Kamis, 06 Desember 2012

Danau Toba

Danau Toba


Anda mungkin terkesima dengan keindahan Danau Toba. Dapatkah anda bayangkan sekiranya tidak ada air ditampung di danau tersebut? Sekiranya hal tersebut bisa terjadi, maka anda akan melihat salah satu lubang kaldera raksasa yang pernah ada di bumi!

Gambar-1: Foto Toba dari Satelit (Image courtesy of NASA/GSFC/MITI/ERSDAC/JAROS, and the U.S./Japan ASTER Science Team )


Istilah yang akan dipakai pada tulisan ini:
  1. Kaldera secara sederhana dapat didefenisikan sebagai lobang besar pada permukaan bumi yang terjadi akibat amblasnya permukaan bumi yang terjadi setelah sebuah erupsi vulkanik.
  2. Stratovolkano: adalah gunung api yang tinggi yang terbentuk dari lapisan-lapisan lava, tefra,  batuan apung dan debu vulkanis. Lava yang dimuntahkan dari stratovocano biasanya mengeras karena mendingin, dan biasanya mengalir tidak terlalu jauh akibat viskositas yang tinggi dari lava.
  3. Tuff: Tufa: Lapisan batuan yang terbentuk debu vulkanis yang terpadatkan
  4. YTT: Young Toba Tuff: Tufa Toba termuda
  5. MTT: Middle Toba Tuff: Tufa Toba tua
  6. OTT: Oldest Toba Tuff: Tufa Toba yang paling tertua.
  7. Quartenary: Dalam waktu geologi, masa quartenary adalah periode geologis  kedua dalam era Cenozoic, membentang dari waktu sekitar 2.6 juta tahun yang lalu. Dalam masa geologis, bumi saat ini berada  pada masa quartenary dari era Cenezoic, dan eon Phanerozoic.
Kaldera Toba, terletak di Sumatera Utara, Indonesia, adalah kaldera terbesar di bumi yang tercipta pada masa quartenary.  Posisinya memanjang searah Barat Laut-Tenggara dan sejajar dengan pegunungan gunung api aktif di sepanjang Sumatera. Ukurannya berkisar 100 km panjang dan 30 km lebar (Lihat Gbr 2). Menurut para ahli, pada masa 1.2 juta tahun terakhir telah terjadi 4 kali erupsi kaldera yang memuntahkan tufa. Tufa termuda dimuntahkan sekitar 74.000 tahun yang lalu dengan volume sekitar 2.800 km3. Erupsi terakhir tersebut menimbulkan keruntuhan struktur bumi yang membentuk Danau Toba seperti yang kita lihat saat ini.
Letusan Toba terakhir ini mengeluarkan aliran tufa yang melingkupi daerah seluas 20.000-30.000 km2.  Melalui serangkaian penelitian terlihat bahwa lapisan tufa muda Toba (YTT) berangsur-angsur memadat melekat di bagian dasarnya. Pulau Samosir yang terbentuk dari bagian pasca tufa muda Toba ini mengandung tufa muda Toba yang sangat padat yang mengisi kaldera.

SETTING TEKTONIK

Peta lokasi dan setting tektonik kaldera Toba terlihat pada Gambar 2. Potongan-potongan stratigrafi diambil dekat Haranggaol, Silalahi, Pangururan, Bakkara, dan Siguragura.  Pada gambar tersebut terlihat bahwa Kaldera Toba (atau saat ini Danau Toba) sejajar dengan patahan besar Sumatera (the Great Sumatran Fault) yang memotong Pulau Sumatera pada arah Barat Laut-Tenggara, dan juga hampir sejajar dengan patahan subduksi di  Samudera Hindia.


