MORFOMETRI
Definisi Morfometri
Morfometri didefinisikan sebagai pengukuran bentuk (measurement of the shape). Morfometri dalam kajian hidrologi pertama kali dikemukakan oleh R. E. Horton dan A. E. Strahler (Pidwirny, 1999).
Morfometri adalah nilai kuantitatif dari parameter-parameter yang terkandung pada suatu daerah aliran sungai (DAS) atau danau (Welch, 1952). Penentuan karakteristik danau dilakukan dengan mengukur morfometri danau. Pengukuran morfometri sebuah perairan membutuhkan rairan membutuhkan bantuan peta topografi. Peta topografi tersebut akan memberikan gambaran tentang ketinggian dasar danau. Parameter morfometri terdiri dari panjang, lebar, kedalaman, luas area, volume, keliling garis pantai, dan shore development (Cole 1993).
Morfometri juga merupakan cabang dari ilmu limnologi yang berhubungan dengan pengukuran ciri-ciri morfologi dari dasar perairan. Perairan umumnya adalah bagian dari permukaan bumi yang permanen atau berkala digenangi oleh air bair air tawar, payau maupun laut. Selain itu, perairan umum merupakan sumberdaya yang punya potensi khususnya perikanan dan umumnya manusia. Air merupakan bagian penting yang esensial bagi semua makhluk hidup bersifat aquatic. Pengukuran morfometri untuk memudahkan pekerjaan manusia tanpa harus terjun langsung kelapangan (Sachlan, 1980). Dikemukakan pula bahwa morfometri perairan danau mengatur muatan hara, selanjutnya produktivitas primer dan reduksi sekunder dari zooplankton, zoobentos dan ikan. Morfometri dapat menggambarkan potensi produksi hayati , serta menemukan tingkat kepekaan terhadap pengaruh beban material dari daerah lengkapanya (Lukman et al. 2010).
Tujuan dari morfometri perairan lentik adalah untuk mengetahui keadaan morfometri (bentuk dan ukuran) dan keadaan perairan danau atau waduk pada setiap level (tingkat) genangan. Manfaat morfometri perairan bagi prodi Manajemn Sumberdaya Perikanan yakni bisa mengetahui produktivitas perairan sehingga memungkinkan pemanfaatan sumberdaya perairan tsb untuk keberlanjutan sehingga meningkatakan potensi dari ekonomi perikanan. Selain itu mengetahui kondisi fisik perairan tanpa pengamatan langsung.
Dimensi-dimensi Morfometri
Aspek morfometri dapat dibedakan menjadi dimensi permukaan (surface dimension), dan dimensi bawah permukaan (subsurface dimension). Dimensi permukaan terdiri dari panjang maksimum, panjang maksimum efektif, lebar maksimum, lebar maksimum efektif, lebar rata-rata, shore line, shore line development index, luas permukaan, insolusity. Dimensi bawah permukaan terdiri dari kedalaman maksimum, kedalaman relatif, kedalaman rata-rata, kedalaman median, kedalaman kuartil, volume, dan perkembangan volume danau (Cole 1983).
1. Dimensi Permukaan Atas (Surface Dimensions)
Ukuran-ukuran yang termasuk dimensi permukaan atas diantaranya sebagai berikut:
Panjang Maksimum (Maximum Length = L_max, dinyatakan dalam meter) merupakan jarak antara dua titik terjauh dari permukaan tepi suatu danau. Panjang jarak maksimum dapat melintasi pulau-pulau atau daratan.
Panjang Maksimum Efektif (Maximum Effective length = L_ef, dinyatakan dalam meter) merupakan panjang permukaan danau maksimum tanpa melintasi pulau atau daratan. Jika tidak ada pulau atau daratan, maka nilai L_ef = L_max.
Lebar Maksimum (Maximum Width atau Breadth = B_max, dinyatakan dalam meter), merupakan jarak maksimum dua titik terjauh pada permukaan tepi danau yang ditarik secara tegak lurus terhadap panjang maksimum (L_max). Penentuan lebar maksimum bisa saja melintasi daratan.
Lebar Rata-Rata (Mean Width atau Mean Breadth = w atau b, dinyatakan dalam meter), merupakan rasio antara luas permukaan danau (A_o) dengan panjang maksimum (L_max), atau :
w=b=A_o/L_max
Lebar Maksimum Efektif (Maximum Effective Width = W_ef, dinyatakan dalam meter), merupakan lebar maksimum danau tanpa melintasi daratan.
Luas Permukaan (Surface Area = A_o, dinyatakan dalam Ha), merupakan luas wilayah permukaan danau yang tertutup oleh air. Luas permukaan bervariasi tergantung pada musim. Pengukuran luas permukaan danau dari peta Bathymetrik dengan skala yang telah diketahui, dapat dilakukan dengan menggunakan alat Planimeter, dengan kertas grafik atau dengan cara penimbangan.
Panjang Garis Keliling Pantai (Shore Line = SL atau L_o, dinyatakan dalam meter). Pengukuran dimensi ini dapat dilkakukan dari peta yang telah tersedia, dengan memperhatikan skalanya. Pengukuran dapat dilakukan dengan alat Curvimeter, Cartometer, atau dengan Rotometer, atau dengan seutas benang yang diplotkan pada garis pinggiran peta danau yang bersangkutan. Kemudian dari skala peta yang telah ada, dapat dihitung panjang garis keliling danau (SL) yang sebenarnya.
