Pengertian

Akustik bawah air adalah ilmu yang mempelajari tentang karakteristik suara di dalam air, salah satunya mengenai perambatan gelombang akustik. Sudah diketahui publik bahwa gelombang akustik, jika dibandingkan dengan gelombang elektromagnetik, akan menempuh jarak rambat yang lebih panjang di perairan. Oleh karena itu, aplikasi penggunaan gelombang ini banyak dilakukan di daerah perairan, misalnya laut, sungai, danau, atau waduk. Salah satu contoh pemanfaatan gelombang ini yang banyak diterapkan pada instrumen hidrografi adalah Sound Navigation and Ranging (SONAR).

Kecepatan gelombang akustik, termasuk SONAR, pada kolom air laut merupakan fungsi dari suhu, salinitas, dan tekanan. Ketiga komponen tersebut dipengaruhi oleh tingkat kedalaman laut yang mana zona dalam air laut dibagi menjadi tiga lapisan, yaitu mixed layer (MSL s.d. 100 m), thermocline (100 m s.d. 1000 m), dan deep layer (>1000 m). Pada lapisan thermocline, terdapat anomali kecepatan gelombang akustik akibat dari transisi kondisi dari suhu dan salinitas. Skema anomali ini ditunjukkan pada Tabel 1.

SVP (Sound Velocity Profiler)

Dalam sampling oseanografi, instrumen yang biasa digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang akustik adalah SVP (Sound Velocity Profiler). SVP memiliki sebuah sensor tekanan untuk menghitung kedalaman kolom air, transducer, dan reflector. Kecepatan dapat dihitung menggunakan persamaan c = 2d/∆t, dimana ∆t adalah waktu tempuh dua arah dari sinyal antara transducer dan reflector. Selain SVP, instrumen yang juga biasa digunakan untuk menentukan komponen pengaruh kecepatan gelombang akustik adalah CTD.

CTD (Conductivity, Temperature, and Depth)

CTD adalah instrumen elektronik yang dilengkapi sensor konduktivitas, suhu, dan kedalaman. Alat ini akan merekam salinitas secara langsung dengan mengukur konduktivitas elektris air laut. Mengukur salinitas dilakukan dengan memasukkan suatu tabung ke dalam laut, kemudian tabung akan terbuka dan air laut disimpan di dalamnya. Platinum electrode yang ada dalam CTD akan mengukur konduktivitas air laut; garam air laut akan bereaksi selama proses pengecekan daya hantar dengan katoda. Metode CTD ini hanya mengukur secara in situ, tidak mewakili kondisi laut dalam skala yang luas.

Kecepatan gelombang akustik di kolom air bervariasi, tergantung pada salinitas, suhu, dan tekanan. Melalui informasi dari CTD, kecepatan gelombang akustik dapat dikalkulasi menggunakan persamaan empiris. Salah satu persamaan sederhana disajikan oleh Coppen (Kinsler dll., 1982):

C (Z, T, S) = 1449.05 + T [4.57 – T (0.0521 – 0.00023 T)] + [1.333 – T (0.0126 – 0.00009 T)] (S – 35) + ∆(Z)

dimana T adalah suhu (°C), S adalah salinitas (ppt), Z adalah kedalaman (km), dan ∆(Z) ~ 16.3 Z + 0.18 Z². Persamaan ini hanya valid untuk lintang 45°. Untuk lintang di luar itu, Z harus diganti dengan Z[1 – 0.026 cos (2ϕ)], dimana ϕ adalah lintang.

Referensi

International Hydrographic Organization. (2008). Publication C-13, Manual of Hydrography, Chapter 3, Depth Determination, 1^st Edition. International Hydrographic Bureau, Monaco.

Kuperman W. A., Roux P. (2014). Underwater Acoustics. In: Rossing T.D. (eds) Springer Handbook of Acoustics. Springer Handbooks. Springer, New York, NY.

Urick, R. J. (1983). Principles of Underwater Sound, 3^rd Edition. New York. McGraw-Hill.