A. Pendahuluan

Angin yang dihasilkan ombak di laut dan danau merupakan sistem energi kinetik sekunder, didorong oleh sistem utama sirkulasi atmosfer. Angin yang dihasilkan oleh gredien gaya tekan, diperoleh dari ketidaksetaraan dalam tekanan udara yang pada dasarnya merupakan hasil dari pemanasan atmosfer yang yang tidak seragam akibat radiasi matahari. Energi kinetik yang diperoleh dari

Gerakan horizontal akan dihilangkan dalam tahanan gesek, baik di dalam udara (karena seperti air, udara memiliki kekentalan dan hambatan geser) dan sepanjang permukaan kontak dengan air atau tanah padat. Ingat bahwa gesekan permukaan memperlambat kecepatan angin dekat dengan tanah dan menyebabkan perubahan arah angin geostropik pada tingkat tinggi.

Energi angin yang hilang akibat gesekan permukaan dapat terjadi dalam dua cara. Pertama dengan memindahkan momentum ke bawah lapisan air sehingga mengalirkan energi dari udara ke air. Perpindahan energi kinetik ini membentuk gelombang air yang berosilasi secara bertahap dan gelombag permukaan air. Diatas permukaan tanah, perpindahan energi sejenis membentuk arah angin dari partikel padat (pasir, debu, salju) dan melenturkan dedaunan dan batang tanaman. Kedua, angin bertiup diatas permukaan tanah padat dengan kekuatan dan rigiditas tinggi menghasilkan gerakan yang tidak teramati  juga hilangnya energi. Walaupun dalam teori padatan ini dibengkokkan secara elastis dibawah tekanan angin, sejumlah pembelokan tidak dapat diukur, pergeseran intensif terjadi dalam angin dekat dipermukaan dan membemtuk pusaran kuat di dalam lapisan udara yang lebih rendah. Pusaran dan pergeseran gerakan mengubah energi kinetik menjadi energi panas, yang pada akhinya diradiasikan  dan dikonduksikan keluar dari sistem. Hilangnya energi gesekan di permukaan angin, paling sedikit terjadi pada permukaan halus, tetapi paling besar pada permukaan yang kasar.  Vegetasi hutan menarik sejumlah besar momentum angin dengan lapisan udara dekat tanah hamper tetap.

Sebagaimana angin menghasilkan gelombang pada air dangkal, mereka kehilangan energi akibat tahanan gesek dengan dasar padat dan oleh bagian pantai. Gelombang dan arus skunder dihasilkan, dan secara bergantian mengalami gesekan. Pergerakan air ini memungkinkan terjadinya kejadian geologi seperti erosi, transportasi, dan deposisi.

Gelombang pasang surut air laut, irama tingkatan naik turunnya di lautan disebabkan oleh interaksi gravitasi bumi-bulan dan bumi-matahari. Gelombang pasang surut merupakan bentuk energi kinetik planet akibat gerak rotasi pada sumbunya dan revolusi pada orbitnya. Satu benda mengelilingi benda yang lain. Energi kinetik terjadi saat tata surya terbentuk, dan dalam hal ini sistem energi gelombang pasang surut memiliki kesamaan dengan sistem energi internal matahari. Keduanya terbentuk pada waktu yang sama dan mengalir jika dilihat dari sudut pandang geologi. Namun dalam rentang waktu selama berabad-abad, penggunaan energi kedua sistem tidak penunjukkan perubahan yang cukup berarti. Seperti radiasi elektromagnetik matahari yang selalu konstan, energi gelombang pasang surut hampir selalu dapat diandalkan.

Gelombang pasang surut menghasilkan gerakan air mendatar membentuk arus. Gerakan air menghasilkan arah dan kecepatan yang cenderung bervariasi dan komplek. Lingkungan hidup air laut dangkal sangat dipengaruhi oleh irama dan pola gerakan air, bukan hanya karena pengaruh langsung dari bentuk gerakan air, tapi juga karena membawa unsur hara dan sampah serta pembentukan sedimen didasarnya. Salinitas air, merupakan faktor penting dalam kehidupan laut, bergantung pada pencampuran air tawar dari daratan dan air garam dari lautan terbuka. Gerakan air yang disebabkan oleh gelombang arus induksi, dan arus pasang surut, menentukan rasio pencampuran air tawar dan air garam.

