Simulasi aliran gelombang Tsunami dengan CFD

Simulasi aliran gelombang Tsunami dengan CFD

Fenomena gelombang Tsunami

Hari Minggu, 26 Desember 2004 bangsa Indonesia diguncangkan dengan fenomena hebat yang terjadi di Aceh. Peristiwa yang telah merenggut puluhan ribu nyawa itu kini telah menjadi sejarah yang memilukan bagi bangsa Indonesia dan takkan pernah terlupakan sepanjang sejarah bangsa ini. Ya, Tsunami… Belum lama ini, Rabu 11 April 2012 sekitar pukul 16.30 ketegaran masyarakat Aceh kembali diuji dengan terjadi nya gempa bumi sebesar 8,6 SR. Untungnya, gempa bumi yang berasal dari laut tersebut tidak disambung dengan terjadi nya kembali Tsunami seperti yang dikhawatirkan masyarakat Aceh.

Meski kita tak bisa mengembalikan segala yang telah hilang akibat dahyat nya terjangan Tsunami, saat ini yang bisa kita dan semua orang lakukan hanyalah berdoa dan “mempelajari” Tsunami agar kelak kita dapat meminimalkan resiko yang mungkin ditimbulkan akibat terjadinya kembali Tsunami. Semoga takkan terjadi lagi..

Sebenarnya, apa yang dimaksud dengan Tsunami? apa saja pemicu terjadi nya Tsunami? dan bagaimana Tsunami tersebut terjadi?

Pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat saja kita jawab berdasarkan pemahaman logika kita, tetapi kita sebagai manusia yang sangat amat lemah di hadapan sang Pencipa selayaknya juga kita melihat dan memahami peristiwa yang terjadi di sekeliling kita dari sisi yang lain, Ya..atas kuasa sang Pencipta.

Apa yang dimaksud Tsunami

Dari segi terminologi berasal dari bahasa jepang, Tsu yang berarti pelabuhan dan Nami yang berarti gelombang, karena tsunami sering terjadi di negara jepang, berdasarkan catatan sejarah di Jepang telah terjadi tsunami kurang lebih sebanyak 195 kali. Sedangkan penjelasan lengkap tentang tsunami, Tsunami merupakan perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba. Perubahan permukaan laut tersebut bisa disebabkan antara lain oleh :

• gempa bumi yang berpusat di bawah laut,
• letusan gunung berapi bawah laut,
• longsor bawah laut,
• atau dapat juga karena hantaman meteor dari angkasa yang jatuh ke laut.

Gelombang ombak yang terjadi dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung dalam gelombang tsunami adalah tetap terhadap fungsi ketinggian dan kelajuannya. Di laut dalam, gelombang tsunami dapat merambat dengan kecepatan 500 sampai dengan 1000 km per jam, kecepatan yang setara dengan kecepatan pesawat terbang. Ketinggian gelombang di laut dalam hanya sekitar 1 meter. Dengan demikian, laju gelombang tidak terasa oleh kapal yang sedang berada di tengah laut. Ketika mendekati pantai, kecepatan gelombang tsunami menurun hingga sekitar 30 km per jam, namun ketinggiannya sudah meningkat hingga mencapai puluhan meter. Hantaman gelombang Tsunami bisa masuk hingga puluhan kilometer dari bibir pantai. Kerusakan dan korban jiwa yang terjadi karena Tsunami bisa diakibatkan karena hantaman air maupun material yang terbawa oleh aliran gelombang tsunami.

Bagaimana Tsunami terjadi

Seperti yang telah disebutkan di atas, Tsunami merupakan perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba. Gerakan vertikal pada kerak bumi yang terjadi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun secara tiba-tiba, yang mengakibatkan gangguan keseimbangan air yang berada di atasnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi gelombang besar sehingga terjadilah tsunami.

Kecepatan gelombang tsunami tergantung pada kedalaman laut di mana gelombang terjadi, dimana kecepatannya bisa mencapai ratusan kilometer per jam. Bila tsunami mencapai pantai, kecepatannya akan menjadi kurang lebih 50 km/jam dan energinya sangat merusak daerah pantai yang dilaluinya. Di tengah laut tinggi gelombang tsunami hanya beberapa cm hingga beberapa meter, namun saat mencapai pantai tinggi gelombangnya bisa mencapai puluhan meter karena terjadi penumpukan masa air. Saat mencapai pantai tsunami akan merayap masuk daratan jauh dari garis pantai dengan jangkauan mencapai beberapa ratus meter bahkan bisa beberapa kilometer. Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua.

Tanah longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami. Gempa yang menyebabkan gerakan tegak lurus lapisan bumi. Akibatnya, dasar laut naik-turun secara tiba-tiba sehingga keseimbangan air laut yang berada di atasnya terganggu. Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar, dapat terjadi megatsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.

Beberapa gempa yang dapat menyebabkan terjadinya tsunami :

•  Gempa bumi yang berpusat di tengah laut dan dangkal (0 – 30 km)
•  Gempa bumi dengan kekuatan sekurang-kurangnya 6,5 Skala Richter
•  Gempa bumi dengan pola sesar naik atau sesar turun

Simulasi gerakan fluida Tsunami

Dengan menggunakan pendekatan dinamika fluida, kita dapat melakukan simulasi terhadap fenomena Tsunami seperti yang telah dilakukan oleh Bpk. Ahmad Indra Siswantara, dosen Computational Fluids Dynamic di departemen teknik mesin UI.

Simulasi aliran fluida dari Tsunami dilakukan dengan menggunakan software CFDSOF yang mana ada dua fase fluida (liquid dan gas) yang mewakili aliran udara dan gelombang air laut pada fenomena Tsunami sesungguhnya. Disini, simulasi dilakukan dengan memberikan pemicu sebagai perbedaan tekanan yang sangat besar pada kedua sisi domain (daerah tinjauan dimana terdapat dua fase fluida) sehingga terjadi pergerakan fluida yang diamati dari waktu ke waktu.

Berikut adalah gambar hasil simulasi Tsunami menggunakan CFDSOF

Pada gambar di atas, daerah yang berwarna biru merupakan udara di atas permukaan laut, sedangkan dearah yang berwarna merah menggambarkan gelombang dari air laut. Dari gambar tersebut kita dapat melihat bahwa tinggi dari gelombang air laut mengalami peningkatan dari waktu ke waktu yang menjelaskan bahwa gelombang tersebut akan semakin membesar menuju ke arah pantai. Salah satu hal yang bisa kita ketahui dari simulasi ini adalah tinggi gelombang yang sampai di garis pantai dan juga kecepatan aliran nya.

Sumber :

http://kepulauanbanyak.blogspot.com/2010/12/sebab-terjadinya-tsunami-pengertian.html

Posted in: CFDSOF,simulasi aliran tsunami dengan CFD