Indeks Perkembangan Garis Pantai (Shore Line Development Index = SDI = F, tanpa satuan atau unit). Dimensi ini digunakan untuk mencerminkan bentuk keteraturan danau. Jika nilai SDI relatif besar (>1) maka bentuk danau tidak beraturan, tetapi jika mendekati 1 (atau = 1), danau berbentuk lingkaran yang teratur. Nilai SDI dirumuskan sebagai berikut :
SDI= SL/(2√π Ao) SL = panjang garis keliling (m)
A_o = Luas permukaan air (m²)
π = 22/7 = 3,14286
Insulosity (In) dinyatakan dalam %, merupakan luas total dari pulau-pulau atau daratan yang ada di tengah danau terhadap luas total permukaan danau.
In= (A_1 × 100)/A_o %
A_1 = Jumlah total luas pulau (daratan) yang ada di tengah danau
A_o = Luas total permukaan danau
10) Ketinggian dari Permukaan Laut dan Kedalaman Kriptodepresi
(Cryptodepression Depth, dinyatakan dalam meter). Perbedaan tinggi memengaruhi kondisi biotik dan abiotik dari masing-masing danau yang bersangkutan. Danau yang terletak di dataran tinggi mungkin akan tertutup es lebih lama dari danau-danau yang berada di dataran rendah. Juga akan terjadi perbedaan dalam hal penerimaan intensitas cahaya matahari. Kondisi-kondisi yang berbeda ini akan mengakibatkan kondisi fisika, kimia dan biologis perairan berbeda pula.
Kedalaman kriptodepresi dinotasikan dengan Z_o, adalah bagian kedalaman danau yang berada sejajar dan di bawah permukaan laut.
2. Ukuran-ukuran Dimensi Bawah Permukaan (Subsurface Dimension)
Untuk menentukan parameter-parameter bawah permukaan suatu danau harus telah memiliki peta Bathymetrik danau lengkap dengan kontur-konturnya dan skala yang jelas. Ukuran-ukuran yang termasuk dimensi permukaan atas diantaranya sebagai berikut:
Kedalaman Maksimum (Maximum Depth = D_m, dinyatakan dalam meter), merupakan kedalaman suatu danau pada titik terdalam. Pengukuran secara langsung dapat dilakukan dengan alat “Echosounder” atau dengan tali berskala yang diberi pemberat. Pengukuran secara langsung dapat dibaca pada peta Bathymetrik. Dalam hal ini perlu diperhatikan hal-hal atau peristiwa erosi, sedimentasi dan fluktuasi permukaan air danau yang terjadi setelah gambar peta dibuat karena hal-hal tersebut dapat menyebabkan nilai D_m yang sebebnarnya berubah. Karena itu, data atau peta yang ‘usang’ mesti dipertimbangkan sebelum dipakai.
Kedalaman Relatif (Relative Depth = Z_r atau D_r, dinyatakan dalam %). Penentuan kedalaman relatif danau yang dimaksudkan untuk emnggambarkan tingkat stabilitas stratifikasi atau kemantepan pelapisan air danau. Kedalaman relatif ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
D_r= D_m/2R= D_m/(2 × □(√Ao/√π)) × 100%=D_m×√π/√Ao ×50%
D_r= (88,6 ×D_m)/√Ao %
Jadi, Dr merupakan rasio antar kedalaman maksimum (D_m) terhadap diameter danau (dalam hal ini diasumsikan danau berbentuk lingkaran atau SDI mendekati 1).
Perairan yang memiliki pelapisan massa air dengan tingkat kemantepan tinggi (berarti stabilitas stratifikasi tinggi, sulit mengalami pengadukan oleh angin), umumnya memiliki nilai Dr > 4%. Pada danau-danau dengan nilai Dr < 2% akan mudah mengalami pengadukan oleh angin, atau dikatakan tingkat stabilitas stratifikasinya rendah. Kedalaman Rata-Rata (Mean Depth = z, dinyatakan dalam meter), ditentukan dengan rumus sebagai berikut : z= V/A_o Dimana : V = Volume total air danau (m³) A_o = Luas permukaan perairan danau (m²) Kedalaman rata-rata bersifat lebih informatif daripada kedalaman maksimum. Data kedalaman rata-rata sering dihubungkan dengan tingkat produktivitas lebih tinggi daripada yang berkedalaman rata-rata besar. Kemiringan Rata-Rata (Mean Slope = s, dinyatakan dalam %). Kemiringan rata-rata dapata menggambarkan luas tidaknya daerah yang berair dangkal, yang pada akhirnya akan memengaruhi : Nilai kekeruhan perairan (turbidity) Aktivitas biologi (seperti : migrasi diurnal) Kedalaman penetrasi cahaya sehubungan dengan aktivitas fotosintesis oleh organisme fitoplankton Kelimpahan biota dan produktivitas biologi perairan Kemiringan rata-rata dapat dihitung dari peta Bathymetrik dengan rumus sebagai berikut : s ̅= 1/n (½ L_0+L_1+L_2+ …+L_(n-1)+ ½ L_n ) D_m/A_o ×100% Di mana : s ̅ = kemiringan rata-rata (%) L = panjang garis keliling dari masing-masing kontour (m) n = jumlah kontour pada peta Bathymetrik D_m = kedalaman maksimum (m) A_o = luas permukaan danau (m²) Volume Total Air Danau (Volume = V, dinyatakan dalam m³) Penentuan volume air danau didasarkan pada asumsi bahwa pada umumnya danau berbentuk sebagai kerucut terpancung dan volume totalnya merupakan penjumlahan dari volume air pada masing-masing strata. Perkembangan Volume Danau (Volume development = VD, tanpa satuan), merupakan ukuran atau nilai yang digunakan untuk mengambarkan bentuk dasar danau (lake basin) secara umum. VD ditentukan dengan rumus sebagai berikut : VD= (A_o .D)/(1/3 D_m .A_o )= 3D/D_m Di mana : VD = volume development A_o = luas permukaan air danau (m2) D = kedalaman rata-rata (m) D_m = kedalaman maksimum (m) Nilai VD > 0,5 menggambarkan suatu danau yang relatif dangkal dan dasarnya rata seperti pasu (misal : danau-danau kaldera dan danau-danau kawah). Bila nilai VD berkisar antara 0,33 – 0,5 maka dapat digambarkan bahwa danau yang bersangkutan dalam dengan lantai dasar berbentuk kerucut (seperti kukusan).
