Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri
SOFWATILLAHI, MULIATI, YATI 2
1 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional
2 Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional Email : so4bimbim@gmail.com

## ABSTRAK
Perhitungan  besaran  peramalan  gelombang  dapat  dilakukan  dengan  berbagai macam  metode.  Namun,  semua  metode  peramalan  gelombang  menggunakan parameter yang sama, yakni kecepatan (W), durasi (t) dan jarak seret (fetch). Hasil perhitungan  peramalan  gelombang  divalidasi  dengan  data  hasil  pengukuran  atau data  hasil  satelit  altrimetri.  Metode  Shore  Protectfon  Manual  (SPM)  berlaku  untuk mengolah  data  yang  fetch  terbatas  maupun  data  dengan  durasi  yang  terbatas Metode  Groen  Derrestein  (GD)  meru,aakan  perhitungan  peramalan  gelombang dengan  menggunakan  graft.  Kedua  metode  tersebut  menghasilkan  data  tinggi gelombang  dan  periode  gelombang  di  perairan  dalam.  Berdasarkan  hasil  analisis dengan  menggunakan  metode  SPM  dan  GD  dl  Merak  (Banten),  tinggi  gelombang dominan  adalah  0,0  -  0,6m,  sedangkan  berdasarkan  hasil  data  satelit,  tinggi gelombang dominan adalah 0,9 - 1,2m , Faktor koreksi dengan metode SPM adalah 4,37  dan  Faktor  koreksi  dengan metode  GD  adalah 4,  00.  Berdasarkan  dari faktor koreksi, maka metode GD lebih sesuai untuk digunakan pada lokasi studi.
Kata kunci : peramalan, gelombang, SPM, Groen-Dorrestein, altimetri

## ABSTRACT
Forecasting  waves  can  be  done  by  various  methods  However,  all  the  methods  of forecasting using the same parameters, which is speed (W), duration (t) and fetch. The  wave  forecasting  calculation  results  are  validated  with  measurement  data  or satellite altimetry data. Shore Protection Manual (SPM) method applies to situations where the data limited fetch or limited duration. Groen Dorrestein (GD) method is a wave  forecasting  calculations  by  using  charts  Both  methods  produce  the  wave height  and  wave  period  in  the  deep  waters:  Based  on  the  results  of  analysis  by using SPM and GD in  Merak  (Banten),  the  dominant  wave  height  is  0,  0  -  0,  6m. While  biased  on  satellite  data,  the  dominant  wave  height  is  0.9  -  1.2m.  The correction factor is 4.37 SPM method and correction factor by Me method of GD is 4.00.  Based  on  correction  factor,  the  GD  method  is  more  suitable  for  use  in  the study area.
Keywords. , forecasting, waves, SPM, Groen-Dorrestein, altimetry

## 1. PENDAHULUAN
Komposisi pantai dan pembentukan gelombang tergantung pada gelombang laut yang didominasi  oleh  angin.  Pada  suatu  daerah  perairan  dimana  tersedia  data  gelombang dari satelit yang bisa dibandingkan dengan beberapa metode. Penelitian ini dilakukan untuk  membandingkan  peramalan  tinggi  gelombang  perairan  dalam  dan  periode gelombang  yang  terjadi  dari  data  angin  di  daerah  Merak-Banten.  Periode  data  yang digunakan  adalah  1  tahun  (01  Januari  2011  s/d  31  Desember  2011).  Gelombang diramalkan  dengan  metode  Groen  Dorrestein  (GD)  dan  metode Shore  Protection Manual (SPM), yang divalidasi dengan data Altimetri hasil pengukuran satelit.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Gelombang Angin
Gelombang angin adalah gelombang yang dibangkitkan oleh angin yang selalu terdapat di  laut/danau  ataupun reservoir.  Dengan  demikian  gelombang  angin  merupakan gelombang  yang  sangat  penting  terutama  terhadap  hal-hal  yang  berkaitan  dengan proses  morfologi  pantai  ataupun  perencanaan  bangunan  pantai/pelindung  tebing. Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air dan akan menimbulkan gelombang (Triatmodjo, 1999).

## 2.2 Karakteristik Gelombang Angin
Pencatatan gelombang sebagai fungsi waktu di suatu tempat ditampilkan pada Gambar 1.  Gambar  tersebut  menunjukan  bahwa  gelombang  angin  mempunyai  bentuk  yang tidak teratur, dengan tinggi dan periode yang tidak konstan.

