## ANALISIS KONDISI GELOMBANG DI SEKITAR PULAU TARAKAN
Aditia Rojali 1,2 , Jantiara Eka Nandiasa 2
rojali129@gmail.com, jantiaraekan@gmail.com

## Abstract
Wave model simulation was carried out at Tarakan Island coastal area as the basis for the assessment of coastal vulnerability.  Model  input  had  been  derived  from  wind  data  for  11  years  since  1999  until  2009.  Wind  data  were statistically calculated using the wave equation SMB (Sverdrup, Munk, Bretschneider), therefore, the data obtained in deep water point was functioned as the forcing factor in the wave numerical model boundary. Wave numerical model provides realistic pattern of refraction and wave energy dissipation where the maximum wave conditions in the waters of the Tarakan Island is relatively safe because it features a sloping bathymetry which dissipate offshore wave energy.
Key words: model, spectral, waves, nearshore

## Abstrak
Simulasi model gelombang dilakukan di perairan Pulau Tarakan sebagai dasar penilaian kerentanan pesisir. Input model didapat dari data angin selama 11 tahun yaitu tahun 2000 sampai dengan 2010. Data gelombang dihitung secara statistik menggunakan persamaan SMB (Sverdrup, Munk, Bretschneider) sehingga didapat data gelombang di perairan dalam  sebagai  faktor  penggerak  gelombang  di  batas  model.  Model  gelombang  memberikan  gambaran  yang  cukup realistis  pada  pola  refraksi  dan  disipasi  energi  gelombang  dimana  pada  kondisi  gelombang  maksimum  di  perairan Pulau Tarakan relatif aman karena fitur batimetri yang landai mendisipasi energi gelombang yang datang dari arah laut lepas.
Kata kunci: model, spektrum, gelombang, pantai.

## I. PENDAHULUAN
Pulau  Tarakan  adalah  sebuah  pulau  kecil dimana  merupakan  daerah  pesisir  yang  sangat rentan terkena beberapa bahaya akibat perubahan  iklim  global.  Pulau  Tarakan  secara geografis  terletak  di  3°  19'-3°  20'  LU  and  117° 34'-117° 38' BT dimana di sebelah utara dibatasi oleh Pulau Bunyu, di sebelah timur dibatasi oleh Pulau  Sulawesi  dan  Pulau  Bunyu,  di  sebelah selatan  dibaasi  oleh  Tanjung  Palas,  dan  di sebelah  barat  dibatasi  oleh  Pulau  Kalimantan (Gambar  1).  Gambar  1  menunjukan  peta  lokasi Pulau  tarakan  dan  pulau  -  pulau  sekitarnya. Pulau Tarakan juga merupakan contoh area yang rentan  terhadap  perubahan  iklim  karena  status administrasi  sebagai  kota  yang  memiliki penduduk  cukup  padat  dan  kegiatan  ekonomi yang  tinggi.  Sebagai  akibatnya,  akan  ada beberapa kebutuhan untuk menilai tingkat risiko di sepanjang wilayah pesisir kota Tarakan dalam rangka  untuk  memiliki  pemahaman  yang komprehensif  tentang  bagaimana  perubahan iklim  mempengaruhi  daerah  ini  dan  menjadi bahan  studi  selanjutnya  untuk  bagaimana merancang  beberapa  strategi  untuk  beradaptasi dari dampak perubahan iklim, terutama pengaruh  terhadap  gaya  –  gaya  atau forcings dari arah laut.
Gambar 1 Lokasi Pulau Tarakan ( Google Map )
Sebelum  menganalisis  lebih  jauh  maka kondisi  eksisting  dari  perairan  dekat  pantai  di sekitar  Pulau  Tarakan  penting  untuk  dikaji, diantaranya  adalah  kondisi  gelombang  yang menjalar  dari  perairian  dalam  sampai  dengan daerah  yang  dekat  dengan  pantai,  dimana  proses ini  merupakan  parameter  penting  dalam  studi yang lebih lanjut seperti proses
perubahanmorfologi pantai, abrasi dan sedimentasi,  dan  juga  kenaikan  muka  air  laut. Dengan  demikian  perlu  di  identifikasi  segmen pantai  yang  rawan  mengalami  deposisi  atau sedimentasi. Hal ini sangat penting dimana posisi pantai  akan  menentukan  hasil  proyeksi  kenaikan muka air laut.