Pemetaan (Mapping)
Pemetaan danau dapat dilakukan dengan berbagai cara, mulai dari yang paling canggih (misal : foto udara) sampai dengan pemetaan yang paling sederhana di darat, yaitu dengan menggunakan kompas atau theodolith. Pada pemetaan ini harus mencakup bentuk garis pantai (shore line), kontour kedalaman (m) dengan interval tertentu, skala dalam unit metrik, nama badan air, lokasi geografis secara tepat, tunggal survei dan nama-nama orang yang melakukan survei pemetaan.
Pemetaan dengan Kompas
Cara pemetaan dengan kompas merupakan cara pemetaan yang paling sederhana dan merupakan salah satu cara pengukuran garis pantai dengan metoda lintasan (traverse method). Dalam hal ini sejumlah titik-titik dihubungkan oleh garis-garis yang panjang dan sudut-sudut telah diketahui dari hasil pengukuran di lapangan. Kelemahan dari ini adalah memakan banyak waktu dan tenaga serta ketepatan hasil relatif rendah, terutama jika diterapkan ppada bentuk-bentuk danau perairan yang tidak beraturan.
Bahan-bahan yang perlu disiapkan untuk keperluan pemetaan adalah :
Alat pengukur jarak (pita ukur/tali bertanda) sepanjang 100 m
Kompas (pengukur mata angin dan sudut)
Alat-alat tulis (pensil, buku catatan, kertas grafik, penggaris, busur derajat)
Prosedur kerja di lapang
Terlebih dahulu tentukan posisi danau atau perairan terhadap arah mata angin (Utara).
Tentukan sebuah titik awal di tepi danau di mana pemetaan akan dimulai (Stasiun 1). Usahakan titik ini berada pada titik sudut di tepi danau.
Dari titik awal tentukan besarnya sudut ke titik ujung stasiun berikutnya (Stasiun 2). Besarnya sudut selalu dihitung dari kutub Utara bumi dan arahnya mengikuti arah jarum jam. Kemudian tentukan jarak antara kedua staiun tersebut.
Dari titik Stasiun 2 dilanjutkan ke titik Stasiun 3. Ukur lagi sudut dan jaraknya. Demikian seterusnya, hingga kembali lagi ke titik awal Stasiun 1 setelah memutari danau. Banyaknya titik-titik stasiun pengamatan bergantung pada bentuk danau. Makin tidak beraturan suatu danau, semakin banyak titik yang diperlukan. Catatlah jarak dan sudut antar titik atau Stasiun pengamatan dalam buku catatan.
Penentuan Kontour Kedalaman
Setelah bentuk garis pantai (shore line) danau diketahui (lewat pemetaan terdahulu), langkah berikutnya adalah menentukan kontour kedalaman danau.
Kontour kedalaman danau dapat diukur dengan “Echosounder” atau tongkat berskala atau dengan tali berskala dan berpemberat pada bagian-bagian yang lebih dalam.
Cara pengukuran kedalaman dapat dilakukan secara sistematis, yaitu bergerak dengan alat pencatat kedalaman dari salah satu tepi danau, lalu ke bagian tengah, terus ke tepi di seberangnya, selanjutnya agak bergeser ke samping dengan interval tertentu, bergerak lagi ke tengah dan terus menyeberang sambil melakukan pengukuran pada setiap interval. Demikian seterusnya, sehingga didapat banyak titik-titik pengamatan dengan jarak tertentu atau per interval. Pergeseran pengamatan atau pengukuran dari satu titik ke titik yang lain sebaiknya berjarak sama, sehingga memudahkan penempatan (plo) nilai-nilai pengukuran ke atas peta.
Langkah berikutnya adalah membuat garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang mempunyai nilai kedalaman yang relatif sama (disebut isodepth atau garis-garis kontour kedalaman). Interval kontour kedalaman (isodepth) dapat dibuat pada setiap pertambahan kedalaman sebesar 2 m, 5 m, atau 10 m, tergantung pada kedalaman danau. Pertambahan ini harus konsisten, jadi pilihlah salah satu dari nilai pertambahan kedalaman tersebut. Setelah peta danau yang lengkap (Bathymetric Map) selesai dibuat, barulah berbagai parameter morfometri suatu danau, baik dimensi permukaan maupun dimensi bawah-permukaan dapat ditentukan.
