Model 3D Sebaran Salinitas di Perairan Sisi Timur Teluk Jakarta

Abstract

Perairan sisi timur Teluk Jakarta merupakan perairan dangkal yang memperoleh masukan air tawar dari beberapa sungai, dua diantaranya merupakan sungai dengan debit rata-rata tertinggi di Teluk Jakarta. Proses pencampuran massa air tawar dengan massa air laut di wilayah pesisir dapat mengakibatkan perubahan nilai salinitas. Analisis sebaran salinitas dapat digunakan sebagai indikator proses dinamika massa air di suatu perairan. Dinamika air yang terjadi di perairan sisi timur Teluk Jakarta sangat dipengaruhi oleh Angin Muson dan pasang surut (pasut). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pola sebaran salinitas di perairan sisi timur Teluk Jakarta pada 4 musim melalui model hidrodinamika 3 dimensi yang didasarkan pada hipotesa bahwa sebaran salinitas dipengaruhi oleh masukan air tawar, pasang surut dan angin. Model numerik 3 dimensi DHI MIKE 3 Flow Model FM digunakan untuk mengkaji sebaran salinitas di perairan sisi timur Teluk Jakarta. Simulasi model salinitas dilakukan pada empat musim, yaitu Musim Barat, Musim Peralihan I, Musim Timur dan Musim Peralihan II. Model tersebut diverifikasi menggunakan data observasi berupa arus, pasut, suhu dan salinitas. Hasil verifikasi model menunjukkan kesesuaian dengan data hasil pengukuran di sisi timur Teluk Jakarta. Pola arus di sisi timur Teluk Jakarta berdasarkan hasil model hidrodinamika bergerak ke arah utara (Musim Barat dan Musim Peralihan II) dan barat (Musim Peralihan I dan Musim Timur) mengikuti pola pergantian musim, dengan kecepatan berkisar antara <0,01 sampai 0,26 m/s. Kecepatan arus akan semakin kuat pada saat arah angin bersesuaian dengan kondisi muka laut, yaitu pada saat pasang di Musim Timur (kecepatan rata-rata 0.05 m/s) dan pada saat surut di Musim Peralihan II (kecepatan rata-rata 0.10 m/s). Hasil simulasi model salinitas menunjukkan bahwa variasi kecepatan angin, pasut, debit sungai dan curah hujan setiap musimnya merupakan faktor penting dalam mengontrol sebaran salinitas di sisi timur Teluk Jakarta. Pada saat debit sungai dan curah hujan meningkat disertai tingginya kecepatan angin (Musim Barat), pola sebaran massa air bersalinitas rendah (isohaline 28 psu) menyebar luas ke arah laut hingga jarak 4.8 km dari garis pantai pada lapisan permukaan. Sementara itu, pada Musim Timur saat debit sungai dan curah hujan menurun, serta rendahnya kecepatan angin, jarak sebaran massa air bersalinitas rendah di lapisan permukaan berkurang (3.0 km dari garis pantai). Sebaran massa air bersalinitas rendah ini dapat menyebar lebih luas ke arah laut pada saat kondisi surut. Hal ini dikarenakan dorongan energi pasut dari laut melemah, sedangkan aliran air tawar dominan. Masukan air tawar dan pencampuran yang disebabkan oleh angin dan pasut juga memainkan peranan penting terhadap struktur vertikal salinitas di sisi timur Teluk Jakarta. Stratifikasi massa air akan meningkat dengan meningkatnya masukan air tawar, kuatnya angin serta melemahnya energi pasut (surut), dan sebaliknya. Stratifikasi massa air (isohaline 1–28 psu) di Musim Barat dan Musim Peralihan I terbentuk pada lapisan permukaan hingga kolom perairan (stratifikasi tinggi) baik pada kondisi pasang maupun surut, masing-masing mencapai ketebalan 4.4 m (pasang) dan 6.2 m (surut) pada Musim Barat serta 2.2 m (pasang) dan 4.2 m (surut) pada Musim Peralihan I. Sementara itu, stratifikasi massa air (isohaline 1–28 psu) di Musim Timur dan Musim Peralihan II pada saat surut terbentuk pada lapisan permukaan hingga kolom perairan (masing-masing mencapai ketebalan 2.1 m dan 2.0 m), sedangkan pada saat pasang stratifikasi yang terbentuk lebih dangkal (hanya di lapisan permukaan), masing-masing mencapai ketebalan 1.0 m dan 0.7 m.

The Eastern Part of Jakarta Bay is shallow water which obtains freshwater inflow from several rivers, two of them are rivers with the highest annual averaged discharges in Jakarta Bay. The process of mixing freshwater mass with seawater mass in the coastal region can changes salinity values. Analysis of salinity dispersion can be used as an indicator of the process of dynamics water mass. In these waters, dynamics of water that occur is determined by combination of monsoon winds and tidal forcing. This study aims to analyze salinity dispersion in the Eastern Part of Jakarta Bay are carried out in different seasons through a three-dimensional hydrodynamic model, with assumption that salinity dispersion occurring is by freshwater inflow, tidal forcing and wind. A three-dimensional numerical model DHI MIKE 3 Flow Model FM, is employed to salinity dispersion model in the Eastern Part of Jakarta Bay. Model simulation are carried out in different seasons, there are northwest monsoon, southeast monsoon and transition monsoon. Model was calibrated and verified using observational data including tidal, current, temperature and salinity. The modeled results are in reasonable agreement with observational data in the Eastern Part of Jakarta Bay. Current pattern in the Eastern Part of Jakarta Bay based on the results of the hydrodynamic model moves to the north (northwest monsoon and transition monsoon II) and to the west (transition monsoon I and southeast monsoon) following seasons, with speeds ranging from <0.01 to 0.26 m/s. The current speed will be stronger when the wind direction matches the water level positions, namely at the flood period on the southeast monsoon (0.05 m/s) and ebb period on the transition monsoon II (0.10 m/s). The result shows that the seasonal variation of wind speed, tide, river discharge and precipitation are important factor controlling the salinity distribution in the Eastern Part of Jakarta Bay. When the river discharge and precipitation are increased and strong wind speeds (northwest monsoon), distribution of low salinity water (isohaline 28 psu) widespread seaward to a distance of 4.8 km from the shoreline in the surface layer. Otherwise, when the river discharge and precipitation are decreased and week wind speeds (southeast monsoon), the distribution distance of the low salinity water mass in the surface layer is reduced (3.0 km from the shoreline). The distribution of this low salinity water mass can spread wider towards the sea at ebb period. This is because the tidal energy impulse from the sea is weak, while the flow of fresh water is dominant. Freshwater inflow and mixing caused by wind and tides also play an important role in the vertical structure of salinity in the Eastern Part of Jakarta Bay. Water mass startification will increase with increasing freshwater inflow, strong winds and ebb period. Water mass startification (isohaline 1–28 psu) on the northwest monsoon and transition monsoon I was formed on the surface layer to the water column (high stratification) both at flood and ebb period, each reaching a thickness of 4.4 m (flood) and 6.2 m (ebb) on the northwest monsoon and 2.2 m (flood) and 4.2 m (ebb) on the transition monsoon I. Meanwhile, water mass stratification (isohaline 1–28 psu) on the southeast monsoon and transition monsoon II at ebb period forms on the surface layer to the water column (reaching a thickness of 2.1 m and 2.0 m, respectively), while at flood period the stratification is formed shallower (only on the surface layer), reaching 1.0 m and 0.7 m thickness, respectively.