## II. TINJAUAN PENELITIAN
Prediksi  gelombang  umum  dilakukan  untuk keperluan  studi  baik  di  pesisir  maupun  lepas pantai,  baik  untuk  keperluan  desain  teknik  juga kajian  kerentanan  pesisir.  Dalam  melakukan prediksi  metode  yang  paling  umum  digunakan salah satu nya adalah dengan perhitungan formula empiris  seperti  Sverdrup,  Munk,  Betschneider atau  yang  biasa  disebut  metode  SMB  yang dijelaskan dalam Sverdrup dan Munk (1947) dan direvisi oleh Betschneider (1952).
Penggunaan persamaan empiris seperti SMB dikenal cukup valid untuk perairan dalam, namun untuk  perairan  dangkal  sampai  menengah  lebih sesuai  untuk  mengunakan  model  numerik  yang bersifat  dinamis  karena  proses  yang  kompleks terjadi  di  perairan  dangkal  seperti  refraksi, difraksi  dan  disipasi  oleh  gesekan  dasar.  Salah satu  model  yang  telah  digunakan  secara  luas adalah model SWAN ( Simulating Waves
Nearshore ) merupakan model spektral gelombang generasi  ketiga  yang  telah  digunakan  secara  luas untuk  mengestimasi  parameter  gelombang  di wilayah perairan sekitar pantai, danau dan estuari dari  masukan  data  angin  dan  kondisi  batimetri. Model ini menggunakan
persamaan keseimbangan  gerak  gelombang  untuk  proses pembangkitan,  disipasi  dan  interaksi  nonlinier antar gelombang pada perairan dangkal, menengah  dan  dalam  (Booij  dkk.  1999  dan Holthuijsen 2004).
Caliskan  dan  Levinson  (2008)  telah  berhasil menggunakan  model  SWAN  di  teluk  dengan bentuk memanjang untuk menganalisis transformasi  gelombang  yang  terjadi  dari  laut lepas  ke  dalam  teluk.  Sedangkan  Rojali  (2009) telah berhasil menggunakan model SWAN untuk wilayah  perairan  selatan  Bali  sehingga  kajian mengenai  penggunaan  model  ini  di  wilayah  lain perlu dilakukan.

## III. METODOLOGI
Peramalan gelombang laut di perairan Pulau Tarakan  dilakukan  dengan  menggunakan  data dari NCEP wind data set reanalysis gauss 10 m (Kanamitsu  dkk.  2002).  Pada  lokasi  studi peramalan  gelombang  yang  dibangkitkan  oleh
angin yang berasal dari laut dengan sistem fetch terbatas bila terdapat pulau yang merintanginya. Teknik  peramalan  ini  menggunakan  data  angin waktu  lampau  untuk  meramalkan  waktu  yang akan  datang  ( hindcasting  method ).  Metode hindcasting ini dikenal sebagai metoda Svedrup, Munk dan Bretschneider (SMB).
Nilai  statistik  gelombang  hasil  peramalan SMB  kemudian  disimulasikan  menggunakan model  SWAN  ( Simulating  Waves  Nearshore ).
Persamaan utama dari model SWAN adalah
(1)
dimana ;
N = spektrum energi gelombang x, y = arah geografis σ = komponen frekuensi gelombang θ = komponen arah gelombang
S = faktor Pembangkitan dan disipasi gelombang
Proses  penjalaran  gelombang  yang  dapat disimulasikan dalam SWAN diantaranya adalah
- penjalaran melalui ruang geografis,
- refraksi akibat variasi kedalaman dan arus,
- diffraksi,
- pendangkalan  atau shoaling akibat variasi kedalaman dan arus,
- blokade dan refleksi, dan
- transmisi melalui penghalang.
Proses  pembangkitan  dan  disipasi  yang dapat  disimulasikan  oleh  SWAN  diantaranya adalah
- pembangkitan oleh angin,
- disipasi akibat whitecapping,
- disipasi  pada  saat  pecah  gelombang akibat faktor kedalaman,
- disipasi akibat gesekan dasar, dan
- interaksi antar gelombang di perairan dalam dan dangkal.
Pada  SWAN  40.31  memiliki  beberapa keterbatasan diantaranya meliputi
a. SWAN  tidak  menghitung  arus  akibat  gaya gelombang.  Jika  relevan  arus  tersebut dapat digunakan sebagai input.
b. Difraksi pada SWAN dapat digunakan pada area  dimana  terdapat  tingginya  variasi tinggi  gelombang  sepanjang  beberapa panjang  gelombang.  Namun  SWAN menggunakan pendekatan phase-
decoupled sehingga SWAN dapat
membangun  suatu  proses  yang  sama secara  kualitatif  pada  distribusi  spasial dan  pada  perubahan  arah  gelombang. Pendekatan  ini  tidak  selalu  sesuai  untuk mensimulasikan  difraksi  di  pelabuhan atau  di  depan  penghalang  atau  dinding yang bersifat reflektif.
c. SWAN  tidak  dapat  menghitung  penjalaran gelombang  dalam  kondisi  aliran  super kritis.  Jika  hal  tersebut  terjadi  maka  di dalam  perhitungan  kecepatan  arus  akan dikurangi  sehingga  kondisi  menjadi  sub kritis.
d. Kedalaman minimal adalah 0,05 m
Sebagai  model  yang  dapat  mengestimasi parameter  gelombang  secara  realistis,  SWAN dapat  diberikan  input  yang  mewakili  kondisi fisik  suatu  daerah  kajian  seperti  kedalaman, arus,  level  muka  air  akibat  pasang  surut  dan angin  yang  kesemuanya  dapat  berupa time- series .  Parameter  keluaran  utama  dari  SWAN adalah  spektrum  energi  ataupun  densitas  energi pada  suatu  titik  atau  daerah  pengamatan sehingga dari nilai densitas energi tersebut dapat diturunkan  parameter  –  parameter  gelombang seperti  tinggi  gelombang  signifikan,  perioda gelombang  rata  –  rata,  arah  rata  –  rata gelombang  dan  panjang  gelombang.  Beberapa parameter  lain  seperti  stress  radiasi  dan wave induced  setup dapat  dihasilkan  dari  hasil simulasi menggunakan model SWAN.

