## Analisis Spektrum Gelombang di Perairan Pulau Panjang
Mizan Zikrullah Abdulkadir 1* , Indra Budi Prasetyawan 1 , Denny Nugroho Sugianto 1 , Agus Anugroho Dwi Suryoputro 1 , Heriyoso Setyono 1 , Petrus Subardjo 1
1 Departemen Oseanografi, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Sudarto, SH, Tembalang Semarang. 50275 Telp/fax (024)7474698
Email corresponding author: aemizan17@gmail.com

## Abstrak
Pulau  Panjang  merupakan  salah  satu  pulau yang  dikategorikan  sebagai  pulau  kecil  dan  terdapat  di Kelurahan Ujungbatu, Kecamatan Jepara, Kabupaten Jepara, Provinsi Jawa Tengah. Masalah yang dihadapi Pulau Panjang adalah erosi yang semakin menggerus bibir pantai dan mulai merusak bangunan yang berada di  pinggir  pantai.  Tujuan  dilakukannya  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  spektrum  gelombang  dan karakteristik  gelombang  di  Perairan  Pulau  Panjang,  Jepara,  Jawa  Tengah.  Metode  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  bersifat  kuantitatif.  Software  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  Surface  Water Modelling  System  (SMS)  dengan  modul  STWAVE.  Hasil  pengolahan  data  lapangan  menunjukkan  bahwa tinggi  gelombang  maksimum  adalah  sebesar  0,435  meter  dengan  periode  6,5  detik.  Tinggi  gelombang signifikan (Hs)  0,219 meter dengan periode gelombang signifikan (Ts) 3,1 detik. Hasil pemodelan spektrum gelombang menunjukkan bahwa nilai energi gelombang berbanding lurus dengan nilai tinggi gelombangnya.
Kata Kunci: Gelombang, Karakteristik Gelombang, Spektrum Gelombang, Perairan Pulau Panjang Jepara

## Abstract
Pulau Panjang is one of the islands which is categorized as a small island and is located in Ujungbatu Village, Jepara District, Jepara Regency, Central Java Province. The problem faced by Panjang Island is erosion which increasingly erodes the shoreline and begins to damage buildings on the beach. The purpose of this study is to knowing the wave spectrum and characteristic of waves at Panjang Island, Jepara. The research was conducted on 7 March – 11 March 2019 at Panjang Island Waters. The methods used in this study were quantitative  methods.  The  software  used  in  this  study  is  the  Surface  Water  Modelling  System  (SMS)  with STWAVE module. The result of the field data shows that the maximum wave height was 0,435 meters with a period of 6,5 seconds. Significant wave height (Hs) was 0,219 meters with a significant wave period (Ts) of 3,1 seconds. Based on the result of wave spectrum models it can be concluded that the wave energy value have linear condition with the wave height value.
Keywords : Waves, Waves Characteristic, Wave Spectrum, Pulau Panjang Waters

## PENDAHULUAN
Abrasi  merupakan  salah  satu  masalah  yang  mengancam  kondisi  pesisir  dan  akibatnya  garis  pantai beralih  lebih  ke  belakang  dari  posisinya  semula.    Masalah  abrasi  pantai  cenderung  meningkat  di  berbagai daerah di Indonesia, termasuk pantai-pantai di Kabupaten Jepara salah satunya di pantai Pulau Panjang. Faktor alam  berpengaruh  terhadap  Pulau  Panjang  yakni  dengan  gelombang  yang  tinggi  akan  menyebabkan  abrasi pantai. Faktor lain yang menyebabkan abrasi adalah akibat hempasan gelombang laut yang berasal dari jalur pelayaran kapal-kapal cepat yang menuju Pulau Karimunjawa, tepatnya di timur Pulau Panjang (Malik, 2017).
Faktor penting abrasi pantai adalah gelombang laut selain arus dan pasang surut. Sehingga informasi mengenai  parameter  gelombang  laut  seperti  tinggi  dan  periode  gelombang  serta  spektrum  energinya merupakan hal penting yang perlu diperhatikan oleh masyarakat pesisir. Parameter-parameter ini diperlukan untuk pengembangan potensi wilayah pesisir secara optimal khususnya dalam perencanaan bangunan pantai dan  lepas  pantai  serta  untuk  penentuan  dan  pertimbangan  alur  pelayaran.  Informasi  tentang  parameter
gelombang  yang  merupakan  karakteristik  gelombang  di  perairan  Indonesia  saat  ini  masih  kurang,  hal  ini disebabkan mahalnya biaya operasional pengumpulan data actual serta masih kurangnya penelitian di bidang ini yang pernah dilakukan. Cara lain yang lebih murah adalah melalui simulasi model numerik gelombang laut Perkiraan  dari  kondisi  gelombang  laut  secara  visual  umumnya  dapat  dilihat  melalui  gelombang tertinggi dalam medan gelombang lautnya. Pada tinggi dan periode gelombang signifikan ternyata memiliki kelemahan, yaitu tidak dapat menjelaskan secara spesifik keadaan permukaan laut pada saat bercampurnya permukaan pada gelombang sea yang dipengaruhi angin dan gelombang swell yang memiliki tinggi signifikan, periode  signifikan,  dan  arah  yang  sama.  Hal  ini  dapat  diatasi  dengan  cara  memisahkan  tinggi  dan  periode gelombang  signifikan  untuk  kondisi  gelombang  sea  dan  swell  dengan  menggunakan  pendekatan  metode spektrum (Holthuijsen, 1989).
Spektrum  gelombang  merupakan  representatif  dari  jumlah  energi  gelombang  yang  terjadi  pada masing-masing variasi frekuensi gelombang. Bentuk dari spektrum gelombang sangat bervariasi tergantung pada tinggi gelombang, periode yang dibutuhkan, dan kecepatan angin (Brillin et al., 2015). Analisis spektrum merupakan  metode  yang  digunakan  untuk  mengestimasi  fungsi  densitas  spektral  dari  sebuah  deret  waktu. Analisis  spektrum  dapat  digunakan  sebagai  alat  untuk  menganalisis  data  yang  berkaitan  dengan  masalah fenomena selain topografi yang berhubungan dengan waktu, yang tentunya diperlukan suatu teknik tersendiri dalam mengurai informasi data (Satriyani, 2007).

## MATERI DAN METODE

## Materi Penelitian
Materi yang digunakan pada penelitian ini meliputi data utama yaitu pengukuran gelombang lapangan di Perairan Pulau Panjang, Jepara. Data penunjang berfungsi sebagai pendukung data utama yang meliputi data angin harian selama 11 tahun (tahun 2009-2019) dari website Ogimet serta data batimetri hasil survey di lokasi penelitian.

## Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan metode kuantitatif, karena data penelitian  yang  digunakan  berupa  angka-angka  dan  dianalisis  (Sugiyono,  2009).  Data  angin  yang  didapat diolah yang kemudian diramalkan dengan Metode Sugianto (2017), sehingga mendapatkan hasil tinggi dan periode  gelombang  signifikan.  Data  tinggi  dan  periode  gelombang  tersebut  kemudian  digunakan  dalan pemodelan penjalaran gelombang serta spektrum gelombang

## Metode Penentuan Lokasi
Lokasi pengukuran gelombang di Perairan Pulau Panjang tersebut ditentukan dengan pertimbangan bebas halangan, sehingga gelombang yang terbentuk tidak terhalang hambatan. Penempatan alat tersebut harus dengan  pertimbangan  faktor  keamanan  alat  dan  kemudahan  aksesnya,  serta  pertimbangan  bahwa  stasiun pengukuran mewakili pergerakan gelombang di Perairan Pulau Panjang, Kab. Jepara, Jawa Tengah
Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian

## Metode Pengambilan Data
Pengamatan  dan  pengambilan  data  gelombang  dengan  menggunakan ADCP  SonTek  Argonaut  -XR pada kedalaman 10 meter di Perairan Pulau Panjang, Kab. Jepara untuk mendapatkan parameter gelombang seperti  tinggi  gelombang  (H)  dan  periode  gelombang  (T)  selama  5  hari.  Cara  kerja  ADCP  yaitu  dengan merekam menggunakan sistem sensor penjalaran tekanan dan dapat diatur untuk mengumpulkan dan merekam elevasi gelombang dalam arah x dan y dengan mengirimkan gelombang suara dengan frekuensi tertentu dan menentukan kembalinya hamburan sinyal perpindahan frekuensi dari pantulan partikel kecil yang ada dalam air.
Data  angin  diperoleh  dengan  observasi  tidak  langsung,  data  tersebut  didapatkan  dengan  cara mengunduh dari website Ogimet . Data tersebut meliputi arah dan kecepatan angin, data yang diperlukan adalah data angina per 3 jam selama 11 tahun periode Maret 2009 hingga Maret 2019.

## Metode Pengolahan dan Analisis Data
Data angin yang digunakan dalam penelitian ini adalah data angin selama 11 tahun (2009-2019). Data angin 11 tahun tersebut dianalisis menggunakan software pembuat mawar angin ( wind rose ) untuk mengetahui kondisi hembusan angin dominan setiap musim di daerah penelitian. Data angin selama 11 tahun yang telah disortir selanjutnya digunakan sebagai data untuk peramalan gelombang.
Data parameter gelombang pengukuran lapangan yang meliputi data tinggi (H) dan periode gelombang (T)  dianalisa  dengan  metode  gelombang  representatif,  yaitu  metode  yang  dapat  mewakili  karakteristik keseluruhan data gelombang. Metode tersebut meliputi:
1. Data tinggi gelombang dan periode gelombang diurutkan dari data yang tertinggi sampai data yang terendah.
2. Kemudian mencari nilai tinggi gelombang signifikan (Hs) dan periode gelombang signifikan (Ts): n = 33,3% x jumlah data
(1) 𝐻𝑠  = %&' %(' …' %*
* (2)
Ts  = -./ -0/ …/ -1
2 (3) Keterangan: Hs : tinggi gelombang signifikan (m) Ts : periode gelombang signifikan (detik)
H 1 , Hn   : tinggi gelombang ke 1, 2, ..., n (m)
Peramalan gelombang yang terjadi di lokasi penelitian menggunakan data angin yang telah melalui proses  filterisasi  durasi  dan  kecepatan  angin.  Peramalan  gelombang  menggunakan  Metode  Sugianto. Perhitungan peramalan gelombang dilakukan dengan metode Sugianto yaitu melakukan distribusi kecepatan angin dimana kecepatan angin di atas 10 knot dapat digunakan sebagai perhitungan peramalan gelombang. Dalam menghitung tinggi signifikan (Hs) dan periode signifikan (Ts) digunakan rumus. Menurut Sugianto et al. (2017) langkah-langkah dalam peramalan gelombang metode Sugianto adalah sebagai berikut :
1. Data angin yang didapatkan dari website Ogimet disortir arah dan kecepatan anginnya
2. Masukkan persamaan metode Sugianto untuk mencari nilai Hs dan Ts
Rumus Hs :
Hs = 0,0016 × 𝑈 0 + 0,0406𝑈 (4) Rumus Ts : Ts = 0,15𝑈  + 2,892 (5) Keterangan : U : kecepatan angin (knot) Hs : gelombang signifikan Ts : periode gelombang signifikan
3. Menentukan H maksimum, H minimum dan H rata-rata dan juga T maksimum, T minimum dan T rata-rata
4. Setelah itu sortir per-musim untuk meramalkan nilai Hs dan Ts permusim.
Data  tinggi  gelombang  dan  periode  signifikan  ini  digunakan  sebagai  masukkan  pada  pemodelan gelombangnya. Simulasi model dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Surface Water Modelling System (SMS)  dengan  modul STeady  State  Spectral  Wave (STWAVE)  yang  akan  memberikan  interpretasi dalam bentuk penjalaran dan spektrum gelombang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Gelombang Lapangan
Hasil dari pengukuran gelombang di lapangan pada titik koordinat 6°34'33,27"S dan 110°38'23.08"E dengan  kedalaman  10  meter  yang  dilaksanakan  pada  tanggal  7-11  Maret  2019  di  Perairan  Pulau  Panjang, Kabupaten Jepara, Jawa Tengah yang menghasilkan data gelombang sesuai pada Gambar 2 dan 3.
Gambar 2. Grafik Tinggi Gelombang Lapangan
Gambar 3 . Grafik Periode Gelombang Lapangan
Tabel 1. Tinggi dan Periode Gelombang Pengukuran Lapangan Tanggal Hs Maksimum (m) Hs Rata-rata (m) Hs min (m) Ts max (det) Ts Rata-rata (det) Tmin (det) 7-11 Maret 2019 0,44 0,11 0,01 6,5 4,15 3,1