Manusia adalah agen potensial yang dapat mengubah lingkungan pesisir akibat gelombang, arus, dan pasang surut. Dengan senjata bermesin dengan bahan bakar fosil, manusia dapat membuat perubhan radikal dalam bentuk muara dan garis pantai. Lingkungan terbentuk dengan kekuatan yang sangat rapuh dan dapat terganggu dengan mudah, dengan dampak yang parah pada ekosistemnya. Kita harus mengetahui daerah-daerah sensitif dimana telah terjadi perubahan lingkungan dan mencoba menilai peran manusia dalam perubahan-perubahan alami serupa yang telah terjadi di masa lalu sebagai tanggapan terhadap fluktuasi parameter iklim dan hidrologi. Untuk membuat sejumlah penilaian, dibutuhkan pengalaman kerja yang baik pada prinsip dasar gerakan gelombang dan gelombang pasang surut.

Pertama, kita harus setuju pada pengertian dua hal, yaitu garis pantai dan pesisir. Garis pantai adalah garis kontak antara permukaan air dengan daratan. Karena garis ini berfluktuasi terus menerus terhadap perubahan ketinggian air akibat pecahnya gelombang dan pasang surut. Kita harus memperluas istilah untuk mencakup seluruh permukaan dimana garis air membentang; permukaan ini adalah pantai atau garis pantai. Pesisir adalah zona yang tidak hanya meliputi pantai, tapi juga zona air dangkal yang berdekatan dengan pantai, dan sabuk tanah di atas batas gerakan air yang dipengaruhi oleh proses laut. Sehingga, tebing dan bukit pasir yang berbatasan dengan pantai dalah bagian dari pantai.

B. Pembahasan

Sekumpulan Gelombang dan Gelombang Besar

Sebagian besar zona pantai memiliki permukaan yang cukup halus, kemiringan di dasar pantai memperluas lepas pantai sampai kedalaman air yang lebih dalam. Sebagai barisan gelombang, yang masuk secara bertahap dikedalaman air dangkal, ada sebuah titik dimana gerak orbital gelombang mengalami interferensi dengan dasar. Menurut aturan umum, kedalaman kritis sama atau satu setengah kali panjang gelombang. Di luar titik ini, tahanan gesek dengan dasar, menyebabkan lintasan gelombang terdistorsi sehingga berbentuk elips. Karena setiap puncak gelombang melewati garis referensi yang diberikan di dasar, gaya tarik air menggerakkan pasir menuju pantai dan di seret kembali ke arah laut. Gerakan bolak-balik yang terjadi menyebabkan terbentuknya riak pasir. Riak pasir ini disebut oscillation ripples karena terbentuk dari arus bolak-balik.

Gambar 1. Skema puncak gelombang

Gambar 2. Oscillation Ripple

Ketika gelombang menuju ke pantai, panjang gelombangnya berkurang, dan ketinggiannya bertambah, sehingga ombak menjadi curam dan tidak stabil. Dan bukan tiba-tiba puncak gelombang bergerak ke depan dan berubah menjadi gelombang besar yang akhirnya runtuh. Kemudian sekumpulan air yang bergolak mencapai pantai sebagai deburan. Gelombang kuat ini menyebabkan perpindahan pasir dan kerikil di pantai. Ketika kekuatan deburan berkurang mengikuti kemiringan pantai, arus kembali, gelombang surut mengalir ke pantai, tetapi sebagian besar menghilang oleh resapa pasir permeabel pantai. Pasir dan kerikil tersapu ke laut oleh gelombang surut.

