Pengertian Gelombang Dan Transformasi Gelombang

Gelombang adalah gerakan dari setiap partikel air laut berupa gerak longitudinal, dan orbital secara bersamaan disebabkan oleh transmisi energy serta waktu (momentum) dalam artian impuls vibrasi melalui berbagai ragam bentuk matari, dalam hal ini berbentuk partikel air laut. Secara teoritis mediumnya sendiri tetap tidak bergerak mengikuti arah energi yang melaluinya. Energi dimaksud bisa berupa tiupan angin, gerak rotasi bumi atau gerak lapisan sedimen bawah laut, gempa tektonik, dan lain-lain. Dengan adanya gelombang, maka sangat mempermudah terjadinya proses kelarutan gas oksigen untuk kepentingan kehidupan di laut. Selain itu gelombang juga merupakan salah satu faktor dalam proses perubahan sifat bahan pencemar menjadi kurang bersifat toksik (weathered pollutant) walaupun memerlukan waktu beberapa saat. Pengukuran gelombang juga dapat dipakai untuk memprediksi kedalaman laut terutama pada perairan dangkal, bila peralatan ukur tidak tersedia (Wibisono, 2011).

Gelombang  sebagian  ditimbulkan  oleh  dorongan  angin  di  atas  permukaan  laut dan sebagian lagi oleh tekanan tangensial pada partikel air. Angin yang bertiup  di  permukaan  laut  mula  –  mula  menimbulkan  riak  gelombang  (ripples).  Jika  kemudian angin berhenti bertiup maka riak gelombang akan hilang dan permukaan  laut  merata  kembali.  Tetapi  jika  angin  ini  bertiup  lama  maka  riak  gelombang  membesar terus walaupun kemudian angin berhenti bertiup. Ombak yang sederhana dapat  dilihat  sebagai  alun  (swell)  yang  terjadi  pada  keadaan  laut  tenang.  Jika diperhatikan,  alun  ini  mempunyai  puncak  –  puncak  (crests)  dan  lembah  –  lembah (troughs). Selagi gelombang berjalan bergerak  di air, jarak anatara dua titik serupa  yang  berurutan  yakni  antara  satu  puncak  dan  pucak  berikutnya  atau  pada  antara satu lembah dan lembah berikutnya dinamakan panjang gelombang (Romimahtarto, 2009).

            Gelombang dilaut dapat dibedakan menjadi beberapa macam yang tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin dipermukaan laut, gelombang pasang surut  dibangkitkan oleh benda-benda  langit terutama matahari dan bulan terhadap bumi, gelombang tsunami terjadi karena letusan gunung berapi atau gemapa di laut, gelombang yang dibangkitkan oleh kapal yang bergerak, dan sebagainya. Hal ini seperti ditunjukkan pada gambar 3.

 

  

Gambar 11.  Pergerakan air laut (Baharuddin. 2012)

Menurut Sorensen (1991), gelombang yang pecah pada suatu kemiringan pantai umumnya diklasifikasikan dalam 3 katagori yaitu: spilling, plunging dan surging. Sidibjat (1973) menjelaskan bahwa plunging terjadi karena seluruh puncak gelombang melewati kecepatan gelombang. Gelombang yang pecah dalam bentuk plunging tersebut umumnya gelombang-gelombang panjang atau swell. Spilling merupakan bentuk gelombang pecah dengan muka gelombang (front wave) sudah pecah sebelum tiba di pantai serta sempat mendekati kaki pantai disebut surging. Tipe lain dari gelombang pecah yang biasa digunakan untuk menentukan tipe pecah antara plunging dengan surging adalah collapsing.

Berikut ini merupakan gambar dari klasifikasi gelombang pecah :

 

Gambar 12. Klasifikasi Gelombang pecah (CHL, 2002)

Ukuran  besar  kecilnya  gelombang  umumnya  ditentukan  berdasarkan  tinggi  gelombang.  Tinggi  gelombang  ini  bisa  hanya  beberapa  millimeter  saja  tetapi  juga bisa sampai puluhan meter. Apabila kita mengamati perambatan gelombang di laut,  seolah  –  olah  tampak  air  laut  itu  bergerak  maju  beserta  dengan  gelombangnya. Tetapi  kenyataan  sebernarnya  tidaklah  demikian.  Pada  perambatan  gelombang, yang  bergerak  maju  sebenarnya  adalah  bentuknya  saja,    partikel  airnya  sendiri hampir tidak bergerak maju (Nontji, 2007).

2.1.1.      Transformasi Gelombang

            Gelombang yang merambat menuju tepi pantai akan mengalami beberapa proses perubahan ketinggian gelombang sebagai akibat dari proses pendangkalan (wave shoaling), refraksi, difraksi atau proses refleksi sebelum akhirnya gelombang tersebut pecah (wave breaking) (Pratikto et al, 1997; Triatmodjo, 1999).

            Menurut Carter (1988), jika suatu muka barisan gelombang datang membentuk sudut miring terhadap tepi pantai yang mempunyai kemiringan dasar landai dengan kontur-kontur kedalaman sejajar dengan pantai, maka muka gelombang akan berubah arah dan cenderung menjadi sejajar dengan garis pantai atau mengalami proses pembiasan (refraksi). Selanjutnya arah perambatan berangsur-angsur berubah dengan berkurangnya kedalaman (shoaling), sehingga dapat diamati bahwa muka gelombang cenderung sejajar dengan kedalaman. Hal ini disebabkan perubahan bilangan gelombang yang mengakibatkan perubahan kecepatan fase gelombang. Bila keadaan pantai landai, ada kemungkinan bahwa gelombang tersebut tidak pecah tetapi pemantulan gelombang (refleksi), selain itu refleksi juga dapat terjadi jika mengenai/membentur suatu rintangan. Arah dari perambatan dapat juga berubah atau mengalami pelenturan (proses difraksi), ketika gelombang melewati perairan dengan kedalaman air yang konstan, seperti ketika gelombang menuju ke suatu pulau atau pemecah gelombang. Pola difraksi dapat diamati bila suatu gelombang melewati suatu tanjung atau ujung sebuah tanggul buatan, maka gelombang akan mengalami pemanjangan puncak secara melengkung ke arah sisi belakang tanjung atau tanggul perintang tersebut. Peristiwa ini terjadi karena perembesan energi ke dalam bayang-bayang yang merupakan daerah aliran tenang di belakang rintangan.

Pola refraksi gelombang pada berbagai bentuk kontur garis pantai disajikan pada gambar 13. Refraksi dan pendangkalan gelombang (wave shoaling) dapat menentukan ketinggian gelombang pada kedalaman tertentu serta distribusi energi gelombang sepanjang pantai. Selain itu, perubahan arah gelombang sebagai hasil dari refraksi akan menghasilkan suatu daerah energi gelombang konvergen (penguncupan) atau divergen (penyebaran) yang berpengaruh terhadap struktur pantai. Refraksi juga berperan dalam perubahan topografi dasar laut dari pengaruh abrasi dan sedimentasi  serta deskripsi secara umum dari kedalaman perairan pantai dapat diperoleh melalui analisis pola refraksi gelombang (CERC, 1984). 

Gambar 13.     Refraksi gelombang pada berbagai bentuk tipe kontur garis pantai (a) kontur lurus dan sejajar; (b) gabungan antara submarine ridge dan submarine canyon; (c); submarine ridge dan (d) submarine canyon (CHL,  2002).

Gelombang menjadi tidak stabil (pecah) jika terlampau curam atau tinggi gelombangnya mencapai batas tertentu. Tinggi maksimum gelombang di perairan dalam (deep water) terbatas pada kecuraman gelombang maksimum untuk bentuk gelombang yang relatif stabil. Gelombang yang mencapai batas kecuraman (limited steepness) akan mulai pecah yang mengakibatkan sebagian energinya hilang (CERC, 1984).

Gelombang perairan dalam akan bergerak menuju kearah pantai, tetapi tidak semua gelombang yang datang dari perairan bebas tersebut dapat mendekati pantai. Hanya gelombang dengan frekuensi tertentu yang dapat mencapai pantai, sedangkan gelombang lainnya memberikan energinya kepada gelombang tertentu tersebut (Sidjabat,1973).

Batas kecuraman pada perairan dangkal akan menurun sebagai fungsi dari rasio antara kedalaman perairan dengan panjang gelombang dan kemiringan pantai. Sverdrup et al. (1942) menjelaskan bahwa gelombang yang bergerak ke arah pantai akan mengalami perubahan ketinggian. Perubahan tinggi ini disertai dengan perubahan bentuk gelombang. Puncak gelombang akan menyempit dan curam sedangkan bentuknya menjadi panjang dan datar. Selanjutnya gelombang tersebut akan mencapai suatu kedalaman yang cukup untuk mulai pecah dengan ketinggian gelombang pecah pada jarak tertentu dari garis pantai. Gelombang yang telah pecah akan menghamburkan energinya ke atas muka pantai.