PEMBENTUKAN  KALDERA TOBA

Pembentukan kaldera Toba terjadi di daerah yang sangat luas yang terangkat oleh tekanan magma yang berada sekitar 20 km di bawahnya, yang oleh ahli bernama Van Bemelen disebut sebagai Batak Tumor. Batak Tumor  ini terbentuk pada masa Miocene. Toba terletak di puncak bagian yang terangkat. Pada masa 1.3 juta tahun yang lalu, terbentuk gunung api stratovolkano di sisi utara kaldera yang ada saat ini. Pengambilan batuan apung andesit di bagian selatan kaldera menyimpulkan bahwa pada saat bersamaan terjadi juga aktivitas vulkanik yang terfokus di bagian selatan tersebut.
Kaldera Toba, menurut penelitian terakhir, terbentuk dari 4 kaldera yang terjadi susul menyusul selama 1.2 juta tahun terakhir.
Erupsi/letusan piroklastik pertama yang diketahui di Toba membentuk 35 km3 kaldera Haranggaol. Dari penelitian, sangat jelas bahwa Haranggaol terbentuk dari kaldera yang berada di bagian utara pegunungan stratovolkano pada masa 1.2 juta tahun yang lalu (Gambar 3b).  Tufa yang dihasilkan disepakati para ahli sebagai  Haranggaol Dacite Tuff (HDT) yaitu daerah Haranggaol saat ini.
Kemudian, sekitar 840.000 tahun yang lalu kaldera Porsea yang terletak di setengah bagian tenggara  dari Toba mengalami erupsi yang memuntahkan 500 km3 tufa tua Toba, OTT  (Gambar 3c). Inilah  bagian tufa  tertua atau Oldest Toba Tuff (OTT) dengan umur 840.000 tahun.
Aktivitas erupsi terjadi lagi di bagian utara Toba sekitar 500.000 tahun yang lalu yang memuntahkan 60 km3 tufa. Diduga erupsi tufa ini berasal dari kaldera yang sama yang menghasilkan tufa Haranggaol yang lebih tua (Gambar 3d). Para ahli sepakat untuk menamai tufa yang dihasilkan sebagai Middle Toba Tuff (MTT) yang berumur 500.000 tahun.
Erupsi MTT dan OTT terjadi bergantian di bagian utara dan selatan, akan tetapi biasanya terjadi pada bagian curam dinding kaldera, dan biasanya sifatnya sangat padat melekat.
Akhirnya 74.000 tahun yang lalu, Toba mengalami erupsi raksasa dengan VEI (Volcanic Explosivity Index) = 8 yang memuntahkan tufa  yang lebih muda, YTT. Erupsi terakhir ini memacu keruntuhan struktur yang mengakibatkan amblasnya kubah di atas magma termasuk dua kubah raksasa, yakni blok Samosir dan blok Uluan. Runtuhan inilah yang menciptakan kaldera raksasa.
Inilah bentuk kaldera terlihat saat ini (Gambar 3e).
Air kemudian mengisi dan memenuhi kaldera. Tetapi Pulau Samosir dan daerah Blok Uluan (Porsea dan Prapat) belumlah terbentuk karena belum terangkat lagi. Terbayang Danau Toba tanpa ada Pulau Samosir, daerah Parapat dan Porsea? Pada beberapa masa setelah terjadi erupsi raksasa, ketiga daerah tersebut mungkin masih tenggelam di bawah air yang mengisi kaldera.
Setelah erupsi, tekanan magma di bawah kaldera terbentuk terus mengisi ruang-ruang magma yang kosong yang mengakibatkan  terjadinya pengangkatan lapisan kubah yang runtuh.  Akibat pengangkatan ini  kandungan tufa yang lebih muda pada Pulau Samosir dan kandungan tufa yang lebih tua pada blok/daerah Uluan (Gambar 3f)  terangkat, dan menjadi terekspos.

Gambar 3: Urutan Pembentukan Kaldera Toba (a-f) dan Penyebaran tufa muda Toba (g). Diambil dari: Aldiss & Ghazali, 1984
Selama proses pengangkatan tersebut, kubah riolit meletus sepanjang patahan curam Samosir. Erupsi pada kubah terjadi juga disepanjang  cincin patahan pada dataran diantara tebing curam bagian barat daya yang berada di sekitar Pardepur (Sibaganding) dan Gunung Pusuk Buhit.  Bongkahan hasil pengangkatan inilah yang menghasilkan Pulau Samosir, Pulau Sibaganding (Pardepur) dan Semenanjung Uluan yang ada hingga saat ini.