Peta Batimetri
Istilah batimetri berasal dari bahasa Yunani yaitu Bathy yang berarti kedalaman dan metry yang berarti ilmu ukur, sehingga batimetri didefinisikan sebagai pengukuran dan pemetaan dari topografi dasar laut (Pipkin et.al. 1977). Batimetri merupakan ukuran tinggi rendahnya dasar laut dimana peta batimetri memberikan infomasi mengenai dasar laut. Pemanfaatan peta batimetri dalam bidang kelautan misalnya dalam penentuan alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai dan pembangunan jaringan pipa bawah laut.
Pengukuran kedalaman perairan secara konvensional dilakukan dengan menggunakan metode batu duga, namun metode ini memiliki kelemahan terutama hasil yang kurang akurat. Kemajuan teknologi yang semakin pesat membuat metode ini sudah muali ditinggalkan dan beralih ke metode pengukuran kedalaman yang mnenggunaka prinsip perambatan gelombang bunyi. Alat yang biasa digunakan adalah Echosounder dimana alat ini merekam waktu bolak balik yang ditempuh oleh pulsa suara dari permukaan hingga dasar perairan. Dengan mengetahui cepat rambat gelombang bunyi di dalam air (V) dan waktu tempuh untuk menangkap kembali gelombang bunyi yang dilepaskan (t), maka diperoleh kedalaman perairan (s).
Penggambaran bentuk morfologi dasar perairan biasanya dapat dilakukan dengan membuat peta batimetri dengan menggunakan garis kontur. Garis kontur adalah garis khayal untuk menggambarkan semua titik yang mempunyai ketinggian yang sama di atas atau di bawah permukaan datum tertentu. Garis kontur -25 m, artinya garis kontur ini menghubungkan titik-titik yang mempunyai kedalaman sama -25 m terhadap referensi tinggi tertentu. Garis kontur dapat dibentuk dengan membuat proyeksi tegak garis-garis perpotongan bidang mendatar dengan permukaan bumi ke bidang mendatar peta.
Bentuk suatu kontur menggambarkan bentuk morfologi dasar perairan yang sebenarnya. Kontur-kontur yang berdekatan menunjukkan kemiringan yang terjal (slope), kontur-kontur yang berjauhan menunjukkan kemiringan yang landai. Jika kontur-kontur itu memiliki jarak satu sama lain secara tetap, maka kemiringannya teratur. Sifat utama dari kontur adalah kontinyu (bersinambung). Sejauh mana pun kontur berada, tetap akan bertemu kembali di titik awalnya. Selain itu, tidak ada garis kontur yang saling tumang tindih antara kontur yang satu dengan yang lainnya.
Kegunaan Data Morfometri
Index Productivity, dapat diketahui dari:
Kedalaman rata-rata
Kedalaman rata-rata dapat digunakan untuk menggambarkan produktivitas atau status tropik suatu danau. Perairan dengan kedalaman rata-rata yang rendah akan memiliki rasio antara lapisan fotik dan afotik yang lebih besar, hal ini diduga karena dengan kedalaman rata-rata yang rendah, cahaya matahari dapat menembus sampai ke dasar sehingga fotosintesis masih dapat aktif dan sediaan oksigen beesar.
MEI (Morpho Edaphic Index)
MEI (Morpho Edaphic Index) adalah rasio antara daya hantar listrik (µmhos/cm) dengan kedalaman rata-rata (m). Semakin besar nilai MEI, maka tingkat produktivitas suatu perairan juga semakin tinggi (Ryder 1974 in Cole 1983).
Kandungan Panas (Heat Contents, satuan kalori)
Nilai kandungan panas suatu perairan dapat diketahui dengan menjumlahkan hasil kali antara volume kolom air dengan suhu, ketika suhu tersebut diukur. Nilai tersebut sebenarnya tidak mempengaruhi biota air secara langsung, tetapi perubahan nilainya merupakan refleksi dari perubahan suhu adalah hal yang penting. Namun, akibat perubahan suhu yang kecil dan lambat adalah hal yang normal untuk organisme hidup, karena kemampuan adaptasinya. Selain itu air mempunyai panas spesifik air yang tinggi merupakan buffer bagi peruubahan suhu lingkungan.
Heat budget
Heat budget merupakan jumlah panas yang terserap atau terlepaskan antara dua musim atau saat yang berbeda.
Beban kandungan hara/Nutrient loading.
Daftar Pustaka
Cole GA. 1993 . Buku Teks Limnologi (Penerjemah: Fatimah MD, Yusuf dan Shamsiah MD Said). Dewan Bahasa dan Pustaka Kementrian Pendidikan Malaysia. Kuala Lumpur.
Cole GA. 1983. Textbook of Limnology. Third Edition. Waveland Press. Illinios, USA. 401p.
Lukman, I, Ridwan syaha, 2010. Kajian Kondisi Morfometri dan Beberapa Parameter Sratifikasi Perairan Danau Toba. (Limnolek (2010) 17 (2) : 158 – 170, LIPI.
Pidwirny M. 1999. Fundamental of Phhysical Geography, University of British Colombia-Okanagan. Akses internet diperoleh dari : www. PhysicalGeography.Net.
Pipkin BW, Gorsline DS, Casey RE. 1977. Laboratory exercises in oceanography. WH. Freeman and Company. New York. 259 p.
Sachlan JE. 1980. Lake Management. Pergaman Press. Oxford.
Welch PS. 1952. Limnology. Mc Graw – Hill. New York.