Jenis plunging breaker ditunjukan oleh gambar 1 dan 4. yang terkadang tampak sebagai combing wave. Berbentuk silinder berlubang sesaat sebelum rumtuh. Plunging breaker idealnya digambarkan oleh gelombang panjang, bahkan pada permukaan laut tenang. Bentuk lainnya adalah spilling breaker, tidak stabil jauh sebelum mencapai pantai dan kehilangan ketinggiannya akibat kemiringan gelombang.

Ada sejumlah kesamaan antara gerakan dan hasil-hasil gelombang besar dengan gerakan dan hasil-hasil aliran sungai. Untuk suatu titik, energi memiliki rentang yang besar dari gelombang kecil dengan periode relatif tenang sampai gelombang badai besar. Seperti dalam kasus aliran banjir, aliran gelombang memiliki kemampuan yang sangat baik untuk membawa endapan dan mengubah komposisi pantai. Sedangkan sungai-sugai dengan gelombang kecil cenderung menumpuk kembali endapan yang hilang pada badai sebelumnya.

Gambar 4 gelombang pecah

Analog dengan aliran sungai yang melewati batuan dan penyimpangan kemiringan adalah zona pantai dimana batuan bersinggungan langsung dengan ombak. Di sisi lain, analog dengan aliran sungai alluvial adalah garis pantai yang membentuk tumpukan tebal paasir dan kerikil yang dapat disebut sebagai simpanan pantai. Aliran sungai dan gelombang besar  cenderung membentuk endapan alluvial atau simpanan pantai masing-masing sampai terbentuk kesetimbangan, cenderung disesuaikan dengan tingkat energi yang ada dalam sistem. Hal yang masuk akal jika ada sebuah komposisi kesetimbangan pantai.  Analog dengan komposisi setimbanng sungai bergradasi. Apalagi harus ada penyesuaian garis pantai ketika didominasi oleh batuan, seperti dalam kasus jalur sungai tanpa gradasi dengan lembah, air terjun, dan arus derasnya. Menggunakan konsep ini, pertama mari kita anggap profil pantai tidak bergradasi membentuk batuan-batuan dasar.

Erosi Ombak dan Batu Karang

Saat ini, kondisi pantai telah mengalami perubahan,dimana permukaan daratan semakin berkurang atau ketinggian air yang semakin meningkat, atau keduanya. Kondisi ini disebut perendaman pantai, karena menenggelamkan lajur daratan yang tadinya berada diatas permukaan laut, dan garis pantai yang baru terbentuk dari lereng bukit yang agak curam sebagai akibat dari penggundulan sungai atau kejadian glasial.

Evolusi tebing laut

Diagram A pada gambar 5 menggambarkan perendaman sungai dengan cepat. Dengan kedalaman air di tepi pantai, ombak pecah pada garis pantai dengan kehilangan sedikit energi. Pertama, gerakan hidrolik ombak akan membuat perubahan berarti pada bentuk batuan keras sepanjang garis air, seperti granit atau batu kapur besar yang secara bertahap menjadi tebing kecil. Dua elemen pantai muncul akibat kondisi ini, tebing yang tegak lurus dengan laut dan lapisan abrasi miring (diagram B gambar 5). Pecahan batuan berasal dari pecahan karang akibat deburan ombak, bersamaan dengan pecahan yang terbentuk akibat pelapukan dari bagian tebing yang lebih tinggi, terakumulasi menjadi sampah, kerikil, dan batu-batu di kaki tebing. Secara kolektif disebut sebagai shingle, bagian-bagian ini merupakan alat pembentuk ukiran dan lekukan dasar tebing akibat abrasi dan perluasan daerah abrasi. Ketidaskseragaman kekuatan karang tampak pada ketidakteraturan tebing. Zona batuan rapuh digali kedalam celah dan gua laut. Sisa-sisa batu naik diatas permukaan lapisan abrasi sebagai timbunan. Pada kasus yang jarang terjadi, gelombang memotong melewati puncak bukit membentuk lengkungan batu (diagram B gambar 5).

