Characteristics of Internal Waves in Indonesian Archipelago Sea Lanes (IASLs) Waters

Sirkulasi arus global dan jalur pelayaran internasional memanfaatkan Alur Laut Kepulauan Indonesia (ALKI) sebagai satu satunya pintu gerbang perlintasan dari Samudera Pasifik menuju Samudera Indian dan sebaliknya di wilayah perairan Indonesia. Ketersediaan informasi hidrospasial mengenai aktivitas hidro-oseanografi permukaan, kolom air, hingga dasar perairan merupakan faktor kunci terciptanya keselamatan bernavigasi. Komponen penting sirkulasi global yang memanfaatkan ALKI untuk mentransferkan bahang massa air antar samudera ialah Indonesian Through Flow (ITF) - Arus Lintas Indonesia (Arlindo), terlebih melibatkan lapisan termoklin. Dampak sirkulasi massa air ini juga berimbas terhadap sektor klimatologi secara global. Secara geografis, jalur ALKI dicirikan oleh selat dan jalur dangkal yang menghubungkan basin semi-tertutup laut teritorial sisi dalam dan luar kepulauan Nusantara dengan topografi dasar laut yang beragam dan kompleks. Di sisi lain, terdapat 10 choke point (celah sempit/selat strategis) dunia, empat di antaranya merupakan selat utama penyusun rangkaian lintasan ALKI, antara lain: Selat Malaka, Selat Sunda, Selat Lombok, dan Selat Makassar. Kombinasi sirkulasi arus geostropik (pasut barotropik), letak geografis dan interaksi laut-atmosfer tersebut dimanifestasikan dalam berbagai aktivitas oseanografi fisik yang memberikan ciri khas fenomena kolom air laut Indonesia. Semenjak tragedi tenggelamnya KRI Nanggala 402 milik TNI AL aktivitas oseanografi kolom air laut yang menyorot perhatian adalah kehadiran gelombang internal (GI), baik dengan tipikal soliton maupun non-linier. Kehadirannya yang tidak dapat terpantau secara kasat mata dan diprediksi secara cepat menurunkan potensi dalam mewujudkan keamanan dan kesiapsiagaan dalam kegiatan operasional infrastruktur maupun wahana di kolom air, baik untuk kepentingan rekayasa teknik, konstruksi, perawatan serta militer. Termotivasi oleh rasa ingin tahu mengenai perilaku, mekanisme, habitat serta implikasi lanjutan yang ditimbulkan akibat kemunculan GI, maka penelitian untuk mengkaji karakteristik GI di wilayah ALKI dan perairan sekitarnya secara komprehensif menjadi fokus utama dalam studi saat ini. Tahap pertama studi dalam disertasi ini melakukan kajian mengenai karakteristik fenomena oseanografi di wilayah ALKI dan perairan sekitar. Kajian dilakukan dengan menelaah pustaka/artikel tinjauan (peer reviewed papers) dan didukung oleh data model global untuk menginvestigasi karakteristik massa air, batimetri dan sirkulasinya di wilayah ALKI. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jejak aktivitas fenomena oseanografi fisik yang teridentifikasi pada ketiga ALKI mempengaruhi dinamika profil suhu, salinitas, densitas dan kecepatan suara, lebih spesifik adanya anomali parameter massa air tersebut berimplikasi terhadap sistem akustik bawah air dengan mengubah pola propagasi kecepatan suara di lokasi kajian, baik dalam variabilitas musiman dan intra musiman. Analisis hasil kecepatan suara memiliki rentang rata-rata 1485 – 1548 m/s untuk ALKI I; 1464 – 1544 m/s untuk ALKI II; dan 1470 – 1557 m/s untuk ALKI III, masing-masing untuk lapisan dalam hingga lapisan permukaan. Salah satu aktivitas oseanografi yang mengakibatkan fluktuasi tersebut adalah kenampakan GI. Hasil kajian pada tahap ini memetakan tujuh lokasi habitat utama GI di laut Indonesia. Zona habitat tersebut dicirikan dengan keberadaan ambang, gunung bawah laut (GBL), dan palung samudera; memiliki proses stratifikasi yang kuat; dominan di selat/celah sempit; serta berdekatan dengan jalur ALKI dan Arlindo. Tinjauan spesifik penelitian ini berfokus pada karakterisasi GI memanfaatkan dataset dari Ekspedisi Jala Citra (EJC) yang dipromotori oleh Pusat Hidro-Oseanografi TNI AL pada tahun 2022 dan 2023, kenampakan GI terindikasi di 10 lokasi yang berdekatan dengan perairan ALKI berdasarkan hasil identifikasi pencitraan kolom air peralatan hidroakustik. Selanjutnya karakterisasi GI citra kolom air EJC melibatkan penggunaan data karakteristik massa air (profil suhu, salinitas, densitas dan kecepatan suara) dari CTD observasi (saat EJC dan penelitian terdahulu) dan keluaran model HYCOM, Marine Coopernicus serta model hidrostatik milik Nagai dan Hibiya (2015). Selain itu, data observasi citra satelit radar (SAR) dimanfaatkan untuk membandingkan hasil karakterisasi peralatan hidroakustik dan lokasi kemunculan GI. Menggunakan metode KdV, hasil karakterisasi GI saat EJC 2 tahun 2022 menunjukkan GI dengan tipikal soliton (ISW) memiliki rentang amplitudo ~24-120 m dan yang memiliki tipikal non-linier (HFNW) beramplitudo kurang dari 10 m. Sedangkan saat EJC 3 tahun 2023 hanya didapatkan GI dengan tipikal soliton dengan amplitudo ~13-110 m. Hasil kajian secara kuantitatif juga menunjukkan bahwa variabilitas musiman berpengaruh signifikan terhadap karakteristik gelombang internal di lokasi kajian, respons tersebut tercermin pada fluktuasi nilai parameter KdV. Perbedaan nilai parameter KdV antara kedua periode untuk nilai c1 (kecepatan fase linear mode-1): 1,8 vs 1,6 m/s; a (koefisien nonlinearitas): -10×10?6 hingga -6×10?6 s?¹ vs -12×10?6 hingga -8×10?6 s?¹; dan ß (koefisien dispersi): ~8,5×10?4 vs ~10,2×10?4 m³/s), masing-masing saat periode EJC 2-2022 (muson tenggara) dan EJC 3-2023 (musim peralihan), hal tersebut mengkonfirmasi bahwa aktivitas gelombang internal minimum terjadi selama monsun tenggara yang diduga akibat pengaruh Arlindo yang lebih kuat. Di sisi lain, hasil kajian membuktikan bahwa penguatan Arlindo sebagai arus latar berperan terhadap transformasi geometri GI yaitu dengan memperbesar (memperkecil) setengah lebar panjang gelombang/half-width of wavelenght (?). Selama proses Analisis didapatkan temuan yang mengindikasikan bahwa ’turbulen water’ pada laporan Ekspedisi Snelius 1925 di Soekarno Seamount Chain (Niuewewerk) diduga kuat adalah paket GI dengan tipikal soliton, di mana lokasi GBL merupakan perpotongan jalur ALKI dan Arlindo. Lebih lanjut, didapatkan pula temuan karakteristik proses pendangkalan GI mengecil 4-10 kali sesaat setelah mendekati wilayah pesisir di Perairan Teluk Bone dengan dugaan lokasi pembangkitan di Selat Ombai (ALKI III) dan ditemukannya lokasi pembangkitan GI baru di Selat Leti yang bertepatan dengan gerhana matahari total tahun 2023 dengan amplitudo ~38 m saat kondisi spring tide. Temuan lanjutan yang dapat dielaborasi akibat kehadiran GI yang dihasilkan dalam penelitian disertasi ini saat EJC tahun 2022 dan 2023 adalah implikasinya terhadap propagasi akustik dan perubahan topografi dasar laut. Hasil kajian menunjukkan bahwa kenampakan GI berperan untuk menimbulkan efek positif dan negatif dalam propagasi akustik, seperti: terbentuknya acoustic trapping di jalur propagasi GI; penguatan (pelemahan) zona bayangan (shadow zone) dan perturbasi saluran SOFAR. Sedangkan untuk topografi dasar laut, munculnya GI (ISW) dengan amplitudo ~100 m di Selat Alor dengan karakteristik jenis sedimen dominan berupa pasir dan lumpur, dapat menginisiasi pembentukan sand wave dengan tinggi puncak rata-rata ~20 m dan panjang hingga mencapai 4 km, hal tersebut dikarenakan GI dapat menginduksi perubahan nilai tegangan geser material dasar laut saat berpropagasi di suatu perairan, induksi ini merupakan manifestasi dari perubahan kecepatan vertikal yang signifikan di kolom air. Akhirnya, hasil rangkuman mengenai kajian karakteristik GI di perairan ALKI dan sekitarnya secara keseluruhan menghasilkan informasi baru mengenai: (1) terpetakannya sebaran spasial zona pembangkitan, zona propagasi dan zona pendangkalan untuk GI di wilayah yang berdekatan dengan jalur ALKI dan Arlindo; (2) penggunaan kombinasi dataset citra kolom air dan citra satelit dapat dimanfaatkan mengkarakterisasi GI; (3) ditemukannya peran GI terhadap propagasi akustik dan transpor sedimen. Temuan ini memberikan kontribusi ilmiah sebagai landasan dalam pengembangan model prediksi GI, pengelolaan perikanan, pemetaan navigasi dan strategi pertahanan bawah air secara berkelanjutan di wilayah perairan Indonesia (ALKI).