## a. Data Masukan Model
Data  angin  didapat  yang  digunakan  dalam simulasi didapat dari NCEP reanalysis gauss 10 m agar mendapatkan data yang konsisten dalam jangka  waktu  yang  panjang.  Dalam  studi  ini digunakan data tahun 1999 sampai dengan 2009. Distribusi data angin tersebut diperlihatkan pada diagram  mawar  ( wind  rose )  dalam  Gambar  2 sebagai berikut.
Gambar 2 Diagram mawar angin ( wind rose ) untuk wilayah Pulau Tarakan
Sedangkan  batimetri  atau  kedalaman  laut diperlihatkan  Gambar  3.  Plot  batimetri  warna biru  menunjukkan  nilai  terdangkal  sedangkan warna  merah  menunjukkan  warna  untuk batimetri terdalam atau sekitar 70 meter.
Gambar 3 Pola batimetri dan domain model (kotak hitam)

## IV. PEMBAHASAN DAN HASIL
Hasil  Perhitungan  statistik  gelombang diperlihatkan oleh Gambar 5 dengan
menggunakan  fetch  pada  Gambar  4.  Pola waverose tahunan untuk data angin total selama 11  tahun  menunjukkan  bahwa  gelombang dominan  datang  dari  arah  timur  laut  dengan frekuensi  kejadian  mencapai  19,42%.  Diikuti dengan  dominan  kedua  dari  arah  utara  dengan frekuensi  kejadian  sebesar  17,04%.  Sedangkan tinggi gelombang masing-masing kisaran 0,2-0,6 meter  (45,58%)  dan  0,6-1,0  meter  (12,44%). Perioda  dominan  pada  kisaran  5-7  detik  dengan
frekuensi  sebesar  38,29%,  perioda  7-9  detik yang  mencapai    20,17%.  Dengan  demikian tinggi  dan  periode    gelombang  signifikan  dari peremalan  gelombang  11  tahun  untuk  lokasi perairan  sekitar  Pulau  Tarakan  adalah  tinggi gelombang  signifikan  (Hs):  0,63  meter;  tinggi gelombang  maksimum  (Hmax):  1,2  meter  dan periode  gelombang  signifikan  (Ts):  7,43  detik; periode  gelombang  maksimum  Tmax:  9  detik dengan arah dominan dari Timur Laut.
Gambar 4 Fetch gelombang perairan dalam yang digunakan dalam peramalan gelombang
Gambar 5 Diagram mawar gelombang ( waverose ) di perairan Pulau Tarakan
Hasil  simulasi  yaitu  tinggi  gelombang signifikan  dan  perioda  rata  –  rata  diuraikan menurut  kondisi  input.  Plot  kontur  tinggi gelombang  signifikan  dalam  meter  sedangkan plot  kontur  perioda  gelombang  dalam  satuan detik.  Warna  kontur  bervariasi  dari  biru  gelap yang menunjukan nilai terendah sampai ke warna merah untuk nilai tertinggi.
Gambar 6 Tinggi gelombang pada kondisi rata – rata
Gambar 7 Tinggi gelombang pada kondisi maksimum
Gambar 8 Perioda rata – rata gelombang pada kondisi rata – rata
Gambar 9 Perioda rata – rata gelombang pada kondisi maksimum
Tinggi  gelombang  pada  kondisi  rata  –  rata dan maksimum memiliki pola yang sama dengan besar  yang  berbeda.  Pada  bagian  tengah  Pulau Tarakan  terjadi  disipasi  gelombang  pada  jarak yang  cukup  jauh  sekitar  6  km  sedangkan  pada kedua  ujung  Pulau  Tarakan  yaitu  pada  ujung Utara dan Selatan terkena gelombang yang lebih besar  daripada  di  bagian  tengah.  Pola  refraksi gelombang menunjukkan bahwa terjadi pembelokan  arah  gelombang  menuju  ke  bagian tengah  Pulau  Tarakan.  Sedangkan  pola  perioda gelombang  dari  hasil  simulasi  menunjukkan konsistensi dengan pola gelombang nya.
Evaluasi  mengenai  dampak  perubahan iklim  di  Pulau  Tarakan  diperlukan  studi  lebih lanjut  dengan  mengikutsertakan  faktor  -  faktor lain  seperti  proyeksi  kenaikan  muka  air  laut, pasang  surut  dan storm  surge atau  gelombang badai.

