Soal :
1.
a.
Berapa konsentrasi K + jika salinitas
(i) naik menjadi 40?
(ii) turun ke 25?
b. Apa yang terjadi untuk rasio K +
air laut untuk kasus-kasus (i) dan (ii) pada soal (a)?
2.
Bagaimana
mekanisme terbentuknya es di salinitas <24,7 o/oo dan
>24,7 o/oo ??
3.
Kenapa
air pada dasar palung tidak pernah membeku padahal sinar matahari hanya
mengenai bagian permukaan air saja ??
4.
Di
daerah mana saja yang bisa mengubah kekonstanan komposisi air laut?
Jawab
:
1.
a.
Dik : [K+] = 0, 011 x 36 ‰
pada salinitas 36 ‰
Dit : - [K+]
pada salinitas naik menjadi 40 ‰ = . . . ??
-
[K+]
pada salinitas turun menjadi 25 ‰ = . . . ??
Jawab :
[K+] pada salinitas naik
menjadi 40 ‰ :
[K+]diketahui [K+]ditanya
=
Sdiketauhi S
0,011
x 36 ‰ [K+]
=
36 ‰ 40
‰
0,011 x 36 (40)
[K+] = = 0,44 ‰
36
[K+] pada salinitas turun
menjadi 25 ‰ :
[K+]diketahui [K+]ditanya
=
Sdiketauhi S
0,011
x 36 ‰ [K+]
=
36 ‰ 25
‰
0,011 x 36 (25)
[K+] = = 0,275 ‰
36
b.
Bahwa
perbandingan antara unsur-unsur atau perbandingan antara unsur utama dengan
salinitas total di semua laut adalah tetap atau konstan, meskipun salinitasnya
berbeda, tetapi perbandingannya selalu sama. Ketika konsentrasi potassium [K+]
bertambah, maka salinitas akan meningkat. Namun, apabila konsentrasi potassium
[K+] berkurang, maka salinitas akan menurun. Artinya, konsentrasi
potassium berbanding lurus dengan perubahan salinitas.
2. Proses
pembekuan lapisan es di perairan, baik di perairan tawar maupun air laut,
sangat bergantung pada densitas massa air yang terdapat di perairan tersebut. Densitas sangat penting karena dapat
mempengaruhi pergerakan massa air secara vertical. Massa air yang mengalami
perubahan densitas akan mengalami pergerakan secara vertical dan mengalami
proses konveksi. Proses konveksi adalah proses pergerakan.
Dalam
hal ini, pergerakan yang dimaksud adalah pergerakan massa air secara vertical.
Dimana massa air yang memiliki densitas lebih besar, sehingga lebih berat dan
memiliki suhu lebih dingin, akan tenggelam ke bawah. Massa air yang di
permukaan digantikan oleh massa air yang memiliki nilai densitas lebih kecil,
lebih ringan dan lebih hangat.
Densitas
dipengaruhi oleh dua factor, yaitu suhu dan salinitasnya. Densitas akan
meningkat secara linier seiring dengan bertambahnya nilai salinitas. Tetapi
pengaruh suhu tidaklah demikian. Secara umum, penurunan suhu akan mengakibatkan
densitas meningkat. Namun hal itu terjadi selama air berada di bawah suhu yang
mengakibatkan densitas maksimum. Pada Gbr 1 terlihat, pada suhu 40C,
densitas telah mencapai nilai maksimum (1,00 g/cm3), sehingga bila
suhu terus menurun hingga akhirnya membeku, densitas justru akan mengalami penurunan
juga.
Densitas yang berbeda pada air tawar
dan air laut juga menyebabkan proses pembentukan lapisan es pada keduanya juga
berbeda. Pembentukan es, selain dipengaruhi oleh nilai densitasnya, juga
dipengaruhi oleh suhu yang menjadi titik beku dan titik densitas
maksimum.
Diagram
temperature-density pada air tawar
Pada air tawar, titik beku terjadi pada suhu 00C
dan titik densitas maksimum pada suhu 40C. Hal ini berarti air akan
melalui suhu yang memaksimumkan densitas massa air terlebih dahulu baru
kemudian melalui titik bekunya. Saat air mencapai suhu densitas maksimum, air
menjadi lebih ringan. Massa air tidak lagi mengalami proses konveksi. Penurunan
suhu yang terus terjadi akan mendinginkan massa air.
Pendinginan terjadi hanya pada lapisan wind mixed layer
(campuran akibat angin) saja. Massa air pada lapisan ini akan membeku dan
kemudian menjadi lapisan es. Karena lapisan es lebih ringan dibandingkan air,
meskipun secara volume es lebih besar, es akan terapung di atas air. Sedangkan
pada lapisan air yang lebih dalam akan berisi massa air yang memilikii densitas
maksimum.
Berbeda dengan air tawar, pada air bersalinitas tinggi
tidaklah mudah terbentuk lapisan es. Sebagai pengingat, semakin tinggi
salinitas, maka makin besar pula nilai densitas. Air tawar memiliki densitas
yang lebih kecil sehingga proses pembentukan lapisan es pada air tawar lebih
mudah dibandingkan pada air bersalinitas tinggi. Gbr 2 menunjukkan titik
beku dan titik densitas maksimum pada suhu dan salinitas yang berbeda. Titik
pertemuan antara titik beku dan titik densitas maksimum adalah pada salinitas
24,7 ‰, pada suhu -1,3320C.
Diagram suhu dan salinitas
Air yang bersalinitas kurang dari 24,7 ‰, memiliki titik
beku yang lebih rendah daripada titik densitas maksimum. Artinya massa air akan
melalui suhu yang menyebabkan densitas menjadi maksimum dan berhentinya proses
konveksi terlebih dahulu sebelum mencapai suhu yang menyebabkan air menjadi
beku. Pada air bersalinitas kurang dari 24,7 ‰ memiliki prinsip yang sama
seperti air tawar. Sehingga proses pembentukan lapisan esnya juga sama seperti
pembentukan es yang terjadi pada air tawar.
Akan tetapi, hal tersebut tidak berlaku bagi massa air yang
memiliki salinitas di atas 24,7 ‰. Pada massa air bersalinitas lebih tinggi,
air akan melalui titik bekunya terlebih dahulu baru kemudian mencapai titik
densitas maksimum. Hal ini berarti selama terjadi proses pendinginan, dalam
keseluruhan kolom air masih terjadi proses konveksi vertical.
Walaupun titik beku telah dicapai, tetapi karena massa air
masih terus bergerak, massa air berdensitas besar bergerak ke bawah dan pada
permukaan digantikan oleh massa air yang berdensitas kecil, maka proses
pendinginan yang seharusnya terjadi menjadi diperlambat. Sehingga pada
permukaan tidak terbentuk lapisan es, kecuali pendinginan terjadi terus menerus
dan dalam waktu yang lama, sehingga suhu dapat mencapai titik di bawah titik
densitas maksimum.
Artinya, Densitas maksimum
terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik
beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya konveksi panas.
S < 24.7 : air menjadi dingin hingga
dicapai densitas maksimum, kemudian jika air permukaan menjadi lebih ringan
(ketika densitas maksimum telah terlewati) pendinginan terjadi hanya pada
lapisan campuran akibat angin (wind mixed layer) saja, dimana akhirnya terjadi pembekuan.
Di bagian kolam (basin) yang lebih dalam akan dipenuhi oleh air dengan densitas
maksimum.
S > 24.7 : konveksi selalu terjadi di
keseluruhan badan air. Pendinginan diperlambat akibat adanya sejumlah besar
energi panas (heat) yang tersimpan di dalam badan air. Hal ini terjadi karena
air mencapai titik bekunya sebelum densitas maksimum tercapai.
3. Zat lain
membeku
dari
bawah
ke atas;
air membeku
dari
atas
ke bawah.
Ini merupakan sifat yang tidak biasa dari air, dan ini
sangat penting untuk keberadaan air di permukaan bumi. Banyak tempat
di dunia ini di mana suhu turun
di bawah 0oC pada musim dingin, sering bahkan lebih rendah
lagi. Suhu sedingin itu tentu saja akan mempengaruhi air di laut, danau, dsb.
Air semakin dingin dan bagian-bagiannya mulai membeku. Jika es tidak berperilaku seperti sekarang ini (atau tidak
mengambang), es akan tenggelam ke dasar sementara bagian air yang lebih hangat
akan naik ke permukaan dan terkena udara.
Tetapi
suhu udara itu masih membekukan sehingga bagian air ini akan membeku
juga dan tenggelam. Proses ini akan berlanjut sampai
tidak tersisa air cair sama sekali. Namun bukan itu yang terjadi. Melainkan
sebaliknya: Ketika air semakin dingin, air menjadi lebih berat sampai suhunya
mencapai 4oC, pada titik ini segala sesuatunya tiba-tiba berubah. Setelah itu,
air mulai mengembang dan menjadi lebih ringan seiring menurunnya suhu.
Akibatnya,
air bersuhu 4oC tetap di bawah, air bersuhu 3oC berada di atasnya,
air bersuhu 2oC berada di atasnya lagi dan seterusnya. Pada
permukaan sajalah suhu air benar-benar mencapai 0oC dan di situ air membeku.
Namun hanya permukaan yang membeku: Lapisan air bersuhu 4Oc. di bawah es tetap cair
dan itu cukup bagi makhluk hidup dan tanaman bawah air untuk
terus hidup.
(Perlu
dijelaskan di sini bahwa es dan salju merupakan penghantar panas yang buruk,
lapisan es dan salju mencegah panas pada air bagian bawah
terlepas ke atmosfer. Akibatnya, kalaupun suhu udara mencapai -50oOC, tebal
lapisan es laut tidak akan pernah lebih dari satu atau dua meter dan akan terdapat banyak retakan di dalamny.)
Air biasa mengalami anomali sehingga
berat jenis air terkecil bukan pada suhu nol derajat Celsius, melainkan pada
suhu 4 derajat Celcius. Akibat anomali air lapisan es pasti berada dipermukaan
air (karena lebih ringan dari yang suhunya dibawah 4 derajat Celsius), ini
sangat bermanfaat untuk mengisolasi air dari suhu udara (diatasnya) sehingga
dibawah permukaan es masih terdapat air dalam keadaan cair. Semakin lama
lapisan es semakin tebal, tetapi dibawahnya masih terdapat air dalam keadaan
cair yang sangat dibutuhkan oleh makluk hidup. Selain itu, air di bawah
permukaan tidak dapat membeku karena adanya panas bumi sehingga suhu di dasar
laut belum tentu lebih rendah dari permukaan air laut. Itulah beberapa sebab
mengapa air di dasar palung tidak membeku.
4. Untuk
beberapa lingkungan laut, terdapat kondisi dimana rasio-rasio ion menyimpang
jauh dari normal. Daerah tersebut termasuk:
1. Laut-laut
tertutup, estuari dan daerah lain dimana terdapat aliran sungai yang besar yang
mengandung lebih sedikit total garam terlarut dari air laut dan serta mempunyai
rasio ion yang berbeda.
2. Cekungan,
fjord dan daerah lain dimana sirkulasi dasar sangat terbatas, misalnya dengan
keberadaan sill (batas sub-permukaan) di mulut cekungan akan menghadang
komunikasi bebas antara air dasar
dan air laut beroksigen di luarnya. Dalam kasus-kasus tersebut, hancuran
bakteri (oksidasi) dari bahan organik di
dasar air sehingga menyebabkan kekurangan oksigen terlarut yang cukup parah
hingga terjadi kekurangan total yang disebut anoksik atau anaerobik.
Anion sulfat digunakan sebagai sumber alternatif oksigen oleh organisme mikro.
3. Daerah yang luas,
hangat dan dangkal seperti Bahama Banks yang dicirikan oleh presipitasi biologi
kalsium karbonat yang sangat aktif secara kimiawi dan/atau biologi menyebabkan
perubahan yang signifikan pada rasio Ca2+
terhadap
salinitas total.
4. Daerah-daerah yang
terjadi pemekaran dasar laut dan aktivitas vulkanik aktif bawah laut dimana air
laut panas bersirkulasi dikerak samudra. Rasio ion dalam larutan hidrotermal
sangat berbeda dari air laut yang normal, yang menghasilkan percampuran dengan air
laut mempunyai ciri elemen utama: rasio-rasio salinitas.
5. Di dalam sedimen dasar
laut dimana air pori yang turut dalam berbagai reaksi di dalam partikel sedimen
pada saat kompaksi setelah sedimen diendapkan. Reaksi tersebut muncul sebagai diagenesis dan menyebabkan
perubahan rasio ion yang cukup berarti.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. Alasan Tak Membekunya Air Di Dasar Palung.
http://geoenviron.blogspot.com. Diakses tanggal 4 Oktober 2012 pukul 20.30
WIB
Ida, Anna Sunaryo. 2012. Mekanisme Terbentuknya Es. http://unpredictable-science.blogspot.com/2012/01/pembekuan-lapisan-es.html. Diakses tanggal 4 Oktober 2012 pukul 21.00
WIB
Hutabarat,
Sahala dan M. Evans. 1985. Pengantar
Oseanografi. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)
Stewart RH. 2002. Introduction to Physical Oceanography. Departmen of Oceanography
Texas. Texas : A & M University.
Supangat, Agus dan Susanna. 2007. Oseanografi Fisik (BRKP). Jakarta : BRKP
Tidak ada komentar:
Posting Komentar