CTD atau Conductivity, Temperature, and Depth

 CTD atau Conductivity, Temperature, and  Depth 

Definisi CTD

        CTD atau conductivity, Temperature, and Depth adalah salah satu instrumen kelautan yang berguna untuk pengukuran suhu di kolom perairan maupun laut dalam. Fungsi utama dari CTD adalah untuk mengukur suhu dan konduktiitas perairan relatif terhadap kedalaman. Sehingga melalui instrumen ini dapat diketahui suhu, salinitas, dan juga densitas suatu perairan. CTD dilengkapi dengan sensor yang dapat mengukur suhu secara langsung saat alat diturunkan ke kolom perairan dan hasil pengukuran tercatat secara langsung pada komputer di atas kapal. Selain itu, CTD dilengkapi oleh botol-botol sampel (rosette atau naskin bottle samples) untuk mengambil sampel air pada kedalaman tertentu. Tergantung pada kedalaman dan kondisi perairan, biasanya pengukuran standar CTD memerlukan waktu sekitar 2-5 jam. Alat ini terdiri dari 3 sensor utama, yaitu sensor tekanan untuk pengukuran kedalaman, thermistor sebagai sensor suhu, dan sel induktif (conductivity) sebagai sensor salinitas, juga dapat diberikan sensor tambahan seperti sensor klorofil, kekeruhan, oksigen dsb.

Gambar 1. Alat CTD

            CTD atau Conductivity, Temperature, and  Depthadalah salah satu instrumen kelautan yang digunakan untuk mengatur konduktifitas, suhu, dan kedalaman. Dengan kata lain, CTD merupakan salah satu instrumen yang dibutuhkan dalam mendukung survei batimetri dengan menggunakan echosaunder. Prinsip kerja dari alat ini  adalah dengan cara mengarahkan dan mendapatkan sinyal dari sensor yang mendeteksi suatu  besaran, kemudian data dari metode multiplexer dan decode. Data dipecah dengan menggunkan metode enkoder untuk transfer ke serial data stream dengan dikirimkan ke kontrol unit melalui kabel yang terhubung.

 Prinsip Pengukuran CTD

Prinsipnya teknik pengukuran pada CTD ini adalah untuk mengarahkan sinyal dan mendapatkan sinyal dari sensor yang menditeksi suatu besaran, kemudian mendapatkan data dari metode multiplexer dan pengkodean (decode), kemudian memecah data dengan metode enkoder untuk di transfer ke serial data stream dengan dikirimkan ke kontrol unit via cabel. CTD diturunkan ke kolom perairan dengan menggunakan winch disertai seperangkat kabel elektrik secara perlahan hingga ke lapisan dekat dasar kemudian ditarik kembali ke permukaan. Pengukuran tekanan pada CTD menggunakan strain gauge pressure monitor atau quartz crystal. Tekanan akan dicatat dalam desibar kemudian tekanan dikonversi menjadi kedalaman dalam meter. Sensor temperatur yang terdapat pada CTD menggunakan thermistor, termometer platinum atau kombinasi keduanya. Sensor salinitas menggunakan sel induktif yang terdapat dalam CTD. Pengukuran data tercatat dalam bentuk data digital. Semua data di atas tersimpan dalam CTD dan ditransfer ke komputer setelah CTD diangkat dari perairan atau transfer data dapat dilakukan secara kontinu selama perangkat perantara (interface) dari CTD ke komputer tersambung.

 

Cara Kerja CTD

CTD diletakan pada kerangka Rosette. Kemudian probe dihubungkan dengan kabel elektrik yang ada kerangka Rosette. Berat dari kerangka Rosette tersebut sekitar 25 Kg. Setelah semua perangkat di pasang, akan lebih baik jika kita memeriksa keseimbangan peralatan, jika dipastikan fix maka kita dapat mulai memasukan CTD kedalam laut.

Langkah-langkahnya Operasional CTD

1.         Mulai dengan program akuisisi data dan dilengkapi profil untuk mengidentifikasi data. Disiapkan peralatan yang akan digunakan dan letakkan botol sesuai dengan prosedur pemasangan.

2.         Setelah kerangka Rosette diletakan pada posisinya dan CTD (Probe atau rangkaian sensor yang sudah di Set) diletakan di dalamnya, maka instrumen ini dibawa ke sisi (pinggir) kapal, lalu dihubungkan kabel-kabel interkoneksinya maka instrumen tersebut siap diturunkan.

