The Role of Zooplankton in Nutrient Dynamic in Lampung Bay Using 3-Dimensional Hydrodynamic Model and Biogeochemical Model

Abstract

This research is conducted by developing an ecosystem model in order to understand and quantify the role of zooplankton in aquatic ecosystem nutrient dynamic. The hydrodynamic simulation is executed using Estuarine Lake and Coastal Model (ELCOM) and the biogeochemical model using Computational Ecosystem Dynamic Model (CAEDYM) developed by Center for Water Research University of Western Australia (CWR-UWA). Horizontally, the distribution pattern of simulated ecosystem variables correlate well with with the observed data. The concentration ammonium, nitrate, phosphorous, total organic carbon and chlorophyll-a are higher in the inner part of bay and decrease gradually toward the outer part. Vertically, the distribution of NH4 and total organic carbon are higher at the bottom, while NO3, PO4, and chlorophyll- a are higher at the surface. Zooplankton biomass has lower concentration at inner part and tend to be higher at surface.The result of simulated total carbon agrees with the observed data, but simulated total biomass is lower than observed. Zooplankton biomass is represented in average approximately 30% of total carbon biomass. Carbon flux from phytoplankton grazing by zooplankton is about 51 - 76% of monthly carbon assimilated in primary productivity, while Particulate Organic Carbon (POC) grazing by zooplankton has an average of 4%. Carbon flux assimilated from zooplankton to POC pool ranged between 6 – 12% toward carbon assimilated from primary productivity. Average of phosphorous flux through remineralisation process of zooplankton excretion is 20.52%. Role of zooplankton in flux nitrogen through excretion ranges between 7.1 – 30.34% of the total uptake phytoplankton.

Penelitian ini dilatarbelakangi permasalahan bagaimana peran zooplankton dan seberapa besar peran zooplankton dalam dinamika nutrien, oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk menganalisi dan mengkuantifikasi peran zooplankton dalam dinamika nutrien di ekosistem perairan. Simulasi model hidrodinamika dan model ekosistem di perairan Teluk Lampung dilakukan pada posisi 5.4007 - 5.7738 LS dan 105.1354-105.6210 BT. Simulasi hidrodinamik menggunakan Estuarine Lake and Coastal Model (ELCOM) dan model ekosistem menggunakan (Computational Aquatic Ecosystem Dynamic Model (CAEDYM) yang dikembangkan oleh Center for Water Research-University of Western Australia (CWR-UWA). Untuk dapat menyatakan hasil simulasi berhasil baik atau dapat diterima dilakukan dengan membandingkan data lapangan dan data hasil simulasi dengan melakukan uji kecocokan dengan pendekatan normalisasi kesalahan mutlak dirata-ratakan (NMAE). Analisis sensitivitas dilakukan pada parameter dalam model CAEDYM yang diasumsikan memiliki peran penting dalam perubahan variabel dengan menambahkan nilai masing-masing 10% dari nilai standar. Hasil simulasi pola sirkulasi arus di Teluk Lampung pada saat pasang purnama menunjukkan bahwa pada kondisi pasang tertinggi arus dominan bergerak dari arah selatan menuju utara atau arus bergerak masuk dari mulut teluk menuju ke kepala teluk. Sebaliknya pada saat kondisi surut terendah arus cenderung bergerak dari utara ke selatan atau keluar dari teluk. Pola sebaran horisontal temperatur memiliki kisaran yang relatif homogen, dan terjadi adanya peningkatan temperatur mulai bulan Mei hingga Agustus. Pola sebaran horisontal salinitas hasil simulasi menunjukkan adanya perubahan atau gradien salinitas antara bagian dalam teluk dan bagian luar teluk yang dipengaruhi oleh adanya asupan air tawar yang bermuara dari kedua sungai yang ada di kepala teluk. Hasil verifikasi data meteorologi secara umum menunjukkan bahwa nilai data hasil pengamatan menunjukan kisaran yang relatif lebih besar dibandingkan dengan data masukan model. Hasil validasi parameter fisik yang meliputi parameter temperatur dan salinitas menunjukkan bahwa profil menegak suhu memiliki kesamaan dengan nilai hasil simulasi yang cenderung lebih rendah. Korelasi antara hasil simulasi dan hasil observasi untuk temperatur menunjukan adanya kaitan yang cukup erat, hal ini dapat dilihat dari nilai korelasi tiap stasiun yang berkisar antara 0.8724 - 0.8943, korelasi antara hasil simulasi dan hasil observasi untuk salinitas untuk tiap stasiun berkisar antara 0.8997 - 0.9458. Hasil validasi elevasi pasang surut hasil simulasi mempuyai kemiripan dengan pola elevasi hasil pengamatan. Tingkat keakuratan kedua data yang divalidasi diperoleh hasil nilai Standart Error 0.004 dan nilai Root Mean Square Error 0.099.