Morfometri didefinisikan sebagai pengukuran bentuk (measurement of the shape). Morfometri dalam kajian hidrologi pertama kali dikemukakan oleh R. E. Horton dan A. E. Strahler (Pidwirny, 1999).
Morfometri adalah nilai kuantitatif dari parameter-parameter yang terkandung pada suatu daerah aliran sungai (DAS) atau danau (Welch, 1952). Penentuan karakteristik danau dilakukan dengan mengukur morfometri danau. Pengukuran morfometri sebuah perairan membutuhkan rairan membutuhkan bantuan peta topografi. Peta topografi tersebut akan memberikan gambaran tentang ketinggian dasar danau. Parameter morfometri terdiri dari panjang, lebar, kedalaman, luas area, volume, keliling garis pantai, dan shore development (Cole 1993).
Morfometri juga merupakan cabang dari ilmu limnologi yang berhubungan dengan pengukuran ciri-ciri morfologi dari dasar perairan. Perairan umumnya adalah bagian dari permukaan bumi yang permanen atau berkala digenangi oleh air bair air tawar, payau maupun laut. Selain itu, perairan umum merupakan sumberdaya yang punya potensi khususnya perikanan dan umumnya manusia. Air merupakan bagian penting yang esensial bagi semua makhluk hidup bersifat aquatic. Pengukuran morfometri untuk memudahkan pekerjaan manusia tanpa harus terjun langsung kelapangan (Sachlan, 1980). Dikemukakan pula bahwa morfometri perairan danau mengatur muatan hara, selanjutnya produktivitas primer dan reduksi sekunder dari zooplankton, zoobentos dan ikan. Morfometri dapat menggambarkan potensi produksi hayati , serta menemukan tingkat kepekaan terhadap pengaruh beban material dari daerah lengkapanya (Lukman et al. 2010).
Tujuan dari morfometri perairan lentik adalah untuk mengetahui keadaan morfometri (bentuk dan ukuran) dan keadaan perairan danau atau waduk pada setiap level (tingkat) genangan. Manfaat morfometri perairan bagi prodi Manajemn Sumberdaya Perikanan yakni bisa mengetahui produktivitas perairan sehingga memungkinkan pemanfaatan sumberdaya perairan tsb untuk keberlanjutan sehingga meningkatakan potensi dari ekonomi perikanan. Selain itu mengetahui kondisi fisik perairan tanpa pengamatan langsung.
Dimensi-dimensi Morfometri
Aspek morfometri dapat dibedakan menjadi dimensi permukaan (surface dimension), dan dimensi bawah permukaan (subsurface dimension). Dimensi permukaan terdiri dari panjang maksimum, panjang maksimum efektif, lebar maksimum, lebar maksimum efektif, lebar rata-rata, shore line, shore line development index, luas permukaan, insolusity. Dimensi bawah permukaan terdiri dari kedalaman maksimum, kedalaman relatif, kedalaman rata-rata, kedalaman median, kedalaman kuartil, volume, dan perkembangan volume danau (Cole 1983).
1. Dimensi Permukaan Atas (Surface Dimensions)
Ukuran-ukuran yang termasuk dimensi permukaan atas diantaranya sebagai berikut:
Panjang Maksimum (Maximum Length = L_max, dinyatakan dalam meter) merupakan jarak antara dua titik terjauh dari permukaan tepi suatu danau. Panjang jarak maksimum dapat melintasi pulau-pulau atau daratan.
Panjang Maksimum Efektif (Maximum Effective length = L_ef, dinyatakan dalam meter) merupakan panjang permukaan danau maksimum tanpa melintasi pulau atau daratan. Jika tidak ada pulau atau daratan, maka nilai L_ef = L_max.
Lebar Maksimum (Maximum Width atau Breadth = B_max, dinyatakan dalam meter), merupakan jarak maksimum dua titik terjauh pada permukaan tepi danau yang ditarik secara tegak lurus terhadap panjang maksimum (L_max). Penentuan lebar maksimum bisa saja melintasi daratan.
Lebar Rata-Rata (Mean Width atau Mean Breadth = w atau b, dinyatakan dalam meter), merupakan rasio antara luas permukaan danau (A_o) dengan panjang maksimum (L_max), atau :
w=b=A_o/L_max
Lebar Maksimum Efektif (Maximum Effective Width = W_ef, dinyatakan dalam meter), merupakan lebar maksimum danau tanpa melintasi daratan.
Luas Permukaan (Surface Area = A_o, dinyatakan dalam Ha), merupakan luas wilayah permukaan danau yang tertutup oleh air. Luas permukaan bervariasi tergantung pada musim. Pengukuran luas permukaan danau dari peta Bathymetrik dengan skala yang telah diketahui, dapat dilakukan dengan menggunakan alat Planimeter, dengan kertas grafik atau dengan cara penimbangan.
Panjang Garis Keliling Pantai (Shore Line = SL atau L_o, dinyatakan dalam meter). Pengukuran dimensi ini dapat dilkakukan dari peta yang telah tersedia, dengan memperhatikan skalanya. Pengukuran dapat dilakukan dengan alat Curvimeter, Cartometer, atau dengan Rotometer, atau dengan seutas benang yang diplotkan pada garis pinggiran peta danau yang bersangkutan. Kemudian dari skala peta yang telah ada, dapat dihitung panjang garis keliling danau (SL) yang sebenarnya.
