssal yang meluas sampai ke bawah. Wilayah ini disebut termoklin atau lapisan termoklin. Untuk menentukan batas kedalaman dari lapisan termoklin sering mengalami kesulitan ,terutama batas bawah termoklin. Namun, di lintang rendah dan menengah, termoklin selalu ada pada kedalaman antara 200 dan 1000 m. Hal ini disebut sebagai termoklin utama atau permanen. Di perairan kutub dan subkutub, di mana permukaan air mungkin lebih dingin dari perairan dalam, seringkali tidak ada ditemukannya termoklin permanen, tetapi biasanya ada halocline permanen (gradien salinitas vertical yang tinggi) dan pycnocline permanen.

Proses vertikal yang mempengaruhi termoklin yaitu transfer panas ke bawah dari permukaan laut  baik upwelling atau downwelling (ini tergantung pada lokasi di laut dan apa yang menciptakan gerakan vertikal). Satu kemungkinan bahwa air yang di atas permukaan bersifat hangat, panas akan ditransfer ke bawah secara difusi meskipun ada efek yang menghambat stabilitas di pycnocline / termoklin, dan bahwa perbedaan suhu antara bagian atas dan lapisan bawah akhirnya akan menghilang. Meski demikian, perairan yang lebih dingin diberi makan terus menerus dari permukaan laut di lintang yang lebih tinggi (daerah formasi air di laut dan bawah, terutama di utara Atlantik Utara dan Laut Greenland dan di berbagai daerah di sekitar Antartika). Arus masuk dalam mempertahankan perbedaan suhu antara permukaan air hangat dan air dingin yang mendalam. Kedalaman perairan upwell dan hangat melalui bawah difusi panas. Jika proses upwelling dari lapisan paling bawah hingga mendekati permukaan terjadi melalui seluruh samudra, kecepatan di atas permukaan akan menjadi 0,5-3,0 cm / hari.

Yang kedua, pada proses horisontal, proses adiabatik dan saling melengkapi untuk menjaga termoklin / pycnocline disarankan oleh Iselin (1939) dan dikembangkan lebih lanjut oleh Luyten, Pedlosky, dan Stommel 1983. Ia berhipotesis bahwa perairan di termoklin subtropis karena berasal sebagai air permukaan jauh ke utara. Saat mereka bergerak ke selatan, permukaan air dingin merampas ke bawah permukaan air hangat ke selatan. Subduksi dari banyak lapisan membangun suhu, salinitas, dan kepadatan struktur dari pycnocline utama (termoklin) di pilin subtropis. Proses adiabatik, tidak memerlukan pencampuran atau upwelling di lapisan isopycnals.

Difusi ganda merupakan proses pencampuran vertikal yang dapat mempengaruhi termoklin (pycnocline). Proses ini dapat memodifikasi hubungan antara suhu dan salinitas dalam lapisan pycnocline, merapikan profil yang dihasilkan dari subduksi adiabatik (Schmitt, 1981).

Thermostad / pycnostad sering dikenal dengan nama massa air, Mode Water. Ini adalah massa air kedua yang kami perkenalkan. Mode Water dianggap sebagai massa air karena diidentifikasi dengan karakteristik tertentu (titik ekstrem vertical di dalam ketebalan lapisan), dan karena Mode Water memiliki proses pembentukan tertentu (subduksi dari lapisan campuran yang tebal). Nama "Mode Water" diperkenalkan oleh Masuzawa (1969). Apabila dilihat secara pengukuran volume,  ada air lebih di dalam rentang suhu / salinitas daripada di thermoclines atas dan di bawahnya, sehingga Mode Water muncul sebagai modus dalam distribusi volume suhu / salinitas ruang. Di daerah di mana ModeWater tersebut muncul sebagai lapisan campuran yang tebal, thermocline yang di atas sebenarnya adalah termoklin musiman yang hilang di akhir musim dingin. Setelah Mode Water bersubduksi, thermostad yang tertanam di termoklin permanen, menciptakan termoklin ganda.
Variasi temporal Suhu di Lapisan teratas dan Termoklin

Suhu di zona atas akan masuk ke lapisan termoklin bervariasi tergantung pada musim, terutama di pertengahan garis lintang. Di musim dingin suhu permukaan rendah, terjadi gelombang besar, dan lapisan campuran menjadi lebih dalam dan mungkin dapat memanjang sampai ke termoklin utama. Di musim panas suhu permukaan meningkat, air menjadi lebih stabil, dan termoklin musiman sering berkembang di lapisan atas.

