VARIABILITAS
HAMBURAN CAHAYA
DI PERAIRAN
(Variability Ligth Scattering In the Water)
Dony Apdillah
(C.562140031)
Paper untuk Memenuhi Tugas Akhir
Mata Kuliah Marine Bio-Optic (ITK-741)
Dosen : Bisman Nababan, M.Sc, Phd
 |
I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar
Belakang
Warna air laut dapat dipengaruhi
oleh konstituen yang terkandung di dalam air, selain
itu hamburan dari partikel juga memainkan
peran penting dalam warna lautan. Beberapa puluh meter dari air akan menyerap
semua cahaya, tanpa hamburan, semua badan air akan tampak hitam. Karena
sebagian lautan mengandung
suspended materi hidup
dan partikel-partikel mineral, yang dikenal sebagai colored dissolved organic
matter (CDOM). Hamburan dari suspended
particles biasanya akan memberikan warna putih, seperti salju, tetapi
karena cahaya pertama melewati banyak blue-colored
liquid, cahaya yang tersebar memicu warna biru. Dalam perairan extremely pure water, seperti yang
ditemukan di danau gunung, di mana hamburan dari partikel berwarna putih hilang, hamburan dari molekul air sendiri juga memberikan kontribusi
warna biru.
Hamburan cahaya merupakan bentuk penyebaran energi yang dihamburkan. Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai pembelokan (defleksi) sinar dari arah yang lurus, misalnya dengan penyimpangan dalam perambatan media, partikel atau di antarmuka antara dua media. Penyimpangan dari hukum refleksi atau karena penyimpangan pada permukaan juga biasanya dianggap sebagai bentuk hamburan. Secara singkat hamburan adalah bagian kecil dari cayaha datang (incident flux) yang terhamburkan, dibagi dengan ketebalan lapisan.
Pemahaman tentang hamburan (scattering) sangat penting untuk aplikasi penginderaan jauh optik (optical remote sensing) dalam oseanografi. Aplikasi ini biasanya didasarkan pada pengamatan warna laut dari ruang angkasa atau sensor optik udara yang mendeteksi hamburan balik alami dalam lapisan permukaan laut. Warna laut (ocean color) pada dasarnya merupakan spektrum cahaya yang hilang di laut (light leaving the ocean), dinormalisasi oleh cahaya yang datang pada permukaan laut. Ocean color dapat diukur dalam istilah irradiance reflectance, R(λ), atau remote-sensing reflektan, Rrs(λ), yang diukur dari rasio cahaya upwelling ke downwelling pada permukaan air (Mobley, 1994). Untuk pertama kalinya, pandangan penaksiran reflektansi berbeda pada air laut yakni sebagai rasio koefisien backscattering, bb(λ), dengan koefisien absorption, a(λ), (Morel & Prieur, 1977). Dengan demikian, karakter spektral cahaya alami yang hilang di laut sangat tergantung pada bb(λ)/a(λ), beralih tergantung pada jenis dan konsentrasi berbagai konstituen yang ada di dalam air.
Pemahaman tentang hamburan (scattering) sangat penting untuk aplikasi penginderaan jauh optik (optical remote sensing) dalam oseanografi. Aplikasi ini biasanya didasarkan pada pengamatan warna laut dari ruang angkasa atau sensor optik udara yang mendeteksi hamburan balik alami dalam lapisan permukaan laut. Warna laut (ocean color) pada dasarnya merupakan spektrum cahaya yang hilang di laut (light leaving the ocean), dinormalisasi oleh cahaya yang datang pada permukaan laut. Ocean color dapat diukur dalam istilah irradiance reflectance, R(λ), atau remote-sensing reflektan, Rrs(λ), yang diukur dari rasio cahaya upwelling ke downwelling pada permukaan air (Mobley, 1994). Untuk pertama kalinya, pandangan penaksiran reflektansi berbeda pada air laut yakni sebagai rasio koefisien backscattering, bb(λ), dengan koefisien absorption, a(λ), (Morel & Prieur, 1977). Dengan demikian, karakter spektral cahaya alami yang hilang di laut sangat tergantung pada bb(λ)/a(λ), beralih tergantung pada jenis dan konsentrasi berbagai konstituen yang ada di dalam air.
Perkembangan pengetahuan ocean color terus berkembang dari waktu ke waktu, salah satunya sebagai akibat dari peningkatan pemahaman scattering cahaya (selain absorption). Pemahaman ini menjadi penting dalam memandang variabilitas hamburan cahaya di perairan yang memiliki karakterisitk yang berbeda sebagai akibat perbedaan kandungan konstituen dalam kolom air.
_________________________________________________________________
Daftar Isi :
1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Metodologi
dan Tujuan
2.
GAMBARAN UMUM HAMBURAN CAHAYA
2.1.
Tipe Hamburan
2.2.
Pemahaman Dasar Hamburan
2.3. Pengukuran Hamburan
3.
VARIABILITAS
HAMBURAN CAHAYA DI PERAIRAN
3.1. Hamburan cahaya
oleh Air Murni
3.2. Hamburan
cahaya oleh Partikel
3.3. Hamburan cahaya
oleh
3.4.Hamburan cahaya oleh Gelembung Udara
4.
HAMBURAN
CAHAYA PADA BEBERAPA TIPE PERAIRAN
4.1. Hamburan Cahaya pada “Clearest” Natural Waters
4.2. Hamburan Cahaya pada Coastal Waters
4.3. Hamburan Cahaya pada Open Ocean Waters
5.
KESIMPULAN
_________________________________________________________________
REFERENSI
Bohren, C.F. and D.R. Huffman. 1983. Absorption and
Scattering of Light by Small Particles. John Wiley & Sons. 530 pages.
Downing J. 2008. Effects of Light Absorption and
Scattering in Water Samples on OBS® Measurements. Campbell Scientifi c, Inc.
Application Note Code: 2Q-Q; 6 pp
Doxaran, D., K. Ruddick, D.
McKee, B. Gentili, and D. Tailliez, M. Chami, and M. Babina, 2009. Spectral
variations of light scattering by marine particles in coastal waters, from
visible to near infrared. Limnol. Oceanogr., 54(4): 1257-1271.
Doxaran D, M. Babin, and E. Leymarie,
2007. Near-infrared light scattering by particles in coastal waters. Opt.
Express 15: 12834–12849.
E. Boss and W. S. Pegau, 2001.
Relationship of light scattering at an angle in the backward direction to the
backscattering coefficient. Appl. Opt., 40: 5503–5507.
Huot,
Y., A. Morel, M. S. Twardowski, D. Stramski, and R. A. Reynolds, 2008. Particle optical backscattering along a chlorophyll gradient in the upper
layer of the eastern South Pacific Ocean. Biogeosciences, 5: 495-507.
Kirk, J.T.O., 1994. Light and Photosynthesis in Aquatic
Ecosystems (2nd ed.). Cambridge.
M.Babin, A.Morel,
V.Fournier-Sicre, F. Fell, and D. Stramski, 2003. Light scattering properties
of marine particles in coastal and open ocean waters as related to the particle
mass concentration. Limnol. Oceanogr., 48: 843–859.
McKee, D., M. Chami, I. Brown, V.
S. Calzado, D. Doxaran, and A. Cunningham, 2009. Role of measurement uncertainties in observed
variability in the spectral backscattering ratio: a case study in mineral-rich
coastal waters. Applied Optics, 48(24): 4663-4675.
Mobley, C.D., 1994. Light and Water,
Radiative Transfer in Natural Waters. Academic
Press.
Morel, A, B.Gentili, H.Claustre, M.Babin, A.Bricaud, J.
Ras, and F.Tie`che. 2007. Optical properties of the ‘‘clearest’’ natural
waters. Limnology Oceanography,
52(1); 217–229
Morel, A and L. Prieur. 1977. Analysis of variations in
ocean color’. Limnology Oceanography
V.22(4); 709-722
Reynolds R. A., Stramski D., Wright V. M., Woźniak S. B. 2006. Measurement of the volume scattering function using a
multi-instrument approach. In: Ocean Optics OOXVIII Conference,
Montreal, Canada, 9 pp.
Smith, R.C. and K.S. Baker. 1981. Optical Properties of
the Clearest Natural Waters (200-800 nm). Applied Optics, Vol. 20 (177).
Stramski D, E. Boss, D. Bogucki,
K J. Voss. 2004. The role of seawater constituents in light
backscattering in the ocean. Progress in
Oceanography vol; 61 (2004); 27–56.
Twardowski, M. S., Claustre, H.,
Freeman, S. A., Stramski, D., and Huot, Y., 2007. Optical backscattering
properties of the “clearest” natural waters. Biogeosciences, 4: 1041–1058.
Pegau. S, J.Ronald V. Zaneveld, B. Gregg Mitchell, James
L. Mueller, Mati Kahru, John Wieland and Malgorzat Stramska. 2002. Inherent
Optical Properties: Instruments, Characterizations, Field Measurements and Data
Analysis Protocols. Ocean Optics
Protocols For Satellite Ocean Color Sensor Validation, Revision 4, Volume
IV; 83 pp
Petzold, T.J. 1972. Volume Scattering Functions for
Selected Ocean Waters. SIO 72-28, Scripps Institution of Oceanography, La
Jolla, California, 79 pages.
