Deteksi dan kuantifikasi hamburbalik akustik sedimen tersuspensi dan zooplankton menggunakan instrumen Acoustic Doppler Current Profiler
View/Open
Date
2019Author
Dwinovantyo, Angga
Manik, Henry Munandar
Prartono, Tri
Susilohadi
Metadata
Show full item recordAbstract
Salah satu topik yang penting dikaji dalam ilmu hidroakustik adalah
pendeteksian berbagai objek bawah air seperti sedimen tersuspensi, zooplankton,
dan objek-objek lainnya. Karakterisasi tiap objek bawah air memiliki tantangan
tersendiri khususnya pada objek yang berukuran kecil. Proses kuantifikasi sinyal
akustik untuk objek berukuran kecil tersebut dapat dilakukan menggunakan
instrumen hidroakustik frekuensi tinggi. Tujuan umum penelitian ini adalah
mendeteksi dan mengkuantifikasi nilai hamburbalik dari sedimen tersuspensi dan
zooplankton dengan instrumen Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) dan
mengidentifikasi sinyal akustik yang diperoleh dari instrumen tersebut.
Pada penelitian pendahuluan, estimasi konsentrasi sedimen tersuspensi
dilakukan di perairan Selat Lembeh menggunakan ADCP tambat frekuensi 750 kHz
dan ADCP bergerak frekuensi 307.2 kHz. Instrumen ADCP yang digunakan
memiliki frekuensi yang berbeda untuk memberikan gambaran terkait respon sinyal
suara dalam mendeteksi partikel sedimen tersuspensi di kolom perairan. Sampel air
diambil setiap kedalaman dengan rentang 1 m saat kondisi pasang dan surut
menggunakan botol van Dorn di lokasi dekat ADCP tambat diletakkan. Seluruh
sampel air dianalisis secara gravimetri di laboratorium untuk mengetahui
konsentrasi sedimen tersuspensi (mg l-1). Persamaan empiris dikembangkan dan
dievaluasi untuk konversi data akustik intensitas gema menjadi konsentrasi
sedimen tersuspensi menggunakan persamaan regresi linear sederhana. Persamaan
regresi linear diperoleh dengan cara membandingkan konsentrasi sedimen
tersuspensi dari analisis di laboratorium terhadap relative acoustic backscatter (RB)
pada tiap kedalaman. Persamaan empiris yang didapat untuk ADCP tambat
750 kHz adalah y = 0.0435*RB + 1.4639 dengan r = 0.9346 dan ADCP bergerak
307.2 kHz adalah y = 0.0202*RB + 1.6121 dengan r = 0.9226. Estimasi konsentrasi
sedimen tersuspensi dari instrumen ADCP berkisar antara 48 - 60 mg l-1.
Penelitian tahap berikutnya adalah deteksi dan kuantifikasi untuk
zooplankton. Selama ini penelitian zooplankton di Indonesia sangat bergantung
pada cara konvensional yaitu pengambilan sampel menggunakan teknik netsampling
dengan jaring. Keterbatasan ini dapat diatasi dengan mengkombinasikan
teknik net-sampling dengan teknik hidroakustik menggunakan instrumen ADCP.
Tujuan dari penelitian lanjutan ini adalah mengkuantifikasi nilai hamburbalik untuk
pengamatan keberadaan zooplankton dan tingkah lakunya, dan karakterisasi sinyal
akustik yang dihamburkan oleh individu zooplankton menggunakan model
numerik distorted wave-Born approximation (DWBA).
Nilai mean volume backscattering strength (MVBS) dari pemrosesan sinyal
akustik ADCP difilter pada rentang -100 hingga -60 dB yang mengindikasikan nilai
hamburbalik dari zooplankton dan ditemukan pada kedalaman 11.5-16 m sebagai
sound scattering layer (SSL). Nilai MVBS pada kedalaman SSL memiliki pola
turun dan naik setiap hari yang mengindikasikan tingkah laku migrasi vertikal
harian. Pada siang hari, zooplankton cenderung berada di kedalaman yang lebih
dalam yaitu 16 m, sedangkan pada malam hari zooplankton cenderung berada di
kedalaman yang lebih dangkal yaitu 11.5 m. Migrasi vertikal ke perairan yang lebih
dangkal terjadi sekitar 20 menit sebelum matahari terbenam pada pukul 17:43 dan
bergerak kembali ke perairan yang lebih dalam pada saat matahari terbit pada pukul
5:37. Data deret waktu MVBS menampilkan perbedaan dari waktu ke waktu dan
memiliki hubungan yang baik dengan siklus matahari. Hal ini berkaitan dengan
penetrasi cahaya matahari yang menembus ke dalam kolom hingga dasar perairan.
Kecepatan maksimum pergerakan vertikal ke atas dan bawah adalah 2.5 mm s-1.
Hasil pengamatan juga menunjukkan bahwa terdapat kontribusi kondisi pasang
surut harian yang mempengaruhi migrasi vertikal harian zooplankton.
Sampel zooplankton diambil dengan cara menarik plankton-net mulai dari
kedalaman 18 m hingga permukaan air. Sampel tersebut diamati menggunakan
Sedgwick-Rafter Counting Method pada stereomikroskop untuk identifikasi spesies,
ukuran, dan kelimpahan zooplankton. Oithona sp. dan Paracalanus sp. merupakan
spesies yang paling dominan di area pengamatan. Rata-rata kelimpahan Oithona
sp. adalah 1.635 ind m-3 dan kelimpahan Paracalanus sp. adalah 1.113 ind m-3.
Panjang tubuh rata-rata dari Oithona sp. dan Paracalanus sp. adalah masingmasing
0.74 mm dan 0.39 mm, dengan maksimum 1.09 mm dan 0.93 mm. Kedua
spesies zooplankton ini diduga sebagai penghambur akustik utama di daerah yang
diamati. Nilai TS teoretis tertinggi dari model DWBA untuk Oithona sp. adalah
-148.19 dB pada frekuensi 307.2 kHz dan -132.92 dB pada frekuensi 750 kHz,
sedangkan nilai TS teoretis Paracalanus sp. adalah -161.83 dB pada frekuensi
307.2 kHz dan -146.4 dB pada frekuensi 750 kHz.
Hubungan nilai MVBS dan TS teoretis pada frekuensi yang berbeda
digunakan untuk memperkirakan sumber penghambur utama di kolom air pada
daerah yang diamati. Perbedaan nilai TS teoretis pada frekuensi 750 kHz dan 307.2
kHz (ΔTS750−307.2) pada setiap zooplankton adalah 15 dB. Nilai ini berbeda dengan
perbedaan nilai MVBS pada frekuensi 750 kHz dan 307.2 kHz (ΔMVBS750−307.2)
yaitu sebesar 5.64 dB. Perbedaan nilai ΔMVBS terhadap ΔTS digunakan untuk
membuktikan bahwa sumber hamburbalik yang kuat pada kedalaman SSL berasal
dari schooling seluruh spesies zooplankton, bukan hanya berasal dari salah satu
spesies zooplankton. Jika salah satu zooplankton mendominasi kedalaman SSL,
maka ΔMVBS750–307.2 memiliki nilai yang sama dengan ΔTS750–307.2.
Permasalahan lain yang muncul adalah bagaimana membedakan sinyal
akustik dari zooplankton dengan sedimen tersuspensi. Metode kecerdasan buatan
menggunakan artificial neural network (ANN) diaplikasikan untuk klasifikasi
sinyal akustik dari sedimen tersuspensi dan zooplankton dengan memasukan input
konsentrasi sedimen tersuspensi dan kelimpahan zooplankton dengan pengaruh
pasang surut, arus, dan kecepatan vertikal. Metode ANN juga digunakan untuk
memperkirakan konsentrasi sedimen tersuspensi di kemudian hari. Penelitian ini
memberikan implikasi yang baru terhadap deteksi dan kuantifikasi sedimen
tersuspensi dan zooplankton dengan menggunakan instrumen ADCP.
Collections
- DT - Fisheries [733]