Pertumbuhan dan peluruhan dari termoklin musiman diilustrasikan pada Gambar 4.8a menggunakan profil suhu rata-rata bulanan dari bulan Maret 1956 sampai Januari 1957 diambil di Ocean Weather Station P ("Papa") di timur laut (subkutub) Pasifik Utara. Dari bulan Maret hingga Agustus, suhu secara bertahap meningkat karena adanya proses penyerapan dari energi matahari. Lapisan campuran dari permukaan turun sampai 30 m sepanjang waktu. Setelah Agustus ada energi panas yang hilang dan angin terus mengalami pencampuran, hal ini dapat mengikis lapisan termoklin musiman sampai kondis isothermal di bulan Maret ada kembali. Perhatikan bahwa Maret tidak memiliki kehilangan panas maksimum, melainkan merupakan bulan terakhir dari pendinginan sebelum pemanasan musiman dimulai. Karena kandungan panas total terendah pada bulan Maret. Dalam tropis dan lokasi subtropis, musim panas lapisan campuran mungkin lebih tipis.

Ini data yang sama dapat disajikan dalam bentuk alternatif, misalnya, sebagai rangkaian waktu menunjukkan kedalaman isoterm selama tahun (Gambar 4.8b). (Data asli termasuk bulan alternatif, yang dihilangkan dari Gambar 4.8a untuk menghindari crowding.) Dalam Gambar 4.8c suhu diplot pada kedalaman tertentu. Bentuk-bentuk yang berbeda di mana termoklin muncul dalam tiga presentasi harus dicatat. Dalam Gambar 4.8a, termoklin permanen muncul sebagai daerah gradien maksimum dalam profil suhu / kedalaman. Pada Gambar 4.8b, termoklin muncul sebagai berkerumun dari isoterm, yang naik dari sekitar 50 m pada Mei menjadi 30 m pada bulan Agustus dan kemudian turun ke M 100 pada bulan Januari. Dalam Gambar 4.8c, termoklin muncul sebagai pemisahan lebar 20 - dan 60-m isobaths antara Mei dan Oktober, dan antara 60 - dan 100-m isobaths setelah itu seperti termoklin turun.

Pada lintang tertinggi, suhu  permukaan jauh lebih rendah daripada di lintang yang lebih rendah, sedangkan suhu di kedalaman air sedikit ada perbedaaan. Sebagai konsekuensinya, termoklin utama tidak mungkin muncul di lintang tinggi, dan hanya termoklin musiman mungkin terjadi. Di lintang utara, sering terdapat lapisan air dingin di 50-100 m, dengan suhu serendah -1.6⁰C, yang berada di antara permukaan yang lebih hangat dan lapisan yang lebih dalam.

Seperti dijelaskan di awal bagian 4.2, lapisan dingin ini disebut sebagai lapisan dichothermal. Air permukaan yang hangat sering muncul secara musiman, dan lapisan termoklin melapisi lapisan dichothermal karena itu musiman.

Gambar 4.9 menunjukkan rentang suhu di permukaan laut seluruh dunia. Pada variasi tahunan, kenaikan permukaan 1-2⁰C di khatulistiwa menjadi antara 5 dan 10⁰C pada  lintang 40⁰ di laut terbuka, kemudian suhu menurun di daerah kutub (karena panas yang diperlukan dalam pencairan atau proses pembekuan dimana es laut terjadi ). Dekat pantai, variasi tahunan yang lebih besar (10-20⁰C) terjadi di daerah terlindung dan di daerah subtropis barat belahan bumi utara, di mana Kuroshio dan Gulf Stream berada dan  kehilangan panas permukaan tertinggi. Suhu maksimum di permukaan terjadi pada akhir musim pemanasan, pada bulan Agustus / September di belahan bumi utara, dan minimum pada akhir musim pendingin, selama Februari / Maret. Di bawah permukaan, saat terjadinya maxima dan minima ditunda sebanyak dua bulan relatif terhadap permukaan.