Saat ini ada ribuan mil garis pantai yang berbentuk tebing laut di dunia; mereka mencerminkan perubahan tingkat kekhasan tanah dan laut yang cukup mendasar dari sebagian besar sejarah geologi saat ini. Hilangnya kerak benua di bawah lapisan es dan meningkatnya permukaan laut yang menyertai mencairnya es telah menjadi penyebab utama tenggelamnya pesisir.

Konstruksi kerucut gunung berapi dan aliran lava juga berperan dalam pembentukan tebing laut. Tebing laut tersebut sangat luas di sepanjang garis pantai laut pasifik mencerminkan proses tektonik dan vulkanik pada akhir masa kenozoikum (gambar 6).

Ketika kerak bumi muncul tiba-tiba melewati celah penghalang gerakan, tebing laut dan lapisan-lapisannya mungkin terangkat melebihi batas gerakan ombak. Lapisan abrasi menjadi teras laut kemudian berlanjut dengan pembuangan masa dan erosi sungai (gambar 7). Tebing laut dan lapisannya terbentuk pada garis pantai baru yang pada gilirannya terangkat oleh peristiwa patahan yang lain. Dengan cara ini, beberapa pesisir menunjukkan suksesi teras laut, menanjak seperti tangga yang sangat luas. Teras-teras tersebut menyediakan lokasi yang mungkin akan menjadi lereng gunung terjal sampai ke laut untuk kota dan jalan raya.

Jenis lapisan abrasi tebing laut pada garis pantai menunjukkan habitat hidup yang unik. Lingkungan untuk kegiatan berselancar dengan didominasi oleh permukaan karang yang keras dengan sedikit atau tidak ada sedimen. Hewan dan tanaman laut melekat di permukaan karang atau berlindung dibalik tepian kolam. Walaupun beberapa pantai yang dapat digunakan untuk berenang dan berselancar ditemukan sepanjang pgaris pantai bertebing, pemandangan pesisir yang menakjubkan yang merupakan sumber daya alam yang dengan nilai hiburan yang tak tertandingi.

Dibeberapa tempat sepanjang pantai, tebing laut terkikis dengan cepat menjadi endapan glester yang mencair, sangat berlawanan dengan erosi pada batuan keras yang terjadi dengan sangat lambat. Tebing yang berasal dari glaster sangat mudah dirusak dan mengalami pengikisan dengan cepat. Tebing-tebing ini lebih sesuai bila disebut sebagai lereng laut curam (marine scarp), dimana pasir yang terkikis membentuk sudut sekitar 30˚-35˚ dari bidang horizontal. Rata-rata kemunduran garis pantai mendekati 1m per tahun dari abad sebelumnya dan badai musim dingin akan kembali memotong tebing sampai beberapa meter. sebenarnya tidak ada lapisan abrasi karang sepanjang garis pantai, tapi pasir dan kerikil dari endapan glester.

Perubahan Arah Gelombang dan pengaruhnya

Aliran energi gelombang yang mengenai garis pantai akan sama hanya pada garis pantai yang lurus yang memiliki kesamaan profil yang sempurna pada kemiringannya yang menghadap laut di semua titik, tetapi tingkat ksempurnaan seperti itu sangat jarang terjadi di alam. Titik yang menonjol ke laut yang disebut tanjung divariasi oleh lekukan-lekukan daratan yang disebut teluk. Variasi ini biasa disebut sebagai embay coast. Biasanya susunan di dasarnya menunjukkan pola tanjung dan teluk. Teluk memiliki kedalaman yang lebih besar daripada tanjung, hal ini menunjukkan bahwa teluk mewakili lembah sungai yang sebelumnya telah terendam atau palung glasial.

Perubahan arah aliran gelombang air sebagai respon akibat perubahan susunan di dasarnya disebut refraksi gelombang (wave refraction).