Gambar 4: Batas-batas Kaldera Toba dan umurnya. (Credit: http://www.solcomhouse.com/images/toba-map_l2.jpg)
Toba terletak sekitar 900 m di atas permukaan laut. Menurut data, Pulau Samosir telah terangkat sekitar 450 meter dari ketinggian asalnya.
Tekanan magma yang lebih kecil saat ini masih terus berlangsung. Gunung api Pusuk Buhit dan Sipiso Piso (dekat Tanduk Benua) adalah hasil dari mekanisme vulkanis yang masih terjadi.  Menurut penelitian pengangkatan di bagian barat Pulau Samosir (perhatikan daerah dengan warna coklat muda pada Gambar-4) masih terjadi dan didatakan hingga saat ini.
Letusan super raksasa yang terjadi 74.000 tahun lalu di danau Toba menumpahkan aliran piroklastik (aliran cair berkecepatan tinggi yang terdiri dari gas, fragmen batuan, dan debu) yang mengubur daerah dengan luas sekitar 20.000 km2 di sekitar Kaldera Toba. Abu vulaknik yang terus menerus ditumpahkan dalam rentang 2 minggu terbang hingga ke seluruh bumi, dan diperkirakan mempercepat terjadinya zaman es terakhir yang menimpa bumi.
Abu vulkanik dan lava yang tersebut kemudian terekat satu sama lain membentuk batuan ignimbrit yang menutupi daerah kaldera terutama dinding kaldera, dan diperkirakan tebalnya bisa mencapai 400 m.
Di India Selatan, debu vulkanik Toba ditemukan dengan tebal hingga 6 m dan diperkirakan membinasakan kehidupan yang ada di sana pada masa itu. Letusan Toba ini juga diduga menjadikan “bottle neck” pada kehidupan dan evolusi manusia, yakni berkurangnya jumlah populasi manusia hingga menjadi ribuan saja di bumi akibat bencana ini.
Source:

sTOP Global Warming

Global Warming and Coral Bleaching


FENOMENA GLOBAL WARMING (PEMANASAN GLOBAL)
Bumi merupakan salah satu planet dalam gugusan tata surya Bimasakti yang terlindungi oleh lapisan-lapisan atmosfer yang tersusun dari berbagai jenis gas. Dijelaskan dalam beberapa literature bahwa atmosfer ini menyelimuti bumi hingga sampai ketinggian ± 700 km di atas permukaan tanah. Atmosfer bumi tersusun oleh beberapa lapisan, yaitu lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer, thermosfer, dan eksosfer. Dan juga tersusun dari berbagai jenis gas, diantaranya adalah :

Gambar 1. Komposisi gas-gas penyusun di dalam atmosfer.

Keberadaan atmosfer sangatlah penting bagi kehidupan di bumi karena fungsinya yang melindungi bumi dari berbagai benda langit serta radiasi sinar matahari yang berbahaya sehingga suhu bumi dapat terjaga agar cukup stabil dan aman untuk dapat ditinggali oleh mahkluk hidup di dalamnya. Secara sederhana, lapisan atmosfer dapat diilustrasikan seperti gambar di bawah.

Gambar 2 . Skema tingkatan lapisan atmosfer.

Betapa pentingnya permasalahan atmosfer ini hingga kemudian kini menjadi perbincangan oleh banyak kalangan, khususnya para pemerhati lingkungan. Hal tersebut terjadi dikarenakan munculnya beberapa fenomena alam yang terjadi dalam beberapa dekade ini. Beberapa contoh kasus terkait dengan atmosfer adalah fenomena global warming (pemanasan global) yang terjadi hampir merata di seluruh dunia. Pemanasan global atau Global Warming adalah proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan bumi.

Berdasarkan pengamatan selama 157 tahun terakhir menunjukkan suhu permukaan bumi yang mengalami peningkatan sebesar 0.05 °C per dekade. Selama 25 tahun terakhir peningkatan suhu semakin tajam, yaitu sebesar 0.18 °C per dekade (lihat grafik).
 

Pemanasan global ini terjadi karena diakibatkan oleh aktifitas manusia yang berlebihan sehingga menyebabkan meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca (gas dalam atmosfer) yang menimbulkan efek rumah kaca.

Gambar 3 . Grafik yang menunjukkan peningkatan temperatur air
per 20 tahunan.

Pemakaian bahan bakar fosil yang berlebihan, rumah-rumah peternakan yang tidak ramah lingkungan, penebangan hutan yang berlebihan, dan lain sebagainya merupakan beberapa aktifitas manusia yang menyebabkan terjadinya peningkatan efek rumah kaca. Efek gas rumah kaca ini terjadi karena gas CO2 dan CH4 yang berlebihan di atmosfer yang menahan radiasi matahari yang dipantulan dari bumi sehingga panas yang dipantulkan oleh bumi tidak dapat keluar dari atmosfer. Inilah yang menyebabkan panas tetap berada di dalam bumi dan kemudian menimbulkan peningkatan suhu bumi secara kontinu. Untuk memperjelas dapat memperhatikan gambar berikut :

Gambar 4 . Konsep terjadinya efek gas rumah kaca.