 Suhu Perairan Dalam dan Potensi Suhu

Di bawah termoklin, suhu secara perlahan menurun seiring dengan bertambahnya kedalaman. (Perubahan temperatur secara vertikal jauh lebih kecil daripada melalui termoklin). Di perairan terdalam, suhu dapat menurun, hampir seluruhnya karena tekanan tinggi yang dapat memadatkan air dan meningkatkan suhu adiabatic. Untuk mengartikan variasi suhu, di perairan dangkal di atas continental shelf  serta dari permukaan sampai ribuan meter, suhu potensial (θ) harus selalu digunakan. Suhu potensial mencerminkan suhu asli dari air ketika berada di dekat permukaan laut.

Hal ini tidak perlu untuk kita pergi ke bagian terdalam  laut untuk melihat perbedaan yang signifikan antara suhu in situ dan suhu potensial. Melalui sebagian besar laut dalam, ada suhu minimum di atas dasar laut, dengan suhu yang lebih tinggi di bagian bawah. Namun, suhu potensial menurun ke bawah laut hampir di mana-mana. Hal ini dikarenakan kepadatan air yang mengisi lautan juga sangat dingin, karena variasi salinitas biasanya terlalu lemah untuk mengontrol stratifikasi kepadatan di perairan dalam. Ada beberapa pengecualian yang terbatas dari penurunan suhu yang monoton dengan kedalaman: di daerah lokal dari  pembentukan air terpadat, seperti di beberapa pegunungan di tengah laut di mana proses pemanasan panas bumi sedikit menghangatkan air tepat di pegunungan, dan di tengah Atlantik Selatan di mana ada variasi salinitas vertikal yang signifikan pada pertengahan kedalaman.

Di semua lautan, air hangat berada di atas laut dengan suhu tertinggi di daerah tropis. Di subtropis, air hangat mengisi daerah berbentuk mangkuk. Daerah yang berbentuk mangkuk ini menentukan sirkulasi laut atas, dengan arus ke arah barat di sisi khatulistiwa dari daerah tersebut arus ke arah timur pada sisi kutub dari daerah ini. Suhu potensial menurun ke bawah melalui termoklin menjadi  lebih seragam, suhu dingin di kedalaman. Perairan terdingin yang ditemukan di permukaan berada di lintang tinggi (dan secara vertikal stabil karena salinitas air permukaan rendah). Perairan ini berada di Antartika, karena ujung utara bagian ini tidak memperpanjang sampai ke Arktik.

Ada perbedaan yang jelas dalam distribusi suhu potensial antara belahan bumi Utara dan Selatan. Permukaan air dingin jauh lebih luas di selatan. Bahkan dua mangkuk suhu yang lebih tinggi tidak simetris, mangkuk selatan lebih luas daripada mangkuk di utara. Di bagian dalam dari Atlantik, Pasifik, dan Hindia, perairan terdingin berada di selatan yaitu di Antartika  dan suhu potensial sedikit lebih tinggi di utara.

 Potensi Suhu Laut Secara Vertikal

Di semua lautan, air hangat berada di atas laut dengan suhu tertinggi terdapat di daerah tropis. Di subtropis, air hangat mengisi daerah yang berbentuk mangkuk. Daerah ini menentukan sirkulasi di laut atas, aliran arus akan menuju ke barat di sisi equatorward dari mangkuk tersebut dan mengalir ke timur  pada sisi kutub dari mangkuk. Potensi suhu menurun ke bawah melalui termoklin menjadi jauh lebih seragam, suhu dingin di kedalaman. Air terdingin ditemukan di permukaan di lintang tinggi (dan secara vertikal stabil karena salinitas air permukaan rendah). Air terdingin di bagian ini berada di Antartika, karena ujung utara bagian tidak meluas ke Kutub Utara.