3.         Setelah CTD siap untuk diturunkan maka kontrol unit di set untuk kondisi ON. Ketika kontrol unit sedang dipersiapkan maka instrumen (Rosette dan Probe) dapat diturunkan pelan-pelan mendekati permukaan air.

4.         CTD mulai diturunkan kedalam air secara pelan-pelan, dan pada saat inilah rangkaian Probe dan kontrol unit saling berhubungan untuk merekam data dalam bentuk sinyal analog pada recorder. Pada saat ini juga prosedur akuisisi dimulai dan kerangka Rosette pada CTD diturunkan dengan kecepatan tertentu sampai pada kedalaman yang diinginkan.

5.         Pada saat CTD probe diturunkan maka pengiriman data ke kontrol unit juga di mulai. Perhatikan data yang di dapat dan keadaan kecepatan penurunannya.

6.         Setelah mendapatkan data yang diinginkan maka stop penerimaan data dari probe. Berhentikan juga perekaman data pada recorder. Kemudian dapat ditarik ke permukaan air, dengan catatan tidak ada lagi data yang di kirim oleh CTD dan dipastikan OFF.

7.         Setelah unit data akuisisi di-Offkan dan instrument diletakan di atas kapal maka tekan End of Profile data dan diberhentikan akusisi program. Data yang di dapat bisa langsung disambungkan ke personal Computer atau direkam oleh Tipe Recorder.

8.         Proses pengambilan data selesai.

Komponen CTD

Secara umum, sistem CTD terdiri dari unit masukan data dan sistem pengolahan

1.      Unit Masukan Data

Unit ini terdiri dari sensor CTD, rosette, botol sampel, kabel koneksi, dan perangkat tambahan lain. Sensor berfungsi untuk mengukur parameter karakteristik fisik air laut yang terdiri dari sensor tekanan, temperatur, dan konduktivitas. Botol sampel berfungsi sebagai wadah sampel air sedangkan rossete berfungsi untuk mengatur penutupan botol. Kabel koneksi berfungsi sebagai penompang, dan juga berfungsi sebagai pengantar sinyal. Telekomando akan memberikan sinyal kepada rossete untuk menutup botol secara berurutan, setelah mengambil sampel air laut.

2.        Unit pengolah

Unit ini terdiri dari sebuah unit pengontrol CTDS (CTD Sensor) dan komputer yang dilengkapi perangkat lunak. Unit pengontrol berfungsi sebagai pengolah sinyal CTD, penampil hasil pengukuran serta pengubah sinyal analog ke digital. CTD mengontrol setiap kegiatan akuisisi dan pengambilan sampel serta kalibrasi. Setiap penekanan tombol fungsi sesuai pada menu, maka printer akan mencetak posisi, kedalaman, salinitas, konduktifitas dan temperatur sehingga kronologis kegiatan pengoprasian CTD dapat terekam.

Sensor adalah sebuah piranti yang mengubah fenomena fisika menjadi sinyal elektrik. CTD memiliki tiga sensor utama, yakni sensor tekanan, sensor temperatur, dan sensor untuk mengetahui daya hantar listrik air laut (konduktivitas).

a.    Sensor Tekanan

Sensor tekanan merupakan sensor yang memanfaatkan hubungan langsung antara tekanan dan kedalaman. Sensor ini terdiri dari tahanan yang berbentuk seperti jembatan wheatsrone kemudian dinamakan strain gauge. Strain gauge merupakan alat resistansi yang berubah ketika mendapat tekanan, Tahanan ini akan memegang peranan ketika mendapat gaya dalam bentuk fisika seperti tekanan, beban (berat), arus dll.

b.      Sensor Temperatur

Sensor  temperatur adalah sensor yang berpengaruh terhadap suatu hambatan, dalam bentuk termistor. Termistor (tahanan termal) merupakan alat semikonduktor yang berperan sebagai tahanan dengan besar koefisien tehanan temperatur yang tinggi dan biasanya bernilai negative. Alat ini terbuat dari campuran Oksida-Oksida logam yang diendapkan seperti mangan, nikel, kobalt dll.

c.    Sensor Konduktifitas

Sensor konduktifitas merupakan sensor yang mendeteksi adanya nilai daya hantar listrik di suatu perairan. Sensor ini merupakan sensor yang terdiri dari tabung berongga dan empat buah terminal elektroda platina-rhodium di belakang sisinya. Sebagai sensor yang melewati nilai konduktifitas maka rata-rata hasil proses dalam pengukuran akan melewati nilai rendah (low pass fliter). Sensor ini akan mulai mengukur ketika alat telah bergerak masuk kedalam air sampai pada posisi yang diinginkan. Sebenarnya sensor ini mengukur nilai konduktifitas untuk mengetahui nilai salinitas atau kadar garam di sebuah perairan sacara tidak langsung.