Indeks Perkembangan Garis Pantai (Shore Line Development Index = SDI = F, tanpa satuan atau unit). Dimensi ini digunakan untuk mencerminkan bentuk keteraturan danau. Jika nilai SDI relatif besar (>1) maka bentuk danau tidak beraturan, tetapi jika mendekati 1 (atau = 1), danau berbentuk lingkaran yang teratur. Nilai SDI dirumuskan sebagai berikut :
SDI= SL/(2√π Ao) SL = panjang garis keliling (m)
A_o = Luas permukaan air (m²)
π = 22/7 = 3,14286
Insulosity (In) dinyatakan dalam %, merupakan luas total dari pulau-pulau atau daratan yang ada di tengah danau terhadap luas total permukaan danau.
In= (A_1 × 100)/A_o %
A_1 = Jumlah total luas pulau (daratan) yang ada di tengah danau
A_o = Luas total permukaan danau
10) Ketinggian dari Permukaan Laut dan Kedalaman Kriptodepresi
(Cryptodepression Depth, dinyatakan dalam meter). Perbedaan tinggi memengaruhi kondisi biotik dan abiotik dari masing-masing danau yang bersangkutan. Danau yang terletak di dataran tinggi mungkin akan tertutup es lebih lama dari danau-danau yang berada di dataran rendah. Juga akan terjadi perbedaan dalam hal penerimaan intensitas cahaya matahari. Kondisi-kondisi yang berbeda ini akan mengakibatkan kondisi fisika, kimia dan biologis perairan berbeda pula.
Kedalaman kriptodepresi dinotasikan dengan Z_o, adalah bagian kedalaman danau yang berada sejajar dan di bawah permukaan laut.
2. Ukuran-ukuran Dimensi Bawah Permukaan (Subsurface Dimension)
Untuk menentukan parameter-parameter bawah permukaan suatu danau harus telah memiliki peta Bathymetrik danau lengkap dengan kontur-konturnya dan skala yang jelas. Ukuran-ukuran yang termasuk dimensi permukaan atas diantaranya sebagai berikut:
Kedalaman Maksimum (Maximum Depth = D_m, dinyatakan dalam meter), merupakan kedalaman suatu danau pada titik terdalam. Pengukuran secara langsung dapat dilakukan dengan alat “Echosounder” atau dengan tali berskala yang diberi pemberat. Pengukuran secara langsung dapat dibaca pada peta Bathymetrik. Dalam hal ini perlu diperhatikan hal-hal atau peristiwa erosi, sedimentasi dan fluktuasi permukaan air danau yang terjadi setelah gambar peta dibuat karena hal-hal tersebut dapat menyebabkan nilai D_m yang sebebnarnya berubah. Karena itu, data atau peta yang ‘usang’ mesti dipertimbangkan sebelum dipakai.
Kedalaman Relatif (Relative Depth = Z_r atau D_r, dinyatakan dalam %). Penentuan kedalaman relatif danau yang dimaksudkan untuk emnggambarkan tingkat stabilitas stratifikasi atau kemantepan pelapisan air danau. Kedalaman relatif ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
D_r= D_m/2R= D_m/(2 × □(√Ao/√π)) × 100%=D_m×√π/√Ao ×50%
D_r= (88,6 ×D_m)/√Ao %
Jadi, Dr merupakan rasio antar kedalaman maksimum (D_m) terhadap diameter danau (dalam hal ini diasumsikan danau berbentuk lingkaran atau SDI mendekati 1).
Perairan yang memiliki pelapisan massa air dengan tingkat kemantepan tinggi (berarti stabilitas stratifikasi tinggi, sulit mengalami pengadukan oleh angin), umumnya memiliki nilai Dr > 4%. Pada danau-danau dengan nilai Dr < 2% akan mudah mengalami pengadukan oleh angin, atau dikatakan tingkat stabilitas stratifikasinya rendah. Kedalaman Rata-Rata (Mean Depth = z, dinyatakan dalam meter), ditentukan dengan rumus sebagai berikut : z= V/A_o Dimana : V = Volume total air danau (m³) A_o = Luas permukaan perairan danau (m²) Kedalaman rata-rata bersifat lebih informatif daripada kedalaman maksimum. Data kedalaman rata-rata sering dihubungkan dengan tingkat produktivitas lebih tinggi daripada yang berkedalaman rata-rata besar. Kemiringan Rata-Rata (Mean Slope = s, dinyatakan dalam %). Kemiringan rata-rata dapata menggambarkan luas tidaknya daerah yang berair dangkal, yang pada akhirnya akan memengaruhi : Nilai kekeruhan perairan (turbidity) Aktivitas biologi (seperti : migrasi diurnal) Kedalaman penetrasi cahaya sehubungan dengan aktivitas fotosintesis oleh organisme fitoplankton Kelimpahan biota dan produktivitas biologi perairan Kemiringan rata-rata dapat dihitung dari peta Bathymetrik dengan rumus sebagai berikut : s ̅= 1/n (½ L_0+L_1+L_2+ …+L_(n-1)+ ½ L_n ) D_m/A_o ×100% Di mana : s ̅ = kemiringan rata-rata (%) L = panjang garis keliling dari masing-masing kontour (m) n = jumlah kontour pada peta Bathymetrik D_m = kedalaman maksimum (m) A_o = luas permukaan danau (m²) Volume Total Air Danau (Volume = V, dinyatakan dalam m³) Penentuan volume air danau didasarkan pada asumsi bahwa pada umumnya danau berbentuk sebagai kerucut terpancung dan volume totalnya merupakan penjumlahan dari volume air pada masing-masing strata. Perkembangan Volume Danau (Volume development = VD, tanpa satuan), merupakan ukuran atau nilai yang digunakan untuk mengambarkan bentuk dasar danau (lake basin) secara umum. VD ditentukan dengan rumus sebagai berikut : VD= (A_o .D)/(1/3 D_m .A_o )= 3D/D_m Di mana : VD = volume development A_o = luas permukaan air danau (m2) D = kedalaman rata-rata (m) D_m = kedalaman maksimum (m) Nilai VD > 0,5 menggambarkan suatu danau yang relatif dangkal dan dasarnya rata seperti pasu (misal : danau-danau kaldera dan danau-danau kawah). Bila nilai VD berkisar antara 0,33 – 0,5 maka dapat digambarkan bahwa danau yang bersangkutan dalam dengan lantai dasar berbentuk kerucut (seperti kukusan).