Ada beberapa perbedaan yang nyata pada distribusi potensi suhu antara bumi bagian utara dan bumi bagian selatan. Air di permukaan yang dingin banyak terdapat di daerah selatan. Walaupun dua daerah berbentuk mangkuk dari suhu tinggi tidak simetris ; daerah berbentuk mangkuk di selatan lebih luas daripada di utara. Bagian terdalam dari Atlantic, Pasifik, dan Samudera Hindia, air dingin terdapat di selatan yaitu di Antartica dan potensi suhu sedikit lebih tinggi di utara. 

Sumber:

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

Read More

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 29⁰C di daerah terpanas pada daerah tropis, dan dengan titik bekunya sekitar -1,8⁰ 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 20⁰C pada permukaan laut, 8⁰C pada kedalaman 500 m, 5⁰C pada 1000 m, dan 1-2⁰C 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 28⁰C di utara khatulistiwa ke hampir -1,8⁰C 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. 

Read More

KANDUNGAN TIMBAL (Pb) DAN PENGARUHNYA BAGI KEHIDUPAN

1.    Pengertian Timbal (Pb)

Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam. Dalam bahasa ilmiahnya dinamakan Plumbum, dan logam ini disimbolkan dengan Pb. Logam ini termasuk kedalam kelompok logam-logam golongan IV-A pada tabel periodik unsur kimia. Mempunyai unsur atom (NA)82 dengan bobot atau berat atom (BA)207,2.

2.    Sumber Timbal (Pb)

a.       Sumber alami

Kadar timbal (Pb) secara alami dapat ditemukan dalam bebatuan sekita 13 mg/kg. Timbal (Pb) yang terdapat di tanah berkadar sekitar 5-25 mg/kg dan di air bawah tanah (ground water) berkisar 1-60 µg/liter. Secara alami timbal (Pb) juga ditemukan pada air permukaan sebesar 1-10 µg/liter. Dalam air laut kadar timbal (Pb) lebih rendah dari dalam air tawar.

b.      Sumber dari industri

Misalnya industri pengecoran maupun pemurnian, industri baterai, industri bahan bakar, industri kabel, dan industri kimia dimana menggunakan timbal (Pb) dalam kesehariannya.

c.       Sumber dari transportasi

Timbal (Pb) banyak terdapat pada bahan bakar bensin, diketahui bisa menjadi racun yang merusak sistem pernapasan, sistem saraf, serta meracuni darah.

3.    Sifat Logam Timbal (Pb)

a.       Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong dengan menggunakan pisau atau tangan dan dapat dibentuk dengan mudah.

b.      Tahan terhadap korosi atau karat, sehingga logam timbal sering digunakan sebagai coating

c.       Titik lebur rendah, hanya 327,5 derajat C.

d.      Merupakan penghantar listrik yang tidak baik.

e.       Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam-logam    biasa, kecuali emas dan mercuri

f.       Termasuk logam berat “trace metals”

4.    Kegunaan Timbal (Pb)

a. Digunakan dalam pembuatan kabel telepon

b. Digunakan dalam baterai

c. Sebagai pewarnaan cat

d. Sebagai pengkilapan keramik dan bahan anti api

e. Sebagai aditive untuk bahan bakar kendaraan

5.  Kandungan Timbal dalam Perairan (Pb)

            Hamidah dalam Yudha (1993) berpendapat bahwa di perairan logam berat ada yang terlarut dan ada yang tidak terlarut. Gesamp (1985) mengemukakan bahwa logam berat yang terlarut terdiri dari ion bebas dalam air dan logam kompleks dengan senyawa organik dan anorganik. Logam berat yang tidak terlarut terdiri dari partikel koloid dan senyawa logam kompleks terabsorbsi pada zat tersuspensi. Logam berat Plumbum (Pb) tidak begitu beracun dibanding Cadmium (Cd) dan Hergerium (Hg). Ion Pb²⁺ merupakan bentuk utama di lingkungan laut. Dalam bentuk larutan ion Pb2+ pada kondisi tepat akan berubah menjadi senyawa alkid lead di lingkungan dan bahan-bahan lead sulfida dapat juga terbentuk di bawah kondisi anaerobik pada sedimen.

Menurut Palar (1994), Timbal (Pb) dan persenyawaannya dapat berada dalam badan

perairan secara ilmiah dan sebagai dampak dari aktivitas manusia. Secara alamiah Timbal (Pb) dapat masuk ke perairan melalui pengkristalan Timbal (Pb) di udara dengan bantuan air hujan. Di samping itu proses pelapukan dari bantuan mineral akibat hempasan gelombang dan angin juga merupakan salah satu jalur sumber Timbal (Pb) yang akan masuk ke badan perairan. Timbal (Pb) yang masuk dalam badan perairan sebagai dampak aktivitas manusia, yaitu berbentuk seperti air buangan yang mengandung Timbal (Pb), air buangan dari penambangan biji timah hitam dan sisa pembuangan industri baterai.

       Analisis air dibawah tanah menunjukkan kadar timah hitam (Pb) sebesar antara 1-60 µg/liter, sedangkan analisis air permukaan terutama pada sungai dan danau menunjukkan angka antara 1-10 µg/liter. Kadar timah hitam pada air laut kadarnya lebih rendah dari yang terdapat di air tawar. Di pantai California (USA) kadar timah hitam (Pb) menunjukkan kadar antara 0,08-0,004 µg/liter. Timbal (Pb) yang larut dalam air adalah timbal asetat (Pb(C₂H₃O₂)₂), timbal klorat  Pb(CLO₃)₂, timbal stearat Pb(C₁₈H₃₅O₂)_2. Baku mutu (WHO) timbal (Pb) dalam air 0,1 mg/liter dan KLH No. 02 tahun 1988 yaitu 0,05-1 mg/liter.

5.    Pengaruh Logam Berat Bagi Kehidupan

a.    Bagi Organisme Perairan

Palar (1994) mengemukakan bahwa logam berat dapat terkumpul dalam tubuh organisme dan akan tetap tinggal dalam tubuh pada waktu yang lama sebagai racun yang terakumulasi. Pencemaran logam berat pada air laut akan menyebabkan terkontaminasinya organisme perairan seperti gastropoda, udang, cumi-cumi, kerang dan lain-lain. Peningkatan kandungan Timbal (Pb) dalam perairan dapat menyebabkan peningkatan kandungan Timbal (Pb) yang terakumulasi dalam tubuh organisme laut. Sebagian logam berat dalam jumlah mikro bersifat penting bagi organisme dan juga bersifat racun yang sangat berbahaya, sehingga merugikan pertumbuhan organisme dan mengganggu metabolisme sel. Menurut Thoha (1991), bahan pencemar yang masuk ke dalam perairan akan membunuh biota yang paling peka, sehingga mengganggu rantai makanan dalam perairan tersebut. Terputusnya salah satu rantai makanan dapat menyebabkan beberapa jenis biota tidak hidup normal. Agar biota perairan dapat hidup layak, diperlukan baku mutu untuk biota tersebut.

b.   Bagi Manusia

Keracunan logam timbal (Pb) pada manusia dinamakan dengan “plumbism”.  Keracunan akut dari logam berbahaya tersebut biasanya terjadi pada orang yang termakan dosis yang tinggi atau karena pengaruh pemberian obat yang mengandung logam. Logam timbal (Pb) dapat mengakibatkan penghambatan sistem pembentukan hemoglobin (Hb) sehingga menyebabkan anemia, terganggunya sistem syaraf pusat dan tepi, sistem ginjal, sistem reproduksi, idiot pada anak-anak, sawan (epilepsi), cacat rangka dan merusak sel-sel somatik. Walaupun jumlah timbal (Pb) yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini ternyata menjadi sangat berbahaya. Hal ini disebabkan senyawa timbal memberikan efek racun terhadap banyak organ yang terdapat dalam tubuh.