## V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari studi ini adalah sebagai berikut:
1. Parameter  gelombang  di  perairan
Pulau Tarakan secara statistik adalah tinggi gelombang maksimum  sebesar  1,2  meter  dan periode gelombang maksimum
adalah 9 detik dengan arah dominan dari Timur Laut.
2. Perairan Pulau Tarakan cukup aman dari  serangan  gelombang  terutama pada  saat  –  saat  non  ekstrim  dan saat gelombang maksimal
disebabkan  batimetri  perairan  Pulau Tarakan yang relatif landai sehingga
energi  gelombang  terdisipasi  secara signifikan.
3. Model  gelombang  yang  digunakan dapat  mensimulasikan  fenomena refraksi di perairan dangkal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terma  kasih  sebanyak banyak nya kepada Pusat Pengembangan Wilayah Pesisir dan  Laut Institut Teknologi Bandung dan GIZ  Indonesia  atas  dukungan  data  -  data  dalam penelitian  ini  serta  kami  ucapkan  juga  atas masukan dari reviewer anonim sehingga makalah ini menjadi lebih baik.

## REFERENSI
Booij,  N.,  Ris,  R.C.,  dan  Holthuijsen,  L.H., 1999. A third-generation wave model for coastal regions, 1,  model  description  and  validation. Journal  of  Geophysical  Research  104  (C4), 7649–7666.
Bretschneider, C. 1952. Revised wave forecasting relationships . In: Proceedings of the 2nd  International  Conference  on  Coastal Engineering.  Coastal  Engineering  Research Council  of  the  COPRI  (Coasts,  Oceans,  Ports, Rivers  Institute)  of  the  American  Society  of Civil Engineers. pp. 1-5.
Caliskan,  H.,  dan  Valle-Levinson,  A.,  2008, Wind  Wave  Transformation  in  an  Elongated Bay , Elsevier Ltd.
Holthuijsen,  L.H.,  2004, SWAN  Cycle  III version 40.31 USER MANUAL , Delft University of Technology.
M.  Kanamitsu,  W.  Ebisuzaki,  J.  Woollen,  S-K Yang,  J.J.  Hnilo,  M.  Fiorino,  and  G.  L.  Potter. 1631-1643,  Nov  2002, NCEP-DOE  AMIP-II Reanalysis  (R-2) .  Bulletin  of  the  American Meteorological Society.
Rojali,  A.,  2009, Studi  Gelombang  di  Selatan Bali  Menggunakan  model  SWAN ,  Tugas  Akhir Sarjana,  Program  Studi  Oseanografi,  Institut Teknologi Bandung.
Sverdrup,  H.,  dan  Munk.,  W.  1947. Wind  sea, and  swell:  Theory  of  relation  for  forecasting . Technical  Report  601.  Hydrographic  Office, U.S. Navy.