Ternyata permasalahan tidak hanya sampai di situ, sebab gejala efek gas rumah kaca ini juga menyebabkan suatu 'efek domino'. Efek lanjutan yang diakibatkan antara lain dapat diamati melalui fenomena alam akan pencairannya glestser-gletser dikutub secara besar-besaran.

Pencairan gletser-gletser ini ternyata menimbulkan kenaikan muka air laut (sea level rise) secara luas, bahkan dampaknya sudah sangat memprihatinkan. Hal ini terjadi karena meningkatnya volume air yang menuju ke laut, baik karena pencairan gletser, aliran sungai ke laut, atau curah hujan yang tinggi secara terus-menerus, Berdasarkan data hasil pengamatan mengatakan bahwa dalam 10 tahun terakhir permukaan laut meningkat setinggi 0.1 m hingga 0.3 meter, sedangkan melalui model prediksi diperkirakan ada perubahan antara 0.3 hingga 0.5 meter, dan kemungkinan akan menutupi area seluas satu juta kilometer persegi (km2). Sehingga dampak nyata dan paling mengancam dari fenomena global warming ini adalah terjadinya penaikan muka air laut (sea level rise) yang oleh para pengamat diprediksi akan mengancam kehidupan pesisir dan pulau-pulau kecil, termasuk kehidupan terumbu karang di perairan pesisir. 

FENOMENA CORAL BLEACHING (PEMUTIHAN KARANG)
Pada dasarnya banyak faktor yang menjadi penyebab terjadinya kerusakan karang, baik faktor yang bersifat alami seperti pemanasan global, cyclone, dan tsunami, ataupun yang bersifat buatan yang disebabkan oleh aktifitas manusia yang tidak benar, seperti penggunaan potassium dan bom ikan dalam menangkap ikan. Namun selain penyebab-penyebab di atas, perubahan iklim akibat pemanasan global yang terjadi secara signifikan dalam kurun waktu dasawarsa ini membawa dampak yang sangat berarti terhadap sumber daya kelautan dan perikanan , termasuk terumbu karang.
Terumbu karang sendiri merupakan sekumpulan hewan karang yang bersimbiosis dengan sejenis alga laut yang dikenal sebagai zooxanthellae yang kemudian berkembang dan membentuk suatu koloni terumbu karang. Koloni ini terbentuk dari ratusan bahkan ribuan hewan kecil yang juga dikenal dengan nama polip

Gambar 5 . Proses pertumbuhan polip hingga menjadi
karang yang bercabang.

Faktor-faktor yang mempengaruhi keberlangsungan pertumbuhan polip kecil adalah suhu, salinitas, cahaya dan kedalaman, tingkat kecerahan, serta dinamika arus dan gelombang yang diterimanya. Jika factor-factor di atas sesuai dengan standart yang diperlukan bagi pertumbuhan polip kecil maka koloni tersebut akan tumbuh dengan baik.

Namun, dampak yang terjadi akibat fenomena pemanasan global yang sudah dijelaskan di atas telah mengakibatkan terjadinya perubahan yang sangat mengkhawatirkan terhadap factor-faktor penunjang kebutuhan hidup suatu karang. Sebut saja suhu, akibat efek gas rumah kaca yang menyebabkan penaikan temperatur bumi secara berkala sehingga suhu air laut, khususnya di permukaan, juga ikut meningkat. Dengan meningkatnya temperatur air laut maka mengakibatkan zooxanthellae yang merupakan nutrisi penting yang dibutuhkan karang semakin berkurang. Dan dengan peningkatan suhu perairan, maka terumbu karang di laut tropis akan mengalami pemutihan , dimana pada tahun 1998 antara 10% hingga 15% terumbu karang dunia mengalami kematian yang berdampak lanjut hingga saat ini sekitar 15% dari karang dunia rusak setiap tahun.
 

Dan karang-karang yang mengalami pemutihan tersebut dinamakan coral bleaching. Jika hal tersebut tetap dan terus berlangsung maka karang yang mengalami pemutihan tadi akan menjadi karang mati atau death coral.
 
Gambar 6. Fenomena pemutihan karang (coral bleaching)
akibat pemanasan global.

