Akustik Kelautan

 

Definisi Akustik Kelautan

Akustik kelautan merupakan teori yang membahas tentang gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium air laut. Akustik kelautan merupakan satu bidang kelautan yang mendeteksi  target di kolom perairan dan dasar perairan dengan menggunakan suara sebagai mediannya. Permasalahan-permasalahan yang dibahas dalam akustik kelautan ini yaitu, kecepatan gelombang suara, waktu (pada saat gelombang dipancarkan hingga gelombang dipantulkan kembali), dan kedalaman perairan. Hal-hal yang mendasari kita mempelajari akustik kelautan adalah laut yang begitu luas dan dalam (dinamis), manusia sudah pernah ke planet terjauh tetapi belum pernah ke laut terdalam, sehingga dibutuhkannya alat dan metode untuk melakukan pendeskripsian kolom dan dasar laut, dan saat ini metode yang paling baik adalah dengan menggunakan akustik.

Ø  Sejarah Perkembangan Akustik Kelautan

Pemahaman fisik proses akustik maju cepat selama dan setelah Revolusi Ilmiah. Terutama Galileo Galilei (1564-1642), tetapi juga Marin Mersenne (1588-1648) mandiri, menemukan hukum lengkap bergetar string (menyelesaikan ilmu Pythagoras dan mulai 2000 tahun sebelumnya). Galileo menulis gelombang yang dihasilkan oleh getaran dari tubuh yang nyaring, dan menyebar melalui udara, yang di bawa ke tympanum dari telinga stimulus yang menafsirkan pikiran sebagai suara. Sebuah pernyataan yang luar biasa yang menunjuk awal fisiologis dan psikologis akustik. Pengukuran eksperimental dari kecepatan suara di udara telah dilakukan berhasil antara tahun 1630-1680 oleh sejumlah peneliti dan yang paling menonjol Mersenne. Sementara itu Newton (1642-1727) meneliti yang hubungan untuk kecepatan gelombang dalam zat padat landasan akustik fisik ( Principia, 1687).

Pada abad ke-18 melihat kemajuan besar dalam akustik para matematikawan menerapkan teknik baru kalkulus untuk menguraikan teori-teori propagasi gelombang suara. Pada abad ke-19 tokoh utama akustik matematika Helmholtz dari Jerman, mengkonsolidasi bidang akustik fisiologis, dan Rayleigh dari Inggris, yang menggabungkan pengetahuan sebelumnya dengan penelitianya sendiri ke lapangan dalam karya monumental-nya "Teori Sound ". Pada abad ke-19 juga, Wheatstone, Ohm, dan Henry mengembangkan analogi antara listrik dan akustik. Abad ke-20 melihat perkembangan aplikasi teknologi semakin tumbuh pesat. Aplikasi tersebut pertama kali di aplikasikan melalui pekerjaan Sabine's ground breaking dalam akustik arsitektur, diikuti Underwater akustik digunakan untuk mendeteksi kapal selam pada Perang Dunia pertama. Rekaman suara dan telepon memainkan peranan penting dalam transformasi global masyarakat. Pada dekade tahun tujuh puluhan barulah secara intensif diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan yang menyolok ini tidak hanya di Inggris tetapi juga di Norwegia, Amerika, Jepang, Indonesia, Jerman dan sebagainya.

Kemudian setelah diketemukan digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.

Termasuk di Indonesia menggunakan teknologi akustik sangat berkembang sampai saat ini, seperti hal nya teknologi akustik kelautan yang sering di gunakan yaitu untuk peneltian di daerah perairan laut di Indonesia, dan juga banyak teknologi akustik yang di gunakan untuk kegiatan Militer, Biologi Kelautan, perkapalan, Pemetaan Oseanografi kelautan, industri ada beberapa alat teknologi akustik kelautan yang di gunakan untuk pendeteksian bawah air adalah ECHOSOUNDER, FISHFINDER, dan SONAR. Dari beberapa alat yang di gunakan mempunyai manfaat untuk mempermudah unit penelitian laut beserta sumberdaya laut tersebut.

Manfaat akustik meliputi aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat  tangkap,  bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan untuk menduga spesies ikan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan, memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.

Aplikasi akustik dalam tingkah laku ikan meliputi pergerakkan migrasi ikan dengan acoustic tagging, orientasi target (tilt angle), reaksi menghindar terhadap gerak kapal survei dan alat tangkap, respon terhadap rangsangan/stimuli cahaya, suara, listrik, hidrodinamika, komia, mekanik dan sebagainya. Aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap ikan meliputi pembukaan mulut trawl dan kedalaman, selektivitas penagkapan dengan melihat ukuran ikan target. 

Acoustic System mulai dikenal dan populer dengan istilah SONAR (sound navigation and ranging). ASDIC‘Allied Submarine Detection Investigation Committee‘ pada masa Perang Dunia I (PD I). Lalu Acoustic System mulai dikembangkan oleh Inggris pada masa pra-Perang Dunia II (PD II) dengan membuat ASDIC (Anti Sub-marine Detection Investigation Committee) yang terbukti sangat berguna bagi. Angkatan Laut Negara-negara Sekutu pada PD II. Setelah PD II berakhir, penggunaan akustik semakin berkembang luas untuk tujuan damai dan ilmiah, antara lain digunakan untuk; mempelajari proses perambatan suara pada medium air, penelitian sifat-sifat akustik dan benda-benda yang terdapat pada suatu perairan, komunikasi dan penentuan posisi di kolom perairan. Selanjutnya perkembangan akustik semakin pesat pada awal dekade 70-an karena telah ditemukan Echo Integrator yang dapat menghasilkan nilai absolut untuk pendugaan dan estimasi bawah air.

Perkembangan akustik kelautan yang makin intensif pada decade tahun 70 –an. Pada decade ini, ilmu tentang akustik diterapkan dalam pendeteksian dan pendugaan stok ikan, yakni dengan dikembangkannya analog echo-integrator dan echo counter. Perkembangan ilmu tentang akustik ini dapat di lihat  di  Negara Inggris dan di beberapa Negara lain seperti Norwegia, Amerika, Jepang, Jerman dan sebagainya.

Perkembangan selajutnya adalah diketemukannya digital echo integrator dual beam acoustic system, split beam acoustic system, quasy ideal beam system dan aneka echo processor canggih lainnya, barulah ketelitian dan ketepatan pendugaan stock ikan dapat ditingkatkan sehingga akhir-akhir ini peralatan akustik menjadi peralatan standar dalam pendugaan stock ikan dan manajemen sumberdaya perikanan.

Pada saat sekarang ilmu akustik di manfaatkan untuk aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat  tangkap,  bioakustik. Aplikasi dalam survei kelautan, dengan akustik kita dapat menduga spesies ikan yang ada di daerah tertentu dengan menggunakan pantulan dari suara, semua spesies mempunyi target strengh yang berbeda-beda. Aplikasi dalam dunia budidaya untuk pendugaan jumlah ekor, biomass dari ikan dalam jaring/kurungan pembesaran untuk menduga ukuran dari individu ikan dalam jaring kurungan, memantau tingkah laku ikan dengan acoustic tagging.

Ø  Macam- Macam Akustik

·                       Akustik pasif merupakan suatu aksi mendengarkan gelombang suara yang datang dari berbagai objek pada kolom perairan, biasanya suara yang diterima pada frekuensi tertentu ataupun frekuensi yang spesifik untuk berbagai analisis.  Pasif akustik dapat digunakan untuk mendengarkan ledakan bawah air (seismic), gempa bumi, letusan gunung berapi, suara yang dihasilkan oleh ikan dan hewan lainnya, aktivitas kapal-kapal ataupun sebagai peralatan untuk mendeteksi kondisi di bawah air (hidroakustik untuk mendeteksi ikan).

