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.
Akustik dibagi menjadi dua macam, yang pertama yaitu 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). Sedangkan akustik aktif memiliki arti yaitu dapat mengukur jarak 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.
Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara, karakteristik suara, faktor lingkungan, dan kondisi target. Kelebihan dari metode akustik ini, yaitu berkecepatan tinggi, estimasi stok ikan secara langsung, dan memproses data secara real time, tepat, dan akurat.
Hidroakustik didasarkan pada prinsip yang sederhana, gelombang suara dipancarkan melalui sebuah alat yang menghasilkan energi suara (tranducer) pada kolom perairan ataupun dasar perairan. Hal ini mengubah energi elektrik menjadi mekanik. Kecepatan energi suara di perairan mencapai 1500 m/s. Ketika energi tersebut mengenai suatu target maka akan dikembalikan dalam bentuk echo yang nanti akan dikembalikan ke receiver. Dengan menentukan selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dan diterima, tranducer dapat memperkirakan jarak dan orientasi dari suatu objek yang dideteksi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :
Jarak = (Kecepatan suara x waktu)
2
Kecepatan suara bergantung pada suhu, salinitas, tekanan, musim, dan
lokasi. Semakin jauh suara dari sumbernya, maka kegiatan echo akan
mengalami perubahan dari segi ruang dan waktu. Kecepatan suara diperoleh
dengan rumus :
C = 1449,2 + 4,6T-0,055T² + 0,00029Tᵌ + (1,34 – 0,010T)(S-3S) – 0,016Z
Keterangan :C : Kecepatan suara (m/s)
T : Suhu (ºC)
S : Salinitas (psu)
Z : Kedalaman (m)
Atenuasi Gelombang Suara
Menurut artikata.com atenuasi adalah penurunan tingkat suatu besaran, misal intensitas gelombang suara. Dari sumber lain, atenuasi berarti pelemahan sinyal (ilmu komunikasi). Namun pengertian atenuasai yang tepat untuk gelombang suara adalah reduksi amplitudo dan intensitas gelombang dalam perjalanannya melewati medium.
Saat gelombang suara merambat melalui suatu medium, ada energi yang dirambatkan pula. Energi tersebut akan berkurang seiring dengan proses perambatan gelombang suara sejak suara keluar dari sumber suara (hal ini erat kaitannya dengan efek Doppler). Karena gelombang suara menyebar keluar dalam bidang yang lebar, energinya tersebar kedalam area yang luas. Sehingga semakin jauh pendengar dari sumber suara, maka suara yang terdengarpun semakin kecil. Fenomena inilah yang disebut atenuasi.
Peristiwa yang terjadi pada atenuasi ini terdiri dari absorpsi, refleksi dan scattering. Adapun satuan dari atenuasi adalah decibels (dB). Sedangkan koefisiensi atenuasi adalah atenuasi yang terjadi per satuan panjang gelombang yang satuannya decibels per centimeter (dB/cm).
Attenuation (dB) = attenuation coefficient (dB/cm) x path length
Bila koefisiensi atenuasi meningkat maka frekuensi akan meningkat
pula. Setiap jaringan mempunyai koefisiensi atenuasi yang berbeda.
Koefisiensi ini menyatakan besarnya atenuasi per satuan panjang, yaitu
semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin tinggi koefisiensi
atenuasinya.Shadow Zone
Shadow Zone adalah suatu wilayah yang dimana gelombang suara tidak dapat merambat atau lemah sehingga hampir tidak dapat merambat dalam suatu medium. Pada daerah ini Temperatur dan salinitas laut pada lapisan tersebut dapat memantulkan gelombang suara yang datang. Menurut Urick (1983) di kolom perairan terjadi pembelokan gelombang suara (refraksi) yang terjadi karena perbedaan kedalaman, salinitas, dan suhu air laut. Pengaruh yang paling nyata terlihat, yaitu jika terjadi kenaikan suhu air laut sebesar 1°C akan menyebabkan meningkatnya kecepatan suara sebesar 1m/detik. Akibatnya jika suhu meningkat menurut kedalaman maka gelombang suara yang dipancarkan akan cenderung dibelokan ke arah permukaan air. Sebaliknya jika suhu menurun karena kedalaman maka gelombang suara akan cenderung dibelokan ke permukaan dan ke dasar perairan, maka terdapat wilayah yang tidak terjadi perambatan gelombang suara. Jarah dari sumber suara ke shadow zone ditentukan oleh laju perubahan suhu terhadap kedalaman, kedalaman sumber suara, dan kedalaman penerima suara.
