Suhu, Cahaya dan Warna Laut

1. Suhu, Cahaya dan Warna Laut Materi Kuliah 6 MK Oseanografi Umum (ITK221)

2. Suhu • Bersama dengan salinitas dan densitas, suhu merupakan sifat air laut yang penting dan mempengaruhi pergerakan masa air di laut • Contoh: • Penurunan suhu. • Pembentukan es, salinitas naik. Densitas naik Penenggelaman Masa Air

3. Buoyancy driven circulation Precipitation Evaporation Precipitation Heating Evaporation (cold winds) Cooling Dense water sinks

4. SUHU • Menyatakan hangat atau dinginnya suatu obyek • Banyak proses fisika di laut sangat dipengahi suhu • Di dalam fisika dikenal suhu absolut dengan unit °K (Kelvin) • Pengukuran suhu skala absolut sangat susah dan hanya dilakukan lab. • National Standard untuk menentukan skala suhu praktis. • Alat pengukur suhu skala praktis akan dikalibrasi ke hasil tersebut • Alat pengukur suhu laut: termometer platinum-resistance. • Suhu skala absolut (T) dalam °K berhubungan dengan suhu skala praktis (t) dalam °Celsius (°C) adalah: • t [oC] = T [oK] - 273.15

5. Sumber Panas: radiasi surya • Radiasi surya (radiasi utama: ultraviolet, sinar tampak dan infra red). • 30 % radiasi dipantulkan kembali ke angkasa oleh awan dan partikel debu, • 70 % menembus atmosfer: • 17 % dipantulkan kembali ke atmosfer. • 23 % mencapai bumi sebagai hamburan cahaya • 30 % langsung mencapai permukaan bumi dikenal ‘insolation’.

6. Neraca Radiasi Surya (Radiative Budget)

7. Radiasi Surya Jumlah radiasi bergantung: • Posisi bumi terhadap matahari • Posisi lintang dan musim

8. Seasonal Heating Ini yang menyebabkan terjadinya variasi musiman suhu di laut (lihat animasi)

9. Differential Heating From Equator to Poles

10. Bahang yang dilepas: berlebih Bahang yang diterima: berlebih Bahang yang dilepas: berlebih

11. Sebaran Mendatar Suhu Permukaan

12. Sebaran mendatar suhu dan salinitas permukaan laut Temperature Salinity The density of surface water is controlled by temperature and salinity.

13. 1. Variasi suhu permukaan laut (SPL) pada arah meridional (utara-selatan): • kisaran suhu -2°C sampai 35°C • SPL tinggi di wilayah equator; rendah di wilayah kutub • Perbedaan keseimbangan bahang: heat gain di daerah ekuator (terhangat) dan heat loss di daerah kutub (terdingin) • 2. Variasi SPL pada arah zonal (timur-barat): • Massa air cenderung lebih hangat di sisi barat dari timur • Hal ini terkait dengan pola sirkulasi samudera • Anomali SPL umumnya kecil <1.5oC, tapi di Equator Pacific 3oC • Kisaran SPL tertinggi terjadi di lintang sedang, terutama sisi barat, karena udara dingin bertiup dari daratan pada musim dingin shg laut menjadi dingin • Wilayah tropis, variasi suhu umumnya < 2oC.

14. Sebaran suhu secara menegak • Sebaran Suhu menurut kedalaman bergantung: • Total energi panas yang diterima • Kecerahan/kekeruhan • Konduksi • Turbulensi

15. high temperate subtropical asalod

16. Profil menegak (1) • Untuk daerah tropis dan lintang sedang, terbentuk tiga lapisan: (mixed layer, thermoklin, deep layer); kutub tidak • Mixed surface layer (lap tercampur): suhu hampir sama dengan SPL.  < 0.01 °C/m • Lapisan tipis: percampuran oleh angin dan intensitas gelombang pecah. • Kedalamannya berubah dari hari ke hari atau musim ke musim, tetapi berkisar antara 10–200 m

17. Profil menegak (2) • Di lintang sedang : paling tipis akhir musim panas: angin lemah dan pemanasan maksimal. Kadang2, ketebalan hanya beberapa meter • Pada musim gugur: angin kuat, mixed layer menebal hanya sedikit bahang hilang. • Pada musim dingin: bahang hilang dan mixed layer terus bertambah tebal sampai akhir musim. • Pada musim spring, angin melemah, pemanasan menaik dan mixed layer baru terbentuk.