·             Akustik aktif memiliki arti yaitu dapat mengukur j arak dari objek yang dideteksi dan ukuran relatifnya dengan menghasilkan pulsa suara dan mengukur waktu tempuh dari pulsa tersebut sejak dipancarkan sampai diterima kembali oleh alat serta dihitung berapa amplitudo yang kembali.  Akustik aktif memakai prinsip dasar SONAR untuk pengukuran bawah air. Akustik aktif seperti split-beam system dapat mendeteksi organisme yang berukuran kecil (contoh:krill), dengan tanpa batasan ukuran. Posisi dari ikan dapat dideteksi secara akurat dengan menggunakan split beam system, dapat juga digunakan untuk menghitung target strength, kecepatan jelajah serta arah pergerakan dari  suatu objek.  Dengan perkembangan zaman yang begitu pesat, ilmu akustik juga berkembang sejalan dengan kebutuhan manusia.  Arah penelitian dari akustik aktif termasuk penemuan multibeam, multi-frekuensi, dan “high frequency imaging system”

Ø  Manfaat akustik

·         Dapat mengetahui daerah diduga mempunyai kelimpahan/kepadatan ikan yang tinggi.

·         Memberikan Informasi kepada Nelayan setempat sekaligus mengevaluasi kinerja unit penangkapan yang digunakan sehingga dapat dihasilkan hasil tangkapan yang optimum.

·         Memberikan informasi kepada pelayaran agar terhindar dari bahaya-bahaya kapal kandas dikarenakan dangkalnya suatu perairan.

·         Dapat mempermudah unit penelitian laut beserta sumberdaya laut tersebut.

Keunggulan Metode Akustik

·           Berkecepatan tinggi (great speed), à “quick assessment method” ----- manual

·           Estimasi stok ikan secara langsung (direct estimation) ----- tanpa analisis parameter lingkungan

·           Memungkinkan memperoleh dan memproses data secara real time

·           Akurasi dan ketepatan tinggi (accuracy and precision).

·           Tidak berbahaya atau merusak karena tidak menyentuh objek

·           Bisa digunakan jika metode lain tidak bisa / tidak mungkin dilakukan.

Penerepan Teknologi Akustik

·         Di bidang kelautan penerapan teknologi akustik bawah air  misalnya untuk eksplorasi dan eksploitasi sumberdaya non-hayati seperti :

·         Pengukuran kedalaman dasar laut (Bathymetry)

·         Pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dasar laut (Subbottom Profilers)

·         Pemetaan dasar laut (Sea bed Mapping)

·         Pemetaan habitat dasar laut (Habitat Mapping)

·         Pencarian kapal-kapal karam di dasar laut

·         Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut

·         Analisa dampak lingkungan di dasar laut

                                

Untuk megetahui jarak suatu objek maka terlebih dahulu menentukan ukan selang waktu antara gelombang suara yang dipancarkan dengan gelombang suara yang diterima, sehingga transducer dapat memperkirakan jarak dan orientasi dari suatu objek yang dideteksi dengan rumus berikut:

Jarak = (Kecepatan suara x waktu)/2

Instrument yang biasa digunakan dalam akustik antara lain ADCP (Acoustic Doppler Currents Profiler) yang berfungsi untuk mengukur arus dengan prinsip Doppler dan CTD (Conductivity, Depth, Temperature) yang berfungsi untuk mengukur konduktivitas, kedalaman dan suhu perairan.

Ø  PENERAPAN TEKNOLOGI AKUSTIK BAWAH AIR UNTUK EKSPLORASI DAN EKSPLOITASI SUMBERDAYA NON-HAYATI LAUT

·      Pengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)

Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan dengan Conventional Depth Echo Sounder dimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari perbedaan waktu antara pengiriman dan penerimaan pulsa suara. Dengan pertimbangan sistim Side-Scan Sonar pada saat ini, pengukuran kedalaman dasar laut (bathymetry) dapat dilaksanakan bersama-sama dengan pemetaan dasar laut (Sea Bed Mapping) dan pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dibawah dasar laut (subbottom profilers).