Ketika mengalami refraksi, puncak gelombang tampak melengkung. Gambar 9 menunjukkan barisan gelombang seragam yang mendekati embay coast. Pada air dalam, gelombang membentuk barisan sejajar. Saat mendekati pantai, pengaruh perlambatan air dangkal pertama kali dirasakan oleh area di depan tanjung. Kedangkalan air mengurangi kecepatan perpindahan gelombang di tempat itu, tapi pada perairan yang lebih dalam di depan teluk, perlambatan belum terjadi. Sehingga gelombang di belokkan atau direfraksikan mengikuti garis pantai. Gelombang akan pecah terlebih dahulu di tanjung kemudian di teluk, seperti gambar 9

Pada gambar 9, garis putus-putus (a, b, c, d, dst) membagi gelombang pada posisi 1 dengan bagian yang sama, yang dapat dianggap  dengan memiliki energi kinetik yang sama mengikuti gelombang. Sepanjang headlands, energi terkumpul pada bagian kecil garis pantai. Sepanjang teluk, anergi tersebar pada garis pantai yang cukup panjang. Sehingga gelombang menjadi sangat kuat pada sisi tanjung yang menyebabkan erosi, tetapi menjadi sangat lemah dan tidak efektif pada bagian teluk.

 

Pergeseran Pesisir (littoral drift ) dan Bentuk Pantainya

Endapan pantai terdiri dari mineral keras, rumput laut dan tanah liat tidak dapat menjadi endapan pantai karena terbawa oleh arus ke perairan yang lebih dalam dan mengendap. Pasir dan kerikil mudah terseret arus datang dan kembali dan arus bawah.  Sedangkan batuan tidak mudah berpindah tetapi diayak oleh badai. Bautan-batuan tersebut cenderung didorong ke pantai dan menjadi pantai kerikil.

Kemiringan pantai pada daerah ombak datang dan kembali dipengaruhi oleh mineral penyusunnya. Pasir halus mempunyai sudut kemiringan kecil, pasir kasar memiliki kemiringan yang lebih besar, dan bebatuan memiliki kemiringan yang sangat curam. Dengan bertambahnya tingkat kekasaran, maka hilangnya ombak akibat penyerapan juga semakin besar. Pada pantai kerikil yang terdiri atas batuan-batuan, semua arus datang mungkin akan teredam sehingga tidak ada arus kembali. Akibatnya semua partikel hanya terdorong ke daratan tetapi tidak kembali ke laut.

Pada situasi ideal dimana gelombang mendekati garis pantai yang lurus, puncaknya sejajar dengan garis tersebut. Gelombang pecah disaat yang sama di semua titik dan arus mencapai garis pantai dengan arah tegak lurus. Arus kembali melalui jalur yang sama. Akibatnya partikel bergerak naik turun mengikuti kemiringan pantai sepanjang jalur yang sama. Secara umum dikatakan, gelombang panjang rendah, menyebabkan pasir menyebar ke daratan, membangun pantai, yang disebut sebagai progradation. Sedangkan gelombang pendek curam cenderung membawa pasir ke laut, mengikis pantai yang disebut sebagai retrogradation.

Pada gambar 11 tampak puncak gelombang dibelokkan secara seragam sehingga puncaknya cenderung hampir sejajar dengan pantai. Seperti gambar 12, arus datang miring mengikuti kelandaian pantai, sehingga pasir, kerikil dan batuan berpindah mengikuti kemiringan arus datang. Saat energi arus datang telah habis, arus kembali mengalir mengikuti kelandaian pantai langsung kebawah.  Pada hari-hari tertentu, gelombang datang dari arah yang sama dan berulang berkali-kali, sehingga suatu partikel batuan menempuh perjalanan yang cukup jauh sepanjang pantai. Hal ini berulang ribuan kali dan diikuti oleh sejumlah partikel pantai. Perpindahan partikel-partikel tersebut disebut pergeseran pantai (beach drift).

Jarang sekali ditemukan dimana pergeseran pantai tidak terjadi. Biasanya daerah pergeseran tersebut menunjukkan arah dominan ombak yang terjadi pada suatu musim tahunan atau sepanjang tahun. Sehingga pergeseran pantai dapat dinyatakan sebagai arah pergeseran pantai rata-rata musiman atau tahunan.