## Konversi Data Angin
Data angin yang digunakan dalam penelitia ini adalah data yang diunduh dari website Ogimet dengan menggunakan  data  angin  selama  11  tahun  dari  Maret  2009  –  Maret  2019.  Data  kecepatan  dan  arah  angin tersebut disajikan dalam bentuk mawar angin. Berikut adalah arah angin hasil pengolahan data penunjang yang dikelompokkan secara musiman ditunjukkan pada Gambar 4.
Data angin dikonversi menjadi data tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T), selanjutnya dilakukan pengolahan data untuk mendapatkan nilai tinggi dan gelombang representatif yang dikelompokkan berdasarkan  pembagian  musim,  yaitu  musim  barat,  musim  peralihan  I,  musim  timur  dan  peralihan  II  yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Tinggi dan Periode Peramalan Gelombang Musim Hs max (m) Hs Rata- rata (m) Hs min (m) Ts Max (det) Ts Rata- rata (det) Ts min (det) Barat 2,66 0,86 0,64 7,39 4,94 4,54 Peralihan I 2,26 0,77 0,64 6,94 4,78 4,54 Timur 2,13 0,75 0,64 6,79 4,74 4,54 Peralihan II 2,52 0,76 0,64 7,24 4,77 4,54
http://ejournal2.undip.ac.id/index.php/ijoice/
(a)
(b) (c) (d)
Gambar 4 . Mawar Angin
(a) Musim Barat Tahun 2009 – 2019 (b) Musim Peralihan I Tahun 2009 – 2019 (c) Musim Timur Tahun 2009 – 2018 (d) Musim Peralihan II Tahun 2009 – 2018