18. Termoklin Musiman TERMOKLIN: lapisan dimana terjadi penurunan suhu secara drastis (>0.1°C/m) dengan bertambahnya kedalaman

19. Termoklin • Suhu menurun tajam dengan bertambahnya kedalaman; lebih dari 0.1 °C/m • Laju penurunan suhu maksimum terjadi di lapisan termoklin ini • Thermoklin tidak terbentuk di lintang tinggi • Lintang sedang: batas atas lapisan termoklin bervariasi terhadap musim  Termoklin musiman (seasonal thermocline). • Dapat terjadi (step-like structure thermocline) • Termoklin permanen terjadi di bawah termoklin musiman (1500–2000 m)

20. Termoklin (lanjutan) • Lintang tinggi, air yang lebih dingin dan lebih tawar diatas termoklin permanen • Lintang sedang (10o - 40o), salinitas di lapisan mixed layer cenderung lebih tinggi dari pada di lapisan termoklin. Hal ini karena penguapan yang kuat • Di lintang tinggi, salinitas di lapisan mixed layer lebih tawar karena curah hujan yang tinggi dan pencairan es • Pada sebagian daerah tropis: seperti kolam air hangat (warm pool) di barat tropis Pasifik, hujan juga menghasilkan mixed layer yang tipis

21. Sebaran Suhu Kedalaman

22. Thermoklin:

23. Timur Halmahera (Pasifik) Laut Banda CTD Plot

24. Sebaran Melintang Suhu

25. Transfer panas • Konduksi dan konveksi • Efek evaporasi (besar; melalui transfer air) • Tegangan permukaan mempengaruhi transfer air (hilangnya panas)

26. Konduksi dan konveksi • Konduksi merupakan hilangnya panas dari permukaan laut ke udara, karena suhu permukaan lebih hangat dari udara di atasnya. • Konveksi merupakan gerakan udara hangat di atas air permukaan. • Jika tidak ada konveksi, maka budget panas yang hilang karena konduksi menjadi tidak penting (sangat kecil).

27. Efek evaporasi • Evaporasi merupakan transfer air ke atmosfer. • Evaporasi: mekanisme utama panas hilang dari air muka laut. Laju transfer panas = kalor uap x laju evaporasi (J hr-1) (J kg-1) (kg hr-1)

28. Tegangan permukaan • Tegangan permukaan air laut lebih rendah dari air tawar, sehingga mudah pecah membentuk buih jika terganggu gelombang. • Gelembung buih yang pecah dapat mentransfer air ke atmosfer, bersamaan dengan garam, gas dan partikel

29. Transfer Panas

30. Mekanisme Transfer bahang di batas laut-udara

31. Cahaya & Warna Laut

32. Spektrum Cahaya matahari

33. Cahaya dan Warna Laut Transmisi Cahaya di Laut

34. Warna Laut

35. Komponen Cahaya di Laut • Sekitar 65 % cahaya tampak (visible light) diserap di kedalaman1 m di bawah permukaan laut. • Gelombang panjang (merah, kuning) lebih mudah terabsorpsi dibandingkan dengan gelombang pendek (hijau, biru). • Sifat selektif air ini, bersamaan dengan penghamburan cahaya menyebabkan warna biru di laut. • Pada perairan jernih, spektrum cahaya tampak biru mendominasi (paling sedikit diabsorpsi dan paling banyak di scatter (hamburkan)  laut warna biru

36. Warna Perairan Pantai • Perairan pantai mengandung partikel tersuspensi (organik dan anorganik). • Cahaya tidak mampu menetrasi kekeruhan lebih 1 m dari permukaan. • Warna perairan dominan hijau dan kuning karena partikel tersuspensi mencerminkan pada panjang gelombang tersebut

37. Warna biru dominan di lepas pantai Skala pembanding warna laut: skala Forel-Ule Indek warna indikasi transparansi dan klasifikasi aktivitas biologi. Warna kuning/coklat dominan di tepi pantai

38. Stratifikasi Cahaya di Laut • Photic zone (lapisan permukaan banyak cahaya, wilayah fotosintetik bagi organisme autotrophic). • Aphotic zone (lapisan-dalam kurang cahaya, organisme autotrophic tidak dapat hidup, beberapa komunitas organisme heterotrophic mendiami di kedalaman tersebut).