Pemetaan (Mapping)
Pemetaan danau dapat dilakukan dengan berbagai cara, mulai dari yang paling canggih (misal : foto udara) sampai dengan pemetaan yang paling sederhana di darat, yaitu dengan menggunakan kompas atau theodolith. Pada pemetaan ini harus mencakup bentuk garis pantai (shore line), kontour kedalaman (m) dengan interval tertentu, skala dalam unit metrik, nama badan air, lokasi geografis secara tepat, tunggal survei dan nama-nama orang yang melakukan survei pemetaan.
Pemetaan dengan Kompas
Cara pemetaan dengan kompas merupakan cara pemetaan yang paling sederhana dan merupakan salah satu cara pengukuran garis pantai dengan metoda lintasan (traverse method). Dalam hal ini sejumlah titik-titik dihubungkan oleh garis-garis yang panjang dan sudut-sudut telah diketahui dari hasil pengukuran di lapangan. Kelemahan dari ini adalah memakan banyak waktu dan tenaga serta ketepatan hasil relatif rendah, terutama jika diterapkan ppada bentuk-bentuk danau perairan yang tidak beraturan.
Bahan-bahan yang perlu disiapkan untuk keperluan pemetaan adalah :
Alat pengukur jarak (pita ukur/tali bertanda) sepanjang 100 m
Kompas (pengukur mata angin dan sudut)
Alat-alat tulis (pensil, buku catatan, kertas grafik, penggaris, busur derajat)
Prosedur kerja di lapang
Terlebih dahulu tentukan posisi danau atau perairan terhadap arah mata angin (Utara).
Tentukan sebuah titik awal di tepi danau di mana pemetaan akan dimulai (Stasiun 1). Usahakan titik ini berada pada titik sudut di tepi danau.
Dari titik awal tentukan besarnya sudut ke titik ujung stasiun berikutnya (Stasiun 2). Besarnya sudut selalu dihitung dari kutub Utara bumi dan arahnya mengikuti arah jarum jam. Kemudian tentukan jarak antara kedua staiun tersebut.
Dari titik Stasiun 2 dilanjutkan ke titik Stasiun 3. Ukur lagi sudut dan jaraknya. Demikian seterusnya, hingga kembali lagi ke titik awal Stasiun 1 setelah memutari danau. Banyaknya titik-titik stasiun pengamatan bergantung pada bentuk danau. Makin tidak beraturan suatu danau, semakin banyak titik yang diperlukan. Catatlah jarak dan sudut antar titik atau Stasiun pengamatan dalam buku catatan.
Penentuan Kontour Kedalaman
Setelah bentuk garis pantai (shore line) danau diketahui (lewat pemetaan terdahulu), langkah berikutnya adalah menentukan kontour kedalaman danau.
Kontour kedalaman danau dapat diukur dengan “Echosounder” atau tongkat berskala atau dengan tali berskala dan berpemberat pada bagian-bagian yang lebih dalam.
Cara pengukuran kedalaman dapat dilakukan secara sistematis, yaitu bergerak dengan alat pencatat kedalaman dari salah satu tepi danau, lalu ke bagian tengah, terus ke tepi di seberangnya, selanjutnya agak bergeser ke samping dengan interval tertentu, bergerak lagi ke tengah dan terus menyeberang sambil melakukan pengukuran pada setiap interval. Demikian seterusnya, sehingga didapat banyak titik-titik pengamatan dengan jarak tertentu atau per interval. Pergeseran pengamatan atau pengukuran dari satu titik ke titik yang lain sebaiknya berjarak sama, sehingga memudahkan penempatan (plo) nilai-nilai pengukuran ke atas peta.
Langkah berikutnya adalah membuat garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang mempunyai nilai kedalaman yang relatif sama (disebut isodepth atau garis-garis kontour kedalaman). Interval kontour kedalaman (isodepth) dapat dibuat pada setiap pertambahan kedalaman sebesar 2 m, 5 m, atau 10 m, tergantung pada kedalaman danau. Pertambahan ini harus konsisten, jadi pilihlah salah satu dari nilai pertambahan kedalaman tersebut. Setelah peta danau yang lengkap (Bathymetric Map) selesai dibuat, barulah berbagai parameter morfometri suatu danau, baik dimensi permukaan maupun dimensi bawah-permukaan dapat ditentukan.