## Gambar 1. Pencatatan Gelombang di Suatu Tempat
Untuk  keperluan  peramalan  gelombang  maka  perlu  dipilih  tinggi  dan  periode gelombang  yang  mewakili  suatu  pencatatan  tersebut.  Bentuk  yang  paling  banyak mewakili suatu seri pencatatan gelombang adalah H 1/3 atau disebut tinggi gelombang signifikan (Hs). H 1/3 adalah tinggi gelombang rata-rata dari 33% harga tertinggi dari pencatatan gelombang.
Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri

## 2.3 Pembangkitan Gelombang oleh Angin
Model ramalan gelombang, perlu diketahui beberapa parameter berikut ini:
1. Kecepatan angin rata-rata di permukaan air (W)
2. Panjang daerah pembangkitan gelombang ( Fetch, F)
3. Lama hembus atau durasi (t)
4. Arah angin

## 2.4 Analisis Distribusi Angin
Analisis ditribusi arah angin dilakukan dengan cara meninjau angin yang terjadi  pada suatu  tempat  dari  berbagai  arah.  Arah  yang  ditinjau  biasanya  hanya  beberapa  arah yang utama yaitu dengan interval 45 0 sebagai berikut:
1. Utara (337 ≤ x < 360 0 ,atau 1 0 ≤ x < 22,5) 2. Timur laut (22.5 0 ≤ x < 67,5 0 ) 3. Timur (67,5 0 ≤ x < 112,5 0 ) 4. Tenggara (112,5 0 ≤ x < 157,5 0 ) 5. Selatan (157,5 0 ≤ x < 202,5 0 ) 6. Barat daya (202,5 0 ≤ x < 247,5 0 ) 7. Barat (247,5 0 ≤ x < 292,5 0 ) 8. Barat laut (292,5 0 ≤ x < 337,5 0 )

## 2.5 Fetch
Fetch dapat didefinisikan sebagai panjang daerah pembangkitan gelombang pada arah datangnya  angin.  Apabila  bentuk  daerah  pembangkitan  tidak  teratur  maka  untuk keperluan ramalan gelombang perlu ditentukan fetch efektif (F ef f ) dengan persamaan :
F eff = ∑ 𝑋𝑖  cos∝𝑖 ∑ cos∝𝑖 ( 1) Dimana: F eff = Panjang Efektif (Km) Xi = Panjang Fetch pada arah yang diincar (Km)
αi = Sudut antara jalur Fetch yang ditinjau dengan garis yang tegak lurus pantai.

## 2.6 Perhitungan Wind Stress Faktor
Wind  stress  factor  merupakan  parameter  yang  digunakan  untuk  menghitung  tinggi gelombang.  Sebelum  mengubah  kecepatan  angin  menjadi wind stress factor,  koreksi dan konversi terhadap data kecepatan angin perlu dilakukan. Berikut ini adalah koreksi dan  konversi  yang  perlu  dilakukan  pada  data  angin  untuk  mendapatkan  nilai wind stress factor yang dibangkitkan dalam proses hindcasting. Parameter ini intinya adalah kecepatan  angin  yang  dimodifikasi  (Shore  Protection  Manual,  1984),  Koreksi  perlu dilakukan dengan persamaan-persamaan berikut ini:
1. Koreksi ketinggian
7 / 1 z 10 ) z ( U ) 10 ( U        (2)
Dimana:
U (10) = kecepatan angin pada elevasi 10m (m/det) U (z) = kecepatan angin pada ketinggian pengukuran (m/det)
Z = kecepatan angin pada ketinggian pengukuran (m)

## 2. Koreksi Stabilitas
Persamaan koreksi stabilitas sebagai berikut:
U = R T U(10) (3) Dimana: U = kecepatan angin setelah dikoreksi (m/detik) U(10) = Kecepatan angin sebelum dikoreksi (m/detik) R T = Koefisien stabilitas, nilainya didapat dari grafik pada SPM (Vol. I,)

## Gambar 2. Grafik Koreksi Stabilitas

## 3. Koreksi Efek Lokasi
Koreksi ini diperlukan bila data angin yang diperoleh berasal dari stasiun darat, bukan diukur  langsung  di  atas  permukaan  laut,  ataupun  ditepi  pantai.  untuk  merubah kecepatan  angin  yang  bertiup  diatas  daratan  menjadi  kecepatan  angin  yang  bertiup diatas air.
Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri
Gambar 2.4 Grafik yang Digunakan Koreksi Efek Lokasi

## Gambar 3. Grafik Koreksi Efek Lokasi

## 4. Konversi ke Wind Stress Factor
Setelah  koreksi  dan  konversi  kecepatan  di  atas  dilakukan,  tahap  selanjutnya  adalah mengkonversi  kecepatan  angin  tersebut  menjadi wind  stress  factor,  dengan menggunakan persamaan berikut ini:
U A = 0.71U 1.23 (4) Dimana: U A = wind stress factor U = kecepatan angin (m/s)

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Penentuan Fetch
Fetch  diperoleh  dari  peta  topografi  dengan  mengukur  jarak  laut  bebas  antara  lokasi yang  ditinjau  terhadap  daratan  yang  mengelilinginya.  Panjang fetch  diukur  dari  titik pengamatan dengan interval (sudut simpangan) 5 derajat Dari hasil pengukuran fetch. Fetch  efektif  yang  terbesar  adalah  dari  arah  Timur  Laut  sebesar  1000  km,  diikuti dengan arah Barat sebesar 452,769 km, dan Timur sebesar 448,118 km. hal ini sesuai dengan  lokasi  studi  yang  berada  di  antara  Merak-Bakauheni  menghadap  ke  perairan laut Jawa seperti disajikan pada tabel 1.

## Tabel 1. Jarak Seret Angin
Arah Mata Angin Sudut Simpangan Panjang Fecth Cos αi Fi Cos αi Fetch efektif (km) Utara 20 1000 0.94 940.00
132.3984 15 46.62 0.97 45.22 10 44.89 0.98 43.99 5 49.33 0.99 48.84 0 45.63 1.00 45.63 -5 14.8 0.99 14.65 -10 10.11 0.98 9.91 -15 7.15 0.97 6.94 -20 4.93 0.94 4.63 Timur Laut 20 1000 0.94 940.00 1000
15 1000 0.97 970.00 10 1000 0.98 980.00 5 1000 0.99 990.00 0 1000 1.00 1000.00 -5 1000 0.99 990.00 -10 1000 0.98 980.00 -15 1000 0.97 970.00 -20 1000 0.94 940.00
Timur 20 9.6 0.94 9.02 448.1189
15 7.6 0.97 7.37 10 8.8 0.98 8.62 5 9.8 0.99 9.70 0 10.8 1.00 10.80 -5 1000 0.99 990.00 -10 1000 0.98 980.00 -15 1000 0.97 970.00 -20 1000 0.94 940.00 Tenggara 20 7.8 0.94 7.33 10.54053
15 8.3 0.97 8.05 10 9.8 0.98 9.60 5 11.3 0.99 11.19 0 11.1 1.00 11.10 -5 10.6 0.99 10.49 -10 11.3 0.98 11.07 -15 12.3 0.97 11.93 -20 12.3 0.94 11.56
Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri
Lanjutan tabel 1. Arah Mata Angin Sudut Simpangan Panjang Fecth Cos αi Fi Cos αi Fetch efektif (km) Selatan 20 1000 0.94 940.00
230.8215 15 1000 0.97 970.00 10 19.7 0.98 19.31 5 18.2 0.99 18.02 0 16.5 1.00 16.50 -5 16.2 0.99 16.04 -10 15 0.98 14.70 -15 15.2 0.97 14.74 -20 13.5 0.94 12.69
Barat Daya 20 1000 0.94 940.00
441.6439 15 1000 0.97 970.00 10 9.3 0.98 9.11 5 9.6 0.99 9.50 0 9.6 1.00 9.60 -5 10.1 0.99 10.00 -10 10.8 0.98 10.58 -15 1000 0.97 970.00 -20 1000 0.94 940.00
Barat 20 18.5 0.94 17.39 452.7695
15 16 0.97 15.52 10 19.7 0.98 19.31 5 15.5 0.99 15.35 0 18.7 1.00 18.70 -5 1000 0.99 990.00 -10 1000 0.98 980.00 -15 1000 0.97 970.00 -20 1000 0.94 940.00 Barat Laut 20 28.1 0.94 26.41 21.70491 15
26.8 0.97 26.00 10 25.1 0.98 24.60 5 21.7 0.99 21.48 0 20.9 1.00 20.90 -5 19.7 0.99 19.50 -10 17.7 0.98 17.35 -15 17.5 0.97 16.98 -20 18 0.94 16.92