·      Pengidentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut (Subbottom Profilers)

Seperti telah disebutkan diatas bahwa dengan teknologi akustik bawah air, peralatan side-scan sonar yang mutahir dilengkapi dengan subbottom profilers dengan menggunakan prekuensi yang lebih rendah dan sinyal impulsif yang bertenaga tinggi yang digunakan untuk penetrasi kedalam lapisan-lapisan sedimen dibawah dasar laut. Dengan adanya klasifikasi lapisan sedimen dasar laut dapat menunjang dalam menentukkan  kandungan mineral dasar laut dalam. Dengan demikian teknologi akustik bawah air dapat menunjang esplorasi sumberdaya non hayati laut.

·      Pemetaan Dasar Laut (Sea bed Mapping)

Dengan  teknologi side-scan sonar dalam pemetaan dasar laut, dapat mengahsilkan tampilan peta dasar laut dalam tiga dimensi. Dengan teknologi akustik bawah air yang canggih ini dan dikombinasikan dengan data dari subbottom profilers, akan diperoleh peta dasar laut yang lengkap dan rinci. Peta dasar laut yang lengkap dan rinci ini dapat digunakan untuk menunjang penginterpretasian struktur geologi bawah dasar laut dan kemudian dapat digunakan untuk mencari mineral bawah dasar laut.

·      Pencarian kapal-kapal karam didasar laut

Pencarian kapal-kapal karam dapat ditunjang dengan teknologi side-scan sonar baik untuk untuk kapal yang sebagian terbenam di dasar laut ataupun untuk kapal yang keseluruhannya terbenam dibawah dasar laut. Dengan teknologi ini, lokasi kapal karam dapat ditentukan dengan tepat. Teknologi akustik bawah air ini dapat menunjang eksplorasi dan eksploitasi dalam bidang Arkeologi bawah air (Underwater archeology) dengan tujuan untuk mengangkat dan mengidentifikasikan kepermukaan laut benda-benda yang dianggap bersejarah.

·         Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut.

Dengan diperolehnya peta dasar laut secara tiga dimensi dan ditunjang dengan data subbottom profiler, jalur pipa dan kabel sebagai sarana utama atau penunjang dapat ditentrukan dengan optimal dengan mengacu kepada peta geologi dasar laut. Jalur pipa dan kabel tersebut harus melalui jalur yang secara geologi stabil, karena sarana-sarana tersebut sebagai penunjang dalam eksplorasi dan eksploitasi di Laut.

·         Analisa Dampak Lingkungan di Dasar Laut

Teknologi  akustik bawah air Side-Scan Sonar ini dapat juga menunjang analisa dampak lingkungan di dasar laut. Sebagai contoh adalah setelah eksplorasi dan ekploitasi sumber daya hayati di dasar laut dapat dilakukan, Side-Scan Sonar dapat digunakan untuk memonitor perubahan-perubahan yang terjadi disekitar daerah eksplorasi tersebut. Pemetaan dasar laut yang dilakukan setelah eksplorasi sumber daya non-hayati tersebut, dapat menunjang analisa dampak lingkungan yang telah terjadi yang akan terjadi.

Referensi

https://arohmangusti.wordpress.com/2012/12/11/akustik-kelautan/

https://infoperikanan.wordpress.com/2010/08/28/peranan-teknologi-akustik-bawah-air-hydroacoustics-dalam-ekplorasi-dan-eksploitasi-sumberdaya-laut-dan-perikanan/

http://mulaidengankanan.blogspot.co.id/2012/10/sejarah-akustik-kelautan.html