Peta Batimetri
Istilah batimetri berasal dari bahasa Yunani yaitu Bathy yang berarti kedalaman dan metry yang berarti ilmu ukur, sehingga batimetri didefinisikan sebagai pengukuran dan pemetaan dari topografi dasar laut (Pipkin et.al. 1977). Batimetri merupakan ukuran tinggi rendahnya dasar laut dimana peta batimetri memberikan infomasi mengenai dasar laut. Pemanfaatan peta batimetri dalam bidang kelautan misalnya dalam penentuan alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai dan pembangunan jaringan pipa bawah laut.
Pengukuran kedalaman perairan secara konvensional dilakukan dengan menggunakan metode batu duga, namun metode ini memiliki kelemahan terutama hasil yang kurang akurat. Kemajuan teknologi yang semakin pesat membuat metode ini sudah muali ditinggalkan dan beralih ke metode pengukuran kedalaman yang mnenggunaka prinsip perambatan gelombang bunyi. Alat yang biasa digunakan adalah Echosounder dimana alat ini merekam waktu bolak balik yang ditempuh oleh pulsa suara dari permukaan hingga dasar perairan. Dengan mengetahui cepat rambat gelombang bunyi di dalam air (V) dan waktu tempuh untuk menangkap kembali gelombang bunyi yang dilepaskan (t), maka diperoleh kedalaman perairan (s).
Penggambaran bentuk morfologi dasar perairan biasanya dapat dilakukan dengan membuat peta batimetri dengan menggunakan garis kontur. Garis kontur adalah garis khayal untuk menggambarkan semua titik yang mempunyai ketinggian yang sama di atas atau di bawah permukaan datum tertentu. Garis kontur -25 m, artinya garis kontur ini menghubungkan titik-titik yang mempunyai kedalaman sama -25 m terhadap referensi tinggi tertentu. Garis kontur dapat dibentuk dengan membuat proyeksi tegak garis-garis perpotongan bidang mendatar dengan permukaan bumi ke bidang mendatar peta.
Bentuk suatu kontur menggambarkan bentuk morfologi dasar perairan yang sebenarnya. Kontur-kontur yang berdekatan menunjukkan kemiringan yang terjal (slope), kontur-kontur yang berjauhan menunjukkan kemiringan yang landai. Jika kontur-kontur itu memiliki jarak satu sama lain secara tetap, maka kemiringannya teratur. Sifat utama dari kontur adalah kontinyu (bersinambung). Sejauh mana pun kontur berada, tetap akan bertemu kembali di titik awalnya. Selain itu, tidak ada garis kontur yang saling tumang tindih antara kontur yang satu dengan yang lainnya.
Kegunaan Data Morfometri
Index Productivity, dapat diketahui dari:
Kedalaman rata-rata
Kedalaman rata-rata dapat digunakan untuk menggambarkan produktivitas atau status tropik suatu danau. Perairan dengan kedalaman rata-rata yang rendah akan memiliki rasio antara lapisan fotik dan afotik yang lebih besar, hal ini diduga karena dengan kedalaman rata-rata yang rendah, cahaya matahari dapat menembus sampai ke dasar sehingga fotosintesis masih dapat aktif dan sediaan oksigen beesar.
MEI (Morpho Edaphic Index)
MEI (Morpho Edaphic Index) adalah rasio antara daya hantar listrik (µmhos/cm) dengan kedalaman rata-rata (m). Semakin besar nilai MEI, maka tingkat produktivitas suatu perairan juga semakin tinggi (Ryder 1974 in Cole 1983).
Kandungan Panas (Heat Contents, satuan kalori)
Nilai kandungan panas suatu perairan dapat diketahui dengan menjumlahkan hasil kali antara volume kolom air dengan suhu, ketika suhu tersebut diukur. Nilai tersebut sebenarnya tidak mempengaruhi biota air secara langsung, tetapi perubahan nilainya merupakan refleksi dari perubahan suhu adalah hal yang penting. Namun, akibat perubahan suhu yang kecil dan lambat adalah hal yang normal untuk organisme hidup, karena kemampuan adaptasinya. Selain itu air mempunyai panas spesifik air yang tinggi merupakan buffer bagi peruubahan suhu lingkungan.
Heat budget
Heat budget merupakan jumlah panas yang terserap atau terlepaskan antara dua musim atau saat yang berbeda.
Beban kandungan hara/Nutrient loading.
Daftar Pustaka
Cole GA. 1993 . Buku Teks Limnologi (Penerjemah: Fatimah MD, Yusuf dan Shamsiah MD Said). Dewan Bahasa dan Pustaka Kementrian Pendidikan Malaysia. Kuala Lumpur.
Cole GA. 1983. Textbook of Limnology. Third Edition. Waveland Press. Illinios, USA. 401p.
Lukman, I, Ridwan syaha, 2010. Kajian Kondisi Morfometri dan Beberapa Parameter Sratifikasi Perairan Danau Toba. (Limnolek (2010) 17 (2) : 158 – 170, LIPI.
Pidwirny M. 1999. Fundamental of Phhysical Geography, University of British Colombia-Okanagan. Akses internet diperoleh dari : www. PhysicalGeography.Net.
Pipkin BW, Gorsline DS, Casey RE. 1977. Laboratory exercises in oceanography. WH. Freeman and Company. New York. 259 p.
Sachlan JE. 1980. Lake Management. Pergaman Press. Oxford.
Welch PS. 1952. Limnology. Mc Graw – Hill. New York.
Komentar
Posting Komentar