## 3.2 Pengolahan Data Angin
Data  angin  yang  dimiliki  terurai  atas  komponen  U  ( East – West) dan V (North – South). Arah  angin  didapatkan  dari  resultan  kedua  komponen  tersebut.  Untuk  mendapatkan resultannya digunakan rumus phytagoras (Halim, 1999),  pada persamaan 5.
( u 2 + v 2 ) 1 2 = σ (5)
Karena  arah  angin  yang  dibutuhkan  dalam  sudut,  maka  perhitungan  arah  angin menggunakan persamaan 6.
σ d = tan - 1 ( u v ⁄ ) + FLOW (6) Dimana: σ = Resultan arah angin σd = Sudut Angin u = Data arah angin ( East – West) v = Data arah angin ( North – South) FLOW = +180 untuk tan -1 (u/v) < 180 -180 untuk tan -1 (u/v) > 180

## 3.3 Peramalan  Tinggi  dan  Periode  Gelombang  dengan  Metode  Groen Dorrestein
Tinggi  dan  periode  gelombang  dapat  diramalkan  berdasarkan  hubungan  data  jarak seret (fetch)  kecepatan  angin  (W),  dan  lamanya  angin  bertiup  (t)  peramalan menggunakan  metode  Groen  Dorrestein,  dari  grafik  Groen  Dorrestein  (gambar  4) didapat hasil tinggi gelombang (H o ) dan periode gelombang dengan memasukan nilai- nilai F,W dan t (Muliati dan Syamsudin, 2002).
Gambar 4. Penentuan Tinggi (H) dan Periode (T) pada Grafik
Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri
Misal untuk arah barat daya W = 8.18 m/det F = 441.64 Km T = 12 jam
Kombinasi I (w dan t), didapat:
H o = 1.50 m T = 5.26 det F = 130 Km (memenuhi)
Kombinasi II (F dan W), didapat:
H o = 1.6 m T = 5.8 det T = 33 jam (tidak memenuhi) Kombinasi III (F dan t) Ho = - T = - W = - (tidak memenuhi)
Dari contoh peramalan didapat hasil dari kombinasi I memenuhi syarat perhitungan karena nilai fetch yang didapat < nilai fetch lapangan, kombinasi II tidak memenuhi Karena t yang didapat > t lapangan dan kombinasi III tidak memenuhi karena tidak ada perpotongan kombinasi F dan t pada grafik.

## 3.4  Peramalan  Tinggi  dan  Periode  Gelombang  dengan  Metode  Shore Protection Manual
Gambar 5. Penentuan Tinggi (H) dan Periode (T) pada Grafik
Limited) Limited)
Dari  rumus  formula-formula  empiris  yang  diturunkan  dari  model  parametric berdasarkan spectrum gelombang JONSWAP (Shore Protection Manual, 1984) dengan F = 441,64km, t = 43200 detik dan v = 8.18m detik  didapatkan nilai Hmo = 0.10 m dengan Tp =  1,00 detik.

## 3.5  Perbandingan Hasil Peramalan Gelombang dengan Data Satelit
Tinggi  Gelombang  perairan  dalam  (H O )  dan  periode  gelombang  (T)  dari  hasil peramalan  dengan  metode  GD  dan  SPM  hasil  tersebut  dibandingkan  dengan  data gelombang aktual hasil pengukuran dari satelit. Dari hasil peramalan dan pengukuran tinggi  gelombang,  data  disusun  menjadi  jajaran  data  dengan  urutan  menaik ( ascending)  dan  dikelompokan  menjadi  9  (sembilan)  kelompok  dengan  penyusunan distribusi  frekuensi  (K  =  1+3,3log  n).  Setelah  data  dikelompokan  menurut  tinggi gelombangnya  kemudian  dibuat  tabel  menurut  banyaknya  kejadian  (frekuensi kejadian)  gelombang  dalam  satu  tahun,  setelah  itu  seluruhnya  dijumlahkan.  Dengan demikian  dapat  dikonversikan  kedalam  prosentase,  yaitu  prosentase  hasil  peramalan (PHP)  dan  prosentase  data  satelit  (PDS)  dengan  menganggap  data  hasil  pengukuran gelombang adalah data yang akurat, dihitung IKP = (𝑃𝐻𝑃−𝑃𝐷𝐴) 𝑃𝐷𝐴 untuk masing-masing kelompok interval tinggi gelombang (Harinadi, 2005), seperti pada tabel 2. Selanjutnya dihitung indeks kesalahan peramalan (IKP) rata-rata dengan rumus:
IKP rata- rata = ∑ (𝑃𝐻𝑃−𝑃𝐷𝐴) 𝑃𝐷𝐴 : N ( 7)
Tabel 2. Perhitungan Indeks Kesalahan Peramalan
No Tinggi Gelombang (meter) Peramalan SPM Peramalan GD Satelit IKP SPM IKP GD Frekuensi PHP (%) Frekuensi PHP (%) Frekuensi PDS (%) 1 0.0 - 0.6 185 50.68 259 70.96 16 4.38 10.56 15.19 2 0.6 - 0.9 93 25.48 72 19.73 99 27.12 0.06 0.27 3 0.9 - 1.2 67 18.36 13 3.56 119 32.60 0.44 0.89 4 1.2 - 1.5 7 1.92 12 3.29 78 21.37 0.91 0.85 5 1.5 - 1.8 1 0.27 7 1.92 40 10.96 0.98 0.83 6 1.8 - 2.1 1 0.27 0 0.00 10 2.74 0.90 1.00 7 2.1 -2.4 3 0.82 0 0.00 1 0.27 2.00 1.00 8 2.4 - 2.7 2 0.55 1 0.27 1 0.27 1.00 0.00 9 2.7 - 3.3 6 1.64 1 0.27 1 0.27 5.00 0.00 Jumlah 365 100.00 365 100.00 365 100.00 21.85 20.02 IKP rata2 4.37 4.00 Dimana : 1. PHP = Prosentase Hasil Peramalan 2. PDS = Prosentase Data Satelit 3. IKP = Indeks Kesalahan Peramalan 4. N = Jumlah Kelompok Interval = 9