Kelebihan dan Kekurangan

Sistem CTD sendiri terdiri dari unit masukan data dan sistem pengolahan. Oleh sebab itu, instrumen ini memiliki akurasi yang tinggi, walaupun hanya dapat mengukur satu titik di satu waktu. Ketersediaannya CTD juga tidak sebanding dengan banyaknya kegiatan survei batimetri. Perawatan dan perbaikan instrumen ini juga masih tergantung pada produsen, sehingga menghambat kelancaran operasi survei

Keuntungan menggunakan CTD dapat digunakan untuk penginderaan jauh, sangat akurat karena dapat dikontrol dari atas kapal, ringan (CTD saja), dan dapat digunakan hingga kedalaman beberapa ribu meter. Kekurangan dari  CTD sendiri adalah alatnya kecil, bertenaga rendah sensor CTD yang digunakan pada instrumen otonom seperti MP, glider, profil mengapung dan AUVs lebih kompleks untuk beroperasi, keterbatasan utama adalah kebutuhan untuk mengkalibrasi sensor individu. Hal ini terutama berlaku untuk instrumen otonom dikerahkan untuk jangka waktu yang lama. (Kapal-dikerahkan CTDs yang direferensikan dengan data sampel air yang tidak tersedia secara umum dengan penyebaran instrumen otonom.) Oleh karena itu, sensor harus stabil untuk periode penyebaran, atau asumsi tentang sifat-sifat air laut harus dibuat dan dirujuk ke data sensor.

Argo Floats - SIK

 ARGO FLOATS

Definisi Argo Floats

ARGO merupakan singkatan dari The Array for Real-time Geostropic Oceanography dimana nama argo dipilih untuk memperkuat hubungan global float array dengan misi satelit altimetri Jason. ARGO bagian dari Global Climate Observing System/Global Ocean Observing System (GCOS/GOOS) yang dikoordinai oleh Argo Steering Steering Team dimana 18 negara tergabung di dalamnya (Australia, Kanada, Cina, Denmark, Perancis, Jerman, India, Irlandia, Jepang, Korea, Mauritania, Belanda, Selandia Baru, Norwegia, Rusia, Spanyol, Inggris, dan USA) dan Uni-Eropa terlibat di dalamnya. Beberapa Negara termasuk Afrika Selatan, Indonesia dan Chili telah membantu dalam penyebarannya. Argo Float merupakan instrumen pengukuran data suhu, salinitas dan tekanan di laut yang Sebagianbesar waktu operasinya berada di kedalaman lebih dari 1500 m. Argo Float umumnya memiliki siklus pengukuran setiap 10 hari, namun beberapa argo ada yang beroperasi dengan siklus yang lebih pendek (Khaldun et al., 2020).

Argo Float merupakan instrumen yang bergerak mengikuti arus bawah laut yang akan muncul ke permukaan setiap 10 hari dan akan mengirimkan data ke satelit, munculnya Argo Float sebagai suatu metode pengukuran global dengan perolehan data melalui pengukuran in situ yaitu menggunakan pelampung (float) dikombinasikan dengan sistem satelit untuk menerima dan mengirimkan data, data yang diperoleh melalui proses observasi kelautan yaitu profil horizontal dan vertikal temperatur dan salinitas laut secara near real-time. Argo Float ialah instrumen yang bergerak mengikuti arus bawah laut untuk memperoleh data temperature dan salinitas hingga kedalaman 200 m dibanyak lokasi sesusai dengan pergerakan arus bawah laut. Dengan demikia, monitoring temperatur salinitas dan kecepatan di lautan akan berlangsung secara kontinyu dan semua data dapat di-relay dan dipublikasikan dalam beberapa jam setelah pengumpulan data awal (Akhbar et al., 2018).

Komponen Argo Float

Gambar 1. Komponen Argo Float

(Sumber: Khaldun et al., 2020)

Prinsip awal dari desain Argo float adalah harus dapat mencakup pengetahuan instrumentasi kelautan secara keseluruhan. Dengan kata lain, Argo float harus merupakan suatu wahana yang dapat memenuhi kebutuhan sampling secara global dan terus-menerus, terutama untuk pengukuran parameter oseanografi secara vertikal pada laut dalam, dan sebagai komplemen data satelit untuk meningkatkan akurasi pembuatan model global nteraksi laut-atmosfer yang sebelumnya belum pernah bisa tercapai.

1.  Antena satelit
2. Antena untuk pengumpulan data satelit dipasang di bagian atas pelampung yang membentang di atas permukaan laut setelah selesai naik.
3. Sensor CTD
4. Sebuah sensor CTD buatan SEABIRD yang dipasang pada sebuah pelampung robotic yang bisa Secara otomatis bergerak naik-turun dalam selang waktu setiap 10 hari sekali
5. Transmiter Satelit (menggunakan satelit GTS untuk transmisi data dari float ke stasiun bumi)
6. Pompa udara
7. Pompa Hidrolik
8. Oli Hidrolik
9. Kantong Pneumatik
10. Baterai Lithium

Peranan Argo Floats di Kelautan

Pengamatan in situ diperlukan untuk mengamati lautan, tren iklimnya, dan memvalidasi pengukuran yang dilakukan oleh satelit. Data in situ juga penting untuk model laut karena digunakan untuk asimilasi data dan juga untuk validasi ilmiahnya. Sedangkan Argo mengarah pada banyak penemuan baru yang mendokumentasikan keadaan berkembang dan variabilitas sistem laut / iklim, mendukung prakiraan laut yang lebih baik, dan mendukung semua cabang ilmu kelautan. Selama periode ini, teknologi yang digunakan di Argo telah maju, memungkinkan operasi di wilayah yang sebelumnya sulit: lebih dekat ke permukaan laut, di laut marginal, di zona es musiman, dan di atas kedalaman laut penuh. Secara paralel, persyaratan baru muncul, seperti peningkatan pengambilan sampel di daerah tropis dan perbatasan barat. Peningkatan utama Argo yang direncanakan termasuk pengambilan sampel kedalaman penuh (Deep Argo) dan penambahan sensor baru (Argo Biogeokimia).

 

Manfaat Argo floats

Manfaat Argo floats adalah:

a.       Dapat mengukur suhu dan salinitas di 2000m puncak lautan

b.      Penelitian oseanografi. Informasi near real-time tentang perubahan samudra sedang merevolusi pengetahuan tentang dinamika samudra. Sampai saat ini sekitar 1100 makalah telaah sejawat telah menggunakan data Argo. Topik meliputi sifat dan formasi massa air, interaksi udara-laut , sirkulasi laut (arus skala besar), pusaran skala besar (sistem cuaca samudra), dinamika laut, dan variabilitas musiman hingga beberapa dekade.

c.       Variabilitas iklim. Ini membantu kita untuk memahami variabilitas pada berbagai skala waktu, menafsirkan perubahan sebelumnya, dan pada akhirnya meningkatkan prediktabilitas iklim.

d.      Pengetahuan tentang keadaan lautan kita mulai memungkinkan kita untuk memahami kondisi yang memengaruhi stok ikan dan produktivitas biologis, serta lebih memahami bagaimana lautan kita berfungsi sebagai sistem yang kompleks. Karena datanya mendekati waktu nyata dan mudah tersedia, data tersebut juga diasimilasi ke dalam pemodelan operasional, termasuk untuk prediksi arus jangka pendek (misalnya tumpahan minyak lepas pantai, pencarian dan penyelamatan) dan suhu (misalnya untuk perikanan), untuk musiman. prakiraan antar-tahunan (misalnya El Niño), dan untuk menginisialisasi prediksi puluhan tahun dari sistem iklim laut / atmosfer (seperti yang dimiliki IPCC). Akhirnya, data tersebut bahkan dapat dimasukkan ke dalam prakiraan cuaca jangka pendek.

Satelit Sumber Daya Alam - IKONOS

 Satelit Sumber Daya Alam - IKONOS

IKONOS

Satelit Ikonos adalah satelit resolusi tinggi yang dioperasikan oleh GeoEye. Kemampuannya yang terliput adalah mencitrakan dengan resolusi multispektral 3,2 meter dan inframerah dekat (0,82mm) pankromatik. Aplikasinya untuk pemetaan sumberdaya alam daerah pedalaman dan perkotaan, analisis bencana alam, kehutanan, pertanian, pertambangan, teknik konstruksi, pemetaan perpajakan, dan deteksi perubahan. Mampu menyediakan data yang relevan untuk studi lingkungan. Ikonos menyediakan pandangan udara dan foto satelit untuk banyak tempat di seluruh dunia.

Ikonos adalah satelit komersial beresolusi tinggi pertama yang ditempatkan di ruang angkasa. Ikonos dimiliki oleh Space Imaging, sebuah perusahaan Observasi Bumi Amerika Serikat. Satelit komersial beresolusi tinggi lainnya yang diketahui: Orbview-3 (OrbImage), Quickbird (EarthWatch) dan EROS-A1 (West Indian Space). Ikonos diluncurkan pada bulan September tahun 1999 dan pengumpulan data secara regular dilakukan sejak Maret 2000. Ikonos dimiliki dan dioperasikan oleh Space Imaging. Di samping mempunyai kemampuan merekam citra multispetral pada resolusi 4 meter, Ikonos dapat juga merekam obyek-obyek sekecil satu meter pada hitam dan putih. Dengan kombinasi sifat-sifat multispektral pada citra 4-meter dengan detail-detail data pada 1 meter, citra Ikonos diproses untuk menghasilkan 1-meter produk-produk berwarna (Suwargana, 2013).

Ikonos adalah satelit milik Space Imaging (USA) yang diluncurkan bulan September 1999 dan menyediakan data untuk tujuan komersial pada awal tahun 2000. Ikonos adalah satelit dengan resolusi spasial tinggi yang merekam data multispektral 4 kanal pada resolusi 4 meter dan sebuah kanal pankromatik dengan resolusi satu meter. Ini berarti Ikonos merupakan satelit komersial pertama yang dapat membuat image beresolusi tinggi. Spesifikasi ini memberikan kemampuan Citra Ikonos untuk dapat merekam obyek lebih detail dibandingkan dengan citra lain yang memiliki resolusi spasial yang lebih rendah. Citra ikonos merupakan citra satelit yang memiliki resolusi spasial tinggi dengan ketelitian pixel satu meter untuk satu pankromatik dan empat meter untuk multispectral (Lestari, 2012).

Satelit IKONOS memiliki sensor berupa system kamera digital yang mampu menghasilkan citra pankromatik dan multispektral. Resolusi spasialnya adalah 1 meter untuk citra mode pankromatik dan 4 meter untuk citra mode multispektral. Tipe dan saluran citra IKONOS disajikan pada tabel 1.2. Sensor 14 IKONOS mampu menghasilkan citra dengan resousi radiometrik 8 bit maupun 11 bit sehingga memiliki variasi keabuan(untuk pankromatik) dan warna (untuk multispektral) yang lebih baik gambar yang dihasilkan lebih tajam sebagai akibat banyaknya variasi warna yang dimiliki. Proses perekamanya dipermukaan bumi, sensor satelit IKONOS menggunakan 4 band yang menghasilkan data citra mode multispektral dan 1 band untuk citra pankromatiknya. Kamera digital satelit IKONOS memiliki panjang fokus 10 meter yang dilengkapi dengan 3 buah cermin anastigmat dengan kemampuan refokus orbit.Adapun untuk karakteristik citra dapat disimak dalam Tabel 1.3. berikut. Tingkat citra ikonos yaitu geo, standard ortho, reference, pro, precision, dan precision plus. Faktor yang membedakan antar tingkat produk adalah ketelitian posisinya. Semakin tinggi tingkatnya maka ketelitian posisi semakin tinggi, tetapi dengan konsekuensi harga yang juga semakin mahal. Tingkat (level) geo adalah tingkatan terendah dengan karakteristik ketelitian posisi sekitar 15m (standar CE 90). Ketelitian posisi ikonos tingkat geo dapat ditingkatkan dengan GCP teliti. 

Tabel 1. Karakteristik Satelit IKONOS