Pemodelan Variasi Arus Pasang Surut Menggunakan Perangkat Lunak MIKE 21 di Teluk Benoa, Bali

Muhammad Zikri Ramadhan Hr, Ir. Abdul Basith, S.T., M.Si., Ph.D.

2025 | Skripsi | TEKNIK GEODESI

Teluk Benoa merupakan teluk dengan aktivitas pelayaran yang padat serta memiliki peran penting pada keselamatan kapal, distribusi hasil laut, dan mitigasi bencana. Di sisi lain, teluk ini juga berada dekat dengan Selat Badung yang memiliki dinamika arus kuat yaitu bagian dari Arus Lintas Indonesia (Arlindo). Meskipun demikian, dinamika arus di teluk ini justru didominasi oleh arus pasang surut. Hal ini telah dikaji Hirmawan dkk. (2023) menggunakan data arus dari model global sepanjang tahun 2022. Namun, kajian tersebut belum memperhitungkan variasi harian, musiman, dan pengaruh fase bulan, padahal faktor-faktor tersebut penting untuk diketahui. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk memodelkan arus pasang surut sepanjang tahun 2023 menggunakan pemodelan numerik dengan perangkat lunak MIKE 21 yang memperhitungkan variasi harian, musiman, dan pengaruh fase bulan di Teluk Benoa.

Pemodelan dilakukan menggunakan perangkat lunak MIKE 21 dengan metode numerik pada modul Flow Model Flexible Mesh. Tahapan pemodelan meliputi pendefinisian batas, pembuatan model domain, pembuatan mesh, interpolasi kedalaman, dan setup model. Setup model ini mencakup pengaturan parameter masukan berupa data garis pantai, data batimetri, dan data pasang surut yang digunakan dalam pemodelan arus. Hasil pemodelan divalidasi dengan membandingkan nilai elevasi pasang surut pemodelan terhadap data elevasi pasang surut dari IOC dan Copernicus berdasarkan nilai RMSE. Dari hasil pemodelan arus yang telah divalidasi kemudian dianalisis dengan melakukan pemisahan data berdasarkan empat musim (musim barat, peralihan I, timur, dan peralihan II), dua fase bulan (purnama dan perbani), serta sampel harian yang mewakili satu siklus pasang surut. Data pola arus yang dianalisis meliputi nilai elevasi permukaan, kecepatan arus, dan arah arus rata-rata di Teluk Benoa.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa model arus yang diolah memiliki akurasi yang baik dan layak digunakan untuk memprediksi pola arus pasang surut di Teluk Benoa. Hal ini karena RMSE bernilai 18,7% divalidasi dengan data IOC dan 16,3% divalidasi dengan data Copernicus berada di bawah ambang batas 40% sesuai kriteria validasi model hidrodinamika. Secara harian, Teluk Benoa memiliki pola arus pasang surut yang mengikuti pola pasang surutnya yaitu campuran condong ke harian ganda. Secara musiman, nilai tunggang pasang surut dan kecepatan arus tertinggi terjadi pada musim peralihan 2 masing-masing sebesar 2,572 m dan 0,135 m/s. Secara fase bulan, nilai tunggang pasang surut dan kecepatan arus lebih tinggi pada fase purnama yaitu sebesar 2,572 m dan 0,154 m/s dibanding fase perbani. Karakteristik arus pasang surut di Teluk Benoa didominasi aliran air secara bolak-balik ke arah tenggara dan barat laut, sesuai dengan sirkulasi masuk dan keluarnya arus melalui mulut teluk. Secara keseluruhan, nilai kecepatan arus pasang surut di Teluk Benoa sepanjang tahun 2023 memiliki rata-rata sebesar 0,131 m/s.

Benoa Bay is characterized by intense maritime traffic and plays a crucial role in vessel safety, the distribution of marine resources, and disaster mitigation. Adjacent to Badung Strait, which is part of the Indonesian Throughflow (ITF) and exhibits strong current dynamics Benoa Bay’s circulation is, however, dominated by tidal currents. Hirmawan et al. (2023) examined this phenomenon using global model data for 2022, but their study did not include daily, seasonal, or lunar phase variations, despite these factors being important to understand. Therefore, this study aims to simulate tidal currents throughout 2023 using numerical modeling with the MIKE 21 software, incorporating daily, seasonal, and lunar phase variations in Benoa Bay.

Modeling was performed in MIKE 21 using the Flexible Mesh Flow Model module. The modeling steps included boundary definition, domain construction, mesh generation, bathymetric interpolation, and model setup. The model setup itself consists of coastline, bathymetry, and tidal forcing data. The model results were validated by comparing the simulated tidal elevations with observational data obtained from the IOC and Copernicus based on Root Mean Square Error (RMSE) values. The validated model outputs were then analyzed by separating data into four seasons (wet, transition I, dry, and transition II), two lunar phases (full moon phase and neap phase), and daily samples representing one tidal cycle. The analyzed current pattern data included sea surface elevation, current speed, and current direction in Benoa Bay.

The model demonstrated satisfactory accuracy and is suitable for predicting tidal current patterns in Benoa Bay. This is supported by the RMSE values of 18,7% validated with IOC data and 16,3% validated with Copernicus data, both of which are below the 40% threshold based on hydrodynamic model validation criteria. On a daily basis, the tidal current pattern in Benoa Bay follows its tidal pattern, which is classified as a mixed tide prevailing semidiurnal. Seasonally, the highest tidal range and current speed occurred during transition II, reaching 2,572 m and 0,135 m/s, respectively. Based on the lunar phase, the tidal range and current speed were higher during the full moon phase, with values of 2,572 m and 0,154 m/s, compared to the neap phase. The tidal current characteristics in Benoa Bay are dominated by alternating southeastward and northwestward flows, corresponding to inflow and outflow through the bay’s mouth. Overall, the average tidal current speed in Benoa Bay throughout 2023 was 0,131 m/s.

Kata Kunci : Teluk?Benoa, arus pasang?surut, MIKE?21, pemodelan numerik, elevasi permukaan, kecepatan arus, arah arus