## Perbandingan Peramalan Gelombang dengan Metode Groen Dorrestein dan Shore Protection
Manual di Merak-Banten yang di Validasi dengan Data Altimetri
Dari  hasil  perhitungan  pada  tabel  2  prosentase  hasil  peramalan  (PHP)  yang  paling dominan untuk metode SPM dan GD ada pada ketinggian gelombang antara 0,0-0,6m, sedangkan  prosentase  data  satelit  (PDS)  yang  dominan  ada  pada  ketinggian gelombang anatara 0,9 – 1,2m. Penyimpangan dari hasil peramalan ditunjukan dalam bentuk indeks kesalahan peramalan (IKP) yang hasilnya sebesar 4,37 untuk SPM  dan 4,00  untuk  GD  dilihat  dari  nilai  indeks  dari    kedua  metode  tersebut  maka  hasil kesalahan peramalan yang rendah adalah metode GD dengan indeks 4,00 dengan kata lain grafik GD cukup sesuai untuk digunaka kan pada lokasi studi.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  dan  perhitungan  yang  telah  dilakukan,  disimpulkan  hasil peramalan  tinggi  dan  periode  gelombang  didapat  H maksimum dengan  periode  masing- masing.  Metode  SPM  menunjukan  H maksimum di  daerah  Merak-banten  adalah  3,21m dengan periode 1,60detik pada bulan Desember dan metode GD menunjukan H maksimum adalah  2.64m  dengan  periode  5,91det  pada  bulan  Januari.  Gelombang  tinggi  terjadi pada  masa  angin  monsoon  Barat  (Desember-Januari-Febuari)  dan  gelombang  rendah pada masa angin monsun Timur (Juni-Juli-Agustus).
Perbandingan  tinggi  gelombang  ramalan  juga  menghasilkan  selisih  rata-rata  dari masing-masing  metode,  yaitu  Satelit  terhadap  SPM  sebesar  1,0,  Satelit  terhadap  GD sebesar 0,58. Dilihat dari nilai indeks kesalahan peramalan yang rendah adalah metode GD  =  4,00,  maka  hasil  peramalan  yang  dapat  dianggap  mewakili  hasil  pengukuran adalah metode GD.

## DAFTAR RUJUKAN
Departemen  of  the  Army,  (1984), Shore  Protection  Manual,  US  Army  Corps  of Engineers.
Halim,  Y.,  (1999), Prediksi  Gelombang  dari  Data  Angin  Menggunakan  Metoda  SPM (1984), Jurnal Teknik Sipil dan Arsitektur, No. 3 Tahun III. Harinadi, (2005), Prinsip-Prinsip Statistik untuk Teknik dan Sains. Muliati, Y., Syamsudin, (2002), Diktat Kuliah Rekayasa Pantai, Itenas, Bandung. Triatmodjo, B., (1999), Teknik Pantai, Yogyakarta.