Aktivitas yang berkaitan dengan pergeseran pantai adalah longshore drift. Ketika gelombang mendekati pantai dipengaruhi oleh angin kuat, ketinggian air bertambah di dekat pantai, dan kelebihan air secara perlahan-lahan menuju ke pantai. Arus longshore sejajar dengan pantai dengan arah menjauhi angin (gambar 15.13).

Saat kondisi angin dan gelombang memungkinkan, arus akan mampu memindahkan pasir di sepanjang daerah pemecah ombak dengan arah sejajar pantai. Kombinasi dari beach drift dan longshore drift disebut littoral drift.

Littoral drift terjadi di sepanjang sisi teluk yang berakibat sedimentasi yang dihasilkan oleh serangan ombak pada bagian tanjung, terbawa sampai ujung teluk dimana arus ombak mengalir lemah (gambar 14A). Endapan sedimen membentuk bay-head beach, yang karena bentuknya dikenal sebagai pantai bulan sabit atau karena terpencil di sebut pantai saku. Biasanya, pantai saku tersusun oleh sedimen kasar dengan ukuran mulai dari kerikil sampai batuan yang menghasilkan(gambar 15)

Littoral drift yang terjadi sepanjang tepian lurus ditunjukkan oleh gambar 14B. saat mencapai teluk, pergeseran terjadi sepanjang tepian lurus yang membentuk tanggul dari sedimen sepanjang garis tersebut. Endapan pantai sempit ini meluas hingga perairan terbuka dan disebut sandspit atau ringkasnya spit. Melalui sedimentasi refraksi gelombang yang terbawa sampai ujung spit, yang mmbentuk lengkungan kearah daratan. Selanjutnya spit tersebut dinamakan recurved.

Pembentukan spit  di seberang teluk menghasilkan sekat di ujung teluk yang disebut baymouth bar, yang memisahkan teluk dari gelombang lautan lepas (gambar 15). pada beberapa bagian, sekat tersebut memiliki sebuah ceruk, berupa celah sempit yang dapat dilewati air ke darat dan ke laut secara bergantian sebagai akibat dari pasang surut air. Gambar 15 menunjukkan sebuah pulau yang terikat pada daratan besar oleh dua sekat. Masing-masing disebut sebagai tombolo.

Profil Kesetimbangan Pantai

Gambar 20 menunjukkan profil ideal khas perkembangan pantai oleh paparan ombak dari lautan lepas pada garis lintang tengah yang menggambarkan perbedaan antara aksi gelombang musim panas dan musim dingin.  Profil tersebut menunjukkan kondisi musim panas dimana gelombang sangat rendah dan relatif memiliki energi kecil. Selama musim panas, progradasi terjadi, membangun tanggul musim panas (summer berm) dengan struktur menyerupai bangku. Tanggul musim dingin yang lebih tinggi terletak dibelakang tanggul musim panas. Garis pantai membatasi kemiringan permukaan pantai di zona arus datang dan kembali. Dibawah zona pemecah, adalah dasar sekat bawah air yang disebut offshore bar. Selama musim dingin ombak badai dengan energi yang sangat besar akan dipotong oleh tanggul musim panas dan offshore bar  mungkin dipindahkan ke perairan yang lebih dalam. Sebenarnya ada berbagai macam bentuk profil pantai bergantung pada bentukdan energi ombak dan komposisi pantai.

Kita dapat menemukan beberapa kesamaan tapi juga perbedaan penting antara aliran material oleh aliran arus dan littoral drift sepanjang pantai. Peningkatan dan penurunan tingkat arus dianalogikan dengan peningkatan dan penurunan ukuran gelombang. Pada kasus keduanya, tingkat energy yang dikeluarkan berubah sesuai dengan rentang lebar dan geometri system.

Gambar 21 adalah diagram skema profil kesetimbangan pantai, termasuk potongan kecil pantai untuk melengkapi system terbuka dengan batas tepi seperti pada permukaan atas. Pantai pasir yang diolah kembali oleh ombak disebut surf lens. Batasan terluar energy yang masuk ke dalam system pada dasar sedimen di zona offshore disebut surf base.