## Pemodelan Spektrum Gelombang
Pemodelan  gelombang  menggunakan  software  SMS  modul  STWAVE  yang  menghasilkan  tinggi gelombang  serta  arah  penjalarannya.  Dalam  pemodelan  gelombang  menggunakan  inputan  berbeda  yang berdasarkan pembagian musim yaitu Musim Barat, Musim Peralihan I, Musim Timur dan Musim Peralihan II ditunjukkan pada Gambar 5.
http://ejournal2.undip.ac.id/index.php/ijoice/
(a)
(b)
(c) (d)
Gambar 5 . Penjalaran Gelombang (a) Musim Barat (b) Musim Peralihan I (c) Musim Timur (d) Musim Peralihan II
Spektrum gelombang digambarkan pada grafik spektrum polar 2D, dimana pada grafik tersebut dapat menjelaskan kondisi estimasi penjalaran gelombang. Grafik spektrum polar ini ditentukan dari nilai spektrum energinya,  serta  hubungannya  antara  arah  serta  frekuensi  gelombang.  Parameter  yang  ditinjau  pada  grafik spektrum polar 2D ini yaitu, frekuensi spektrum gelombang dan arah penjalaran energi gelombang. Grafik ini mempresentasikan kondisi penjalaran gelombang setiap musim pada daerah penelitian yang dapat diketahui pengaruhnya pada daerah tersebut. Grafik spektrum polar per musim dapat dilihat pada Gambar 5.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 6 . Grafik Spektrum Gelombang (a) Musim Barat (b) Musim Peralihan 1 (c) Musim Timur (d) Musim Peralihan 2
Berdasarkan hasil pengukuran gelombang lapangan di Perairan Pulau Panjang, Kabupaten Jepara pada tanggal 7-11 Maret 2019 diperoleh hasil berupa tinggi gelombang maksimal (Hmaks) sebesar 0,44 m, tinggi gelombang  signifikan  (Hs)  sebesar  0,22  m,  dan  tinggi  gelombang  minimum  (Hmin)  sebesar  0,012  m. Sedangkan  periode  gelombang  maksimum  (Tmaks)  sebesar  6,5  detik,  periode  gelombang  signifikan  (Ts) sebesar 4,54 detik, dan periode gelombang minimum (Tmin) sebesar 3,1 detik.
Dapat  dilihat  dari  hasil  tersebut  kecepatan  relatif  angin  paling  besar  pada  musim  barat.  Musim peralihan  I,  musim  timur  dan  musim  peralihan  II  arah  dominannya  berasal  dari  tenggara,  sedangkan  arah tenggara  berasal  dari  daratan  sehingga  tidak  digunakan  dalam  peramalan  gelombang  karena  tidak  dapat membangkitkan gelombang di laut.
Hasil tersebut menunjukkan nilai tinggi gelombang signifikan yang paling tinggi pada musim barat. Menurut Mulyadi et al (2015), pola angin pada musim barat terjadi karena posisi matahari berada di Bagian Bumi Selatan (BBS) khatulistiwa, yang menyebabkan Benua Australia bertekanan rendah sehingga mengalami musim  panas  dan  Benua  Asia  bertekanan  tinggi  sehingga  mengalami  musim  lebih  dingin,  sehingga  angin bergerak  dari  Benua  Asia  ke  Benua  Australia  dari  tekanan  tinggi  ke  tekanan  rendah  dan  menghasilkan kecepatan  angin  yang  tinggi  dan  mengakibatkan  musim  hujan.  Kecepatan  angin  yang  tinggi  menghasilkan gelombang yang lebih tinggi pula (Triatmodjo, 1999).
Peramalan gelombang menggunakan metode Sugianto dipilih untuk meramalkan kondisi gelombang di Laut Jawa. Karakteristik metode Sugianto itu sendiri biasanya digunakan untuk meramalkan gelombang di Laut Jawa berdasarkan kecepatan angin dan hubungannya dengan tinggi dan periode gelombang signifikan. Sehingga apabila peramalan ini digunakan pada lokasi kajian akan menghasilkan kesalahan yang relatif kecil. Hal ini dikarenakan lokasi kajian di Perairan Pulau Panjang masih termasuk dalam Laut Jawa.
Pada hasil pemodelan spektrum gelombang menunjukkan bahwa energi gelombang yang terbentuk berada pada arah gelombang tersebut akan menjalar. Dalam CERC (1984) dinyatakan bahwa frekuensi yang terkait  dengan  nilai  energi  gelombang  yang  besar  adalah  frekuensi  dominan  di  suatu  perairan.  Energi gelombang terbesar pada perairan Pulau Panjang terjadi pada musim Barat yaitu sebesar 0,33 m 2 /Hz dengan frekuensi 0,2 Hz. Artinya gelombang dengan periode 5 detik akan menghasilkan nilai energi terbesar pada musim ini. Energi gelombang terkecil pada perairan Pulau Panjang terjadi pada musim Timur, yaitu sebesar 0,24 m 2 /Hz dengan frekuensi 0,21 Hz. Artinya gelombang dengan periode 4,76 detik akan menghasilkan nilai energi terbesar pada musim ini. Sedangkan energi gelombang pada musim Peralihan I dan II berturut-turut adalah sebesar 0,26 m 2 /Hz dan 0,25 m 2 /Hz, dengan frekuensi 0,21 Hz dan 0,22 Hz. Artinya gelombang dengan periode 4,76 detik dan 4,54 detik akan menghasilkan nilai energi terbesar pada musim ini.
Berdasarkan  hasil  peramalan  gelombang  dan  pemodelan  spektrum  gelombang  tersebut,  dapat diketahui tinggi gelombang dan energi gelombang laut saling berhubungan. Dimana semakin tinggi gelombang yang terbentuk maka energi yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini terbukti dengan tinggi gelombang terbesar yang terjadi pada musim Barat berbanding lurus dengan energi gelombang terbesar pada musim Barat. Hal ini diperkuat oleh pernyataan CERC (1984) yang menyatakan semakin besar tinggi gelombang maka nilai energi gelombang semakin besar begitu pula sebaliknya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  peramalan,  gelombang  di  Perairan  Pulau  Panjang  relatif  kecil  dengan  tinggi gelombang rata-rata berkisar antara 0,74 – 0,86 meter dan periode gelombang berkisar antara 4,74 – 4,93 detik. Pengolahan  data  angin  dan  pemodelan  spektrum  gelombang  menunjukkan  arah  penjalaran  gelombang  di Perairan Pulau Panjang sesuai dengan arah angin dominannya.
Pemodelan spektrum gelombang menunjukkan energi gelombang di Perairan Pulau Panjang berkisar antara 0,24 – 0.34 m 2 /Hz dengan frekuensi dominan 0,2 – 0,25 Hz.