Gambar 1. Pembentukan Shadow Zone
Sumber : http://www.dosits.org
Shadow zone atau “zona bayangan” adalah daerah kedap terhadap
transmisi gelombanga suara. Zona ini biasa terbentuk di lautan. Daerah
ini sering dimanfaatkan kapal selam agar tidak terdeteksi oleh SONAR
(Sound Navigation and Ranging). Hal ini terjadi karena suhu dan
salinitas laut pada lapisan tersebut memantulkan rambatan suara yang
datang.Shadow zone yang terbentuk di laut karena sifat laut itu sendiri yaitu adanya 3 lapisan: mix layer, termocline layer, dan deep layer. Pada zona mix layer, kecepatan suara meningkat akibat peningkatan tekanan karena bertambahnya kedalaman. Zona kedua adalah zona termoklin, pada zona ini kecepatan suara menurun drastis secara cepat dibandingkan dengan pertambahan tekanan sehingga kecepatan suara di zoni ini berkurang terhadap kedalaman. Sedangkan zona ketiga yaitu zona laut dalam (deep layer), kecepatan suara meningkat terhadap kedalaman akibat tekanan yang bertambah.
Di dalam air laut, kecepatan gelombang suara mendekati 1.500 m/s (umumnya berkisar 1.450 m/s sampai dengan 1.550 m/s, tergantung suhu, salinitas, tekanan, dan musim). Pada lapisan termoklin terjadi penurunan suhu yang drastis sehingga terbentuklah dua medium karena adanya perbedaan suhu. Karena adanya batas antara dua medium ini menyebabkan pembelokan gelombang suara (refraksi). Pengaruh yang paling nyata terlihat jika terjadi kenaikan suhu air laut sebesar 1 C° akan menyebabkan meningkatnya kecepatan suara sebesar 1m/s. Akibatnya jika suhu meningkat maka gelombang suara yang dipancarkan akan cenderung dibelokan ke arah permukaan air. Sebaliknya jika suhu menurun karena kedalaman maka gelombang suara akan cenderung dibelokan ke dasar perairan. Karena terjadi pembelokan gelombang suara ke permukaan dan ke dasar perairan, maka terdapat wilayah yang tidak terjadi perambatan gelombang suara yang disebut shadow zone.
Absorbsi, Target Strength, Volume Scatter, Lapisan Sofar
Ketika gelombang suara dipancarkan ke kolom air, maka akan mengalami ABSORBSI atau penyerapan energy gelombang suara sehingga mengakibatkan transmisi hilang ketika diechodari transducer. Proses absorbsi sangat bergantung pada suhu, salinitas, pH, kedalaman, dan frekuensi. Salah satu sifat gelombang, yaitu ketika menjauhi transducer maka akan mengalami pelemahan energy dan kecepatan pantulannya. Setelah gelombang suara mengenai suatu target, maka gelombang suara akan kembali dipantulkan ke transducer. Kekuatan pantulan gema yang dikembalikan oleh target dan relative terhadap intensitas suara yang mengenai target disebut sebagai TARGET STRENGTH. Atau target strength dapat didefinisikan sebagai sepuluh kali nilai logaritma dari intensitas yang mengenai ikan atau target (I). secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:
TS= 10 Log (Ir/Ii)
Keterangan :TS : Target Strength
Ir : Energi suara yang dipantulkan, yang diukur
Ii : Energi suara yang mengenai ikan (target)
BACKSCATTERING STRENGTH adalah rasio antara intensitas yang direfleksikan oleh suatu group single target yang diukur dari target. Sedangkan SCATTERING VOLUME (SV) merupakan rasio antara intensitas suara yang direfleksikan oleh suatu group single target yang berada pada suatu volume air tertentu (1m3).
SV = 10 Log ρV + TS
Keterangan :ρ : Densitas
V : Volume
TS : Target Strength
Lapisan SOFAR (Sound Fixing and Ranging) merupakan daerah dengan akumulasi temperature dan kedalaman, sehingga kecepatan suara menjadi berkurang atau biasa disebut lapisan C (kecepatan suara) minimum. Pada lapisan C minimum ini, gelombang suara dapat merambat dalam gerak yang cukup besar sehingga tidak banyak energy yang hilang dan akhirnya akan terperangkap pada lapisan SOFAR.
Manfaat Akustik Laut
Manfaat yang bisa didapatkan dari akustik laut meliputi aplikasi dalam survei kelautan, budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, aplikasi dalam studi penampilan dan selektivitas alat tangkap, bioakustik, penelitian mengenai sifat fisis-kimia-biologi laut. 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
Sumber
https://arohmangusti.wordpress.com/2012/12/11/akustik-kelautan/
http://puskaradim.blogspot.com/2010/06/gelombang.html
http://www.blogger.com/goog_1716454777