Sumber  :

Muhammad, Andi. 2013. Logam berat timbal. Diakses dari: http://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/114/jtptunimus-gdl-andhimuham-5651-3-babii.pdf. Pada pukul 19.56 WIB

Ramadhan, Irwan. Kandungan logam berat timbal (Pb) pada kerang bulu (Anadara sp.) dengan ukuran yang berbeda di sungai selawan, Sumatera Utara. http://docs.google.com/document/d/

Read More

DAMPAK PENGGUNAAN LAHAN TERHADAP KUALITAS AIR PERMUKAAN DI QUEENSCOUNTY , NEW YORK

DAMPAK PENGGUNAAN LAHAN TERHADAP KUALITAS AIR PERMUKAAN DI QUEENSCOUNTY , NEW YORK

CHEMet merupakan salah satu metode tercepat dan termudah dalam bidang penentuan isi atau bahan dalam perairan secara rutin. Metode ini menggunakan ampul vakum tertutup yang berisi reagen yang diperlukan. Ampul pre hasilnya dimasukkan kedalam cangkir kecil yang diisi dengan sampel air. Air ditarik ke ampul dengan menjentikkan ujung dalam cangkir, yang menyebabkan perubahan warna dengan perbandingan grafik warna yang diberikan dengan tujuan menentukan konsentrasi. Konsentrasi ini dinyatakan dalam mg/L.

Akuifer diisi dari permukaan oleh curah hujan dan infiltrasi . Industri dan pertanian ( pestisida dan pupuk ) berkontaminasi secara bersamaan dengan sistem tangki septik yang menimbulkan dampak pada permukaan dan kualitas air tanah . Misalnya , tingginya tingkat nitrat dan pestisida dalam air tanah dan air permukaan telah dilaporkan di Nassau dan Suffolk County di Long Island ( Philips et al , 1999; . . Flipse et al , 1984) . Permukaan air yang dangkal dan kualitas air tanah dipengaruhi oleh aktivitas manusia . Pola penggunaan lahan mencerminkan baik jenis maupun intensitas kegiatan ini . Dengan demikian , penting untuk dipelajari mengenai hubungan antara penggunaan lahan di sekitar badan air dan kualitas air .

Senyawa yang mengandung nitrogen bertindak sebagai nutrisi dalam sungai, dan waduk . Jalur utama masuknya nitrogen ke badan air yaitu limbah kota dan industri , septic tank , banyaknya pembuangan pakan, limbah hewan ( termasuk burung dan ikan ) , limpasan dari bidang pertanian, rumput dan kotoran dari knalpot mobil ( EPA , 2002; Kehew , 2001; Koplin et al , 1994) . . Bakteri dalam air cepat mengkonversi nitrit ( NO2 ) menjadi nitrat ( NO3 ) dan proses ini menggunakan oksigen . Dampak utama dari nitrat / nitrit pada tubuh air tawar adalah pengayaan atau fertilisasi dan disebut sebagai eutrofikasi . Nitrat merangsang pertumbuhan ganggang dan plankton lainnya , yang menyediakan makanan bagi organisme yang lebih tinggi ( invertebrata dan ikan ) , namun kelebihan nitrogen dapat menyebabkan kelebihan produksi plankton dan ketika mereka mati dan membusuk mereka memakai oksigen , yang menyebabkan organisme lainnya tergantung pada oksigen seperti ikan mati. Konsentrasi nitrat yang lebih tinggi dapat dikaitkan dengan penggunaan pupuk di taman dan rumput. .

Amonia digunakan pada pupuk baik sebagai senyawa itu sendiri atau sebagai garam amonium seperti sulfat dan nitrat ( EPA , 2002) . Karena amonia merupakan produk dekomposisi dari urea dan protein , ditemukan dalam air limbah domestik. Kehidupan dalam air dan ikan juga berkontribusi terhadap kadar amonia di sungai dan kolam. Tingkat amonia yang mungkin disebabkan oleh pupuk yang digunakan di kebun sayur atau yang digunakan pada rumput .

Curah hujan dapat menyebabkan jumlah fosfat mengalir dari tanah pertanian ke saluran air terdekat. Fosfat akan merangsang pertumbuhan plankton dan tanaman air, yang merupakan makanan bagi ikan. Hal ini dapat menyebabkan peningkatan populasi ikan dan meningkatkan kualitas air secara keseluruhan . Namun kelebihan fosfat yang memasuki perairan dapat menyebabkan eutrofikasi . Rumput dan pupuk tanaman sering terlibat sebagai sumber utama fosfat dalam lingkungan . Fosfat Soilbound berkontribusi terhadap polusi hanya bila terjadi erosi tanah . Masalah muncul ketika pupuk menyebarluaskan atau tumpah ke permukaan keras seperti jalan, jalan masuk dan trotoar . Di sini , fosfat mengalir dengan hujan melalui badai yang mengalir ke danau dan sungai . Demikian juga , potongan rumput dan dedaunan yang jatuh di permukaan keras melepaskan fosfor mereka ke sumber-sumber air . Penelitian menunjukkan bahwa 80 persen dari fosfor dari perkotaan berasal dari rumput dan daun yang berakhir di selokan jalan ( EPA , 2002; Miller , 2001 ) . Sementara potongan rumput beberapa dipangkas ke jalan terlihat salah , secara kolektif mereka memiliki dampak yang besar pada kualitas air kita . konsentrasi yang lebih tinggi adalah mungkin karena pupuk yang digunakan dalam kebun sayuran , taman bunga dan rumput . Meningkatnya penggunaan pupuk pada rumput  mempengaruhi kualitas air dalam sistem hidrologi perkotaan . Meskipun banyak faktor yang dapat berkontribusi terhadap peningkatan konsentrasi nitrat , amonia , dan fosfat di permukaan air , penelitian ini menunjukkan korelasi antara konsentrasi dan pemanfaatan lahan , yaitu , rumah dengan rumput / taman dan taman . studi lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengidentifikasi jenis penggunaan lahan yang signifikan secara statistik berkontribusi terhadap perubahan yang signifikan dalam kualitas air .

Sumber:

Chowdhury, S., Ganesh, K., 2006. The impact of landuse on Surface water quality in queenscounty,                       new york.  Journal of environmental hydrology 14, 15.

Deri, Emiyarti, Afu, Alirman L., 2013. Kadar logam berat timbal (Pb) pada akar mangrove Avicennia                    marina di perairan teluk kendari.  Jurnal Mina Laut Indonesia Volume 01 No.01, 38-48.

Read More

Kadar Logam Berat Timbal (Pb) pada Akar Mangrove Avicennia marina di Perairan Teluk Kendari

Kadar Logam Berat Timbal (Pb) pada Akar Mangrove Avicennia marina di Perairan Teluk Kendari

  

 Perairan pesisir merupakan salah satu dari lingkungan perairan yang banyak mendapat pengaruh dari buangan limbah, baik yang berasal dari daratan maupun di laut lepas. Semakin tinggi aktivitas yang terjadi disekitar perairan baik di darat maupun areal pantainya maka kadar logam berat dapat meningkat pula. Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia serta merupakan unsur logam berat yang tidak dapat terurai oleh proses alam (Zhang., et al, 2007). Pb yang masuk ke dalam badan perairan merupakan dampak dari aktivitas kehidupan manusia. Diantaranya adalah air buangan (limbah) dari industri yang berkaitan dengan Pb.

Mangrove merupakan salah satu ekosistem pesisir yang mempunyai peranan penting di estuari. Panjaitan (2009), mengemukakan bahwa mangrove memiliki kemampuan dalam menyerap bahan-bahan organik dan non organik dari lingkungannya kedalam tubuh melalui membran sel. Proses ini merupakan bentuk adaptasi mangrove terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim. Amin (2001), menambahkan melalui akarnya, vegetasi ini dapat menyerap logam-logam berat yang terdapat pada sedimen maupun kolom air.

Pengambilan sampel air adalah untuk mengukur kualitas air berupa suhu, salinitas dan pH. Pengukuran dan pengamatan dilakukan secara langsung dengan melakukan 3 kali ulangan pada setiap stasiun pengamatan. Satu diantara beberapa spesies mangrove yang memiliki kemampuan menyerap logam berat adalah Api-api (Avicennia marina). Rohmawati (2007), mengemukakan bahwa pohon A. marina memiliki upaya penanggulangan materi toksik lain diantaranya dengan melemahkan efek racun melalui pengenceran (dilusi), yaitu dengan menyimpan banyak air untuk mengencerkan konsentrasi logam berat dalam jaringan tubuhnya sehingga mengurangi toksisitas logam tersebut. Kadar logam berat Timbal (Pb) pada akar dapat diketahui dengan mengambil sampel akar mangrove A. marina dengan ukuran diameter batang berkisar 25-30 cm, tinggi berkisar 3-5 m. Sampel akar yang diambil dari 3 titik pengambilan dikeringkan selama beberapa minggu untuk menghilangkan kadar airnya. Kemudian sampel akar dihaluskan dengan menggunakan blender, sedangkan untuk air dapat langsung dianalisis. Sampel akar ditimbang sebanyak 5 gr kemudian dimasukkan ke dalam tanur pada suhu 450-5000C (pengabuan) selama ± 1 jam. Setelah proses pengabuan selesai selanjutnya sampel akar tersebut dilarutkan dengan menambahkan 10 ml HNO3. Kemudian ditambahkan akuades sampai volume menjadi 50 ml. Larutan tersebut dipanaskan dengan hot plate sampai mendidih dan volume berkurang 30 ml. Bila belum terjadi kabut ulangi penambahan HNO3 sebanyak 20 ml pada larutan tersebut, kemudian dipanaskan kembali hingga terjadi kabut. Setelah terjadi kabut tambahkan kembali larutan dengan akuades sehingga volume sampel menjadi 50 ml, lalu diendapkan.

Larutan yang telah diendapakan disaring fasa airnya dengan kertas saring. Larutan yang diperoleh siap dianalisis dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometric). Untuk mengetahui kadar logam berat Timbal (Pb) pada air dapat diketahui dengan mengambil air dengan menggunakan botol sampel, dari setiap stasiun pengamatan dengan 3 kali ulangan. Sampel air laut di ukur 100 ml, kemudian di tambahkan 10 ml HNO3 pekat. Panaskan dalam hot plate sampai volume berkurang 30 ml. Tambahkan kembali larutan dengan akuades sampai volume menjadi 100 ml, kemudian di endapkan. Larutan yang telah diendapkan disaring frasa airnya dengan kertas saring. Larutan yang diperoleh siap dianalisis dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometric).

Logam Timbal (Pb) ditimbang sebanyak 1 g. Kemudian dilarutkan dengan akuades dalam labu takar 1000 ml. Larutan tersebut mengandung 1000 ppm yang dinamakan larutan induk. Sebanyak 10 ml dari larutan induk dipipet lalu dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml kemudian ditambahkan akuades sampai garis tanda akhir. Larutan yang diperoleh mengandung kosentrasi 100 ppm. Dari larutan 100 ppm. Dari larutan 100 ppm dipipet sebanyak 10 ml lalu dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml kemudian ditambahkan akuades sampai garis tanda akhir untuk mendapatkan larutan dengan kosentrasi 10 ppm. Dibuat larutan dengan kosentrasi 10 ppm sebanyak 5 ulangan untuk mempermudah larutan standar berikutnya. Untuk mendapatkan larutan standar dengan kosentrasi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; dan 1 ppm, berturut-turut di pipet sebanyak 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml dan 10 ml dari larutan 10 ppm lalu masing-masing dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml kamudian ditambahkan akuades sampai garis tanda akhir. Alat AAS diset terlebih dahulu, kemudian dikaliberasikan dengan kurva standar dari logam Pb dengan kosentrasi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; dan 1 ppm. Diukur absorbansi atau kosentrasi masing-masing sampel.

                      Analisis Data Untuk mengetahui kosentrasi logam berat yang sebenarnya digunakan rumus Hutagalung dan Permana (1994) pada persamaan (1) berikut: K.sebenarnya=K AAS x V.p W.s

Dimana : K. sebenarnya = Konsentrasi sebenarnya (mg/kg)

K AAS = Konsentrasi Atomic Absorption Spectrophotometric (mg/L)

V.p = Volume pelarut (L)

W.s = Berat Sampel (mg)

                      Data yang diperoleh dari hasil perhitungan selanjutnya dianalisis dengan menggunakan analisis deskriptif. Analisis deskriptif digunakan untuk menjelaskan atau menggambarkan kadar logam berat Timbal (Pb) pada akar mangrove A. marina.

Read More