## DAFTAR PUSTAKA
Brillin, D.B., Santoso, A. dan Arief, I.S. 2015. Analisa Seakeeping pada Offshore Supply Vessel 56 Meter. Jurnal Teknik ITS, 4(2).
Coastal  Engineering  Research  Center (CERC).  1984. Shore  Protection  Manual .  Volume  I.  4 th ed.,  Army Coastal Engineering Research Center, Washington, 337 p.
Holthuijsen, L.H., N. Booij and Herbers, T.H.C. 1989. A Prediction Model for Stationary, Short-crested Waves in Shallow Water with Ambient Current. Coastal Engineering, 13: 23-54.
Malik,  Abdul.  2017.  Strategi  Pengembangan  Ekowisata  Berbasis  Konservasi  Sumber  Daya  Alam Berkelanjutan di Pulau Panjang Kabupaten Jepara.
Mulyadi,  Jumarang,  M.  I.  dan  Apriansyah.  2015.  Studi  Variabilitas  Tinggi  dan  Periode  Gelombang  Laut Signifikan di Selat Karimata. POSITRON, Vol. V, No. 1 (2015), Hal. 19–25.
Satriyani.  2007.  Studi  Identifikai  Pola  Utama  Data  Radiosonde  Melalui  Analisis  Komponen  Utama  dan Analisis  Spektrum  (Studi  Kasus  Bandung).  [Skripsi].  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Bogor, 34 hlm.
Sugianto, D.N ., Zainuri, M., Darari, M., Suripin, S. D. dan Yuwono, N. 2017 . Wave Height Forecasting Using Measurement Wind Speed Distribution Equation in Java Sea, Indonesia. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 8(5): 604-619.
Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. CV Alfabeta, Bandung Triatmodjo B. 1999. Teknik Pantai. Beta Offset, Yogyakarta, 397 hlm.