Dalam kasus lain seperti naiknya muka air laut atau sea level rise, ternyata juga membawa dampak buruk terhadap ekosistem terumbu karang. Kenaikan muka air ini dikarenakan volume air yang sangat besar yang menuju ke laut, baik yang berasal dari pencairan gletser, aliran sungai yang menuju ke laut, serta curah hujan yang tinggi di laut. Peningkatan muka air inilah yang menjadi ancaman sirius bagi kehidupan terumbu karang. Sebab karang merupakan salah satu organisme pelagic yang sangat sensitif terhadap perubahan, seperti perubahan kedalaman, maka sedikit perubahan muka air laut saja akan menimbulkan perubahan kondisi pula. Terumbu karang tidak dapat hidup dengan baik dalam perairan yang terlalu dangkal maupun perairan yang terlalu dalam. Maka dari itu jika terjadinya kenaikan muka air adalah masalah bagi kelanjutan hidup terumbu karang.
Gambar 7. Pemutihan karang secara massal akibat
kenaikan suhu dan muka air laut.

Dampak lainnya yang disebabkan oleh pemanasan global adalah curah hujan yang tinggi di daerah tropis yang mengakibatkan debit air yang berlebihan menuju ke laut. Aliran air hujan yang menuju ke laut ini juga membawa sedimen dan limbah berbahaya yang berpotensi mencemari perairan di wilayah-wilayah pesisir. Aliran air yang membawa sedimen berupa lumpur dan pasir dalam jumlah besar selain mencemari perairan pesisr juga mampu membunuh terumbu karang di sekitarnya. Hal tersebut dapat terjadi karena butiran-butiran sedimen akan menutup mulut-mulut polip yang menempel dikarang sehingga polip tidak akan mendapat nutrisi secara optimal dan hal tersebut akan mengakibatkan karang kekurangan nutrisi dan menjadi mati.

Lumpur dan limbah yang terbawa oleh air hujan atau dari sungai tersebut juga mampu membuat perairan pesisir menjadi keruh dan kotor. Jika hal tersebut terjadi maka sinar matahari tidak akan bisa masuk kedalam laut. Padahal sinar matahari merupakan salah satu nutrisi yang dibutuhkan terumbu karang untuk dapat melakukan fotosintesis agar karang dapat berkembang. Jika tingkat kecerahan menurun dan intensitas matahari yang diterima oleh terumbu karang berkurang maka karang akan mengalami ganguan pertumbuhan dan akan terjadi pemutihan atau bleaching.

Efek lain yang ditimbulkan oleh pemanasan global adalah perubahan iklim yang sangat signifikan. Perubahan iklim ini terjadi dikarenakan adanya perubahan sistem sirkulasi laut secara global yang lebih dikenal dengan istilah Great Ocean Conveyor Belt (Sabuk Arus Laut Dalam). Dimana dalam sistem ini arus mengangkut sejumlah besar panas dan garam di sekitar bumi melalui arus permukaan laut yang hangat dan arus dalam yang lebih dingin, dimana sistem inilah yang sangat berperan penting dalam menentukan iklim di bumi. Karena terjadi perubahan dinamika arus maka iklim pun juga menjadi berubah-ubah tanpa dapat diprediksi secara tepat. Perubahan iklim ini kemudian berimbas terhadap munculnya badai-badai di laut seperti Cyclone, Typhoon, serta El Nino dan La Nina. Terjadinya badai tersebut mengakibatkan gelombang-gelombang tinggi yang kemudian diikuti dengan pergerakan arus yang semakin kencang sehingga membuat karang-karang terhempas dari mediumnya. Jika hal ini terus terjadi maka gugusan terumbu karang akan mengalami kerusakan dan akan mengakibatkan terjadinya pemutihan karang.

Peningkatan suhu air laut, kenaikan muka air laut, pencemaran wilayah pesisir, dan pergerakan air laut yang semakin ekstrim merupakan sedikt dampak yang ditimbulkan oleh fenomena pemasanan global diseluruh permukaan bumi. Dan hal ini kemudian menjadi bencana terhadap kondisi-kondisi kehidupan di dalamnya, termasuk ekosistem terumbu karang. Coral Bleaching merupakan dampak yang diakibatkan oleh efek pemanasan global dan ini dapat merugikan kehidupan sekarang maupun yang akan dapat. 

Gambar 8. Salah satu jenis terumbu karang yang
mengalami bleaching.

KESIMPULAN
Dari uraian yang sudah dijelaskan di atas, dapat ditarik beberapa kesimpulan terkait permasalahan Global Warming ini, di antaranya adalah :
  1. Keