Suhu, Cahaya dan Suhu, Cahaya dan Warna LautWarna Laut

Materi Kuliah 6Materi Kuliah 6

MK Oseanografi Umum MK Oseanografi Umum (ITK221)(ITK221)

Suhu Bersama dengan salinitas dan

densitas, suhu merupakan sifat air laut yang penting dan mempengaruhi pergerakan masa air di laut

Contoh:Contoh: Penurunan suhu.Penurunan suhu. Pembentukan es, salinitas Pembentukan es, salinitas

naiknaik..

Densitas Densitas naiknaik

Penenggelaman Masa Air

Buoyancy driven circulation

Evaporation (cold winds)

CoolingPrecipitation Evaporation Precipitation

Heating

Dense water sinks

•Menyatakan hangat atau dinginnya suatu obyek•Banyak proses fisika di laut sangat dipengahi

suhu•Di dalam fisika dikenal suhu absolut dengan unit

°K (Kelvin)•Pengukuran suhu skala absolut sangat susah

dan hanya dilakukan lab.•National Standard untuk menentukan skala suhu

praktis.•Alat pengukur suhu skala praktis akan

dikalibrasi ke hasil tersebut

•Alat pengukur suhu laut: termometer platinum-resistance.

•Suhu skala absolut (T) dalam °K berhubungan dengan suhu skala praktis (t) dalam °Celsius (°C) adalah:

t [oC] = T [oK] - 273.15

SUHU

Sumber Panas: radiasi surya

Radiasi surya (radiasi utama: ultraviolet, sinar tampak dan infra red).

30 %30 % radiasi dipantulkan kembali ke radiasi dipantulkan kembali ke angkasa oleh awan dan partikel debu,angkasa oleh awan dan partikel debu,

70 %70 % menembus atmosfer: menembus atmosfer: 17 % dipantulkan kembali ke atmosfer.17 % dipantulkan kembali ke atmosfer. 23 % mencapai bumi sebagai hamburan 23 % mencapai bumi sebagai hamburan

cahayacahaya 30 % langsung mencapai permukaan 30 % langsung mencapai permukaan

bumi dikenal ‘insolation’.bumi dikenal ‘insolation’.

Neraca Radiasi Surya (Radiative Budget)

Radiasi Surya

Jumlah radiasi bergantung: Posisi bumi terhadap matahari Posisi lintang dan musim

Seasonal Heating

Ini yang menyebabkan terjadinya variasi musiman suhu di laut (lihat animasi)

Differential HeatingFrom Equator to Poles

Bahang yang diterima: berlebih

Bahang yang dilepas: berlebih

Bahang yang dilepas: berlebih

Sebaran Mendatar Suhu Permukaan

Temperature

Salinity

The density of surface water is controlled by temperature and salinity.

Sebaran mendatar suhu dan salinitas permukaan laut

1. Variasi suhu permukaan laut (SPL) pada arah meridional (utara-selatan):• kisaran suhu -2°C sampai 35°C• SPL tinggi di wilayah equator; rendah di wilayah kutub• Perbedaan keseimbangan bahang: heat gain di daerah ekuator (terhangat) dan heat loss di daerah kutub (terdingin)

2. Variasi SPL pada arah zonal (timur-barat):• Massa air cenderung lebih hangat di sisi barat dari timur• Hal ini terkait dengan pola sirkulasi samudera• Anomali SPL umumnya kecil <1.5oC, tapi di Equator Pacific 3oC• Kisaran SPL tertinggi terjadi di lintang sedang, terutama sisi barat, karena udara dingin bertiup dari daratan pada musim dingin shg laut menjadi dingin• Wilayah tropis, variasi suhu umumnya < 2oC.

Sebaran suhu secara menegak

Sebaran Suhu menurut kedalaman bergantung: Total energi panas yang diterima Kecerahan/kekeruhan Konduksi Turbulensi

hightemperatesubtropical

asalod

Profil menegak (1)

Untuk daerah tropis dan lintang sedang, terbentuk tiga lapisan: (mixed layer, thermoklin, deep layer); kutub tidak

Mixed surface layer (lap tercampur): suhu hampir sama dengan SPL. < 0.01 °C/m

Lapisan tipis: percampuran oleh angin dan intensitas gelombang pecah.

Kedalamannya berubah dari hari ke hari atau musim ke musim, tetapi berkisar antara 10–200 m

Profil menegak (2)

Di lintang sedang : paling tipis akhir musim panas: angin lemah dan pemanasan maksimal. Kadang2, ketebalan hanya beberapa meter

Pada musim gugur: angin kuat, mixed layer menebal hanya sedikit bahang hilang.

Pada musim dingin: bahang hilang dan mixed layer terus bertambah tebal sampai akhir musim.

Pada musim spring, angin melemah, pemanasan menaik dan mixed layer baru terbentuk.

Termoklin MusimanTERMOKLIN: lapisan dimana terjadi penurunan

suhu secara drastis (>0.1°C/m) dengan bertambahnya kedalaman

Termoklin

Suhu menurun tajam dengan bertambahnya kedalaman; lebih dari 0.1 °C/m

Laju penurunan suhu maksimum terjadi di lapisan termoklin ini

Thermoklin tidak terbentuk di lintang tinggi

Lintang sedang: batas atas lapisan termoklin bervariasi terhadap musim Termoklin musiman (seasonal thermocline).

Dapat terjadi (step-like structure thermocline)

Termoklin permanen terjadi di bawah termoklin musiman (1500–2000 m)

Termoklin (lanjutan)

Lintang tinggi, air yang lebih dingin dan lebih tawar diatas termoklin permanen

Lintang sedang (10o - 40o), salinitas di lapisan mixed layer cenderung lebih tinggi dari pada di lapisan termoklin. Hal ini karena penguapan yang kuat

Di lintang tinggi, salinitas di lapisan mixed layer lebih tawar karena curah hujan yang tinggi dan pencairan es

Pada sebagian daerah tropis: seperti kolam air hangat (warm pool) di barat tropis Pasifik, hujan juga menghasilkan mixed layer yang tipis

Sebaran Suhu Kedalaman

Thermoklin:

Timur Halmahera (Pasifik) Laut Banda

CTD Plot

Sebaran Melintang Suhu

Transfer panas

Konduksi dan konveksi Efek evaporasi (besar; melalui transfer

air) Tegangan permukaan mempengaruhi

transfer air (hilangnya panas)

Konduksi dan konveksi

Konduksi merupakan hilangnya panas dari permukaan laut ke udara, karena suhu permukaan lebih hangat dari udara di atasnya.

Konveksi merupakan gerakan udara hangat di atas air permukaan.

Jika tidak ada konveksi, maka budget panas yang hilang karena konduksi menjadi tidak penting (sangat kecil).

Efek evaporasi

Evaporasi merupakan transfer air ke atmosfer.

Evaporasi: mekanisme utama panas hilang dari air muka laut.

Laju transfer panas = kalor uap x laju evaporasi(J hr-1) (J kg-1) (kg hr-1)

Tegangan permukaan

Tegangan permukaan air laut lebih rendah dari air tawar, sehingga mudah pecah membentuk buih jika terganggu gelombang.

Gelembung buih yang pecah dapat mentransfer air ke atmosfer, bersamaan dengan garam, gas dan partikel

Transfer Panas

Mekanisme Transfer bahang di batas laut-udara

Cahaya & Warna Laut

Spektrum Cahaya matahari

Cahaya dan Warna Laut

Transmisi Cahaya di Laut

Warna Laut

Komponen Cahaya di Laut

Sekitar 65 % cahaya tampak (visible light) diserap di kedalaman 1 m di bawah permukaan laut.

Gelombang panjang (merah, kuning) lebih mudah terabsorpsi dibandingkan dengan gelombang pendek (hijau, biru).

Sifat selektif air ini, bersamaan dengan penghamburan cahaya menyebabkan warna biru di laut.

Pada perairan jernih, spektrum cahaya tampak biru mendominasi (paling sedikit diabsorpsi dan paling banyak di scatter (hamburkan) laut warna biru

Warna Perairan Pantai

Perairan pantai mengandung partikel tersuspensi (organik dan anorganik).

Cahaya tidak mampu menetrasi kekeruhan lebih 1 m dari permukaan.

Warna perairan dominan hijau dan kuning karena partikel tersuspensi mencerminkan pada panjang gelombang tersebut

Warna biru dominan di lepas pantai

Warna kuning/coklat dominan di tepi pantai

Indek warna indikasi transparansi dan klasifikasi aktivitas biologi.

Skala pembanding warna laut: skala Forel-Ule

Stratifikasi Cahaya di Laut Photic zone (lapisan permukaan banyak

cahaya, wilayah fotosintetik bagi organisme autotrophic).

Aphotic zone (lapisan-dalam kurang cahaya, organisme autotrophic tidak dapat hidup, beberapa komunitas organisme heterotrophic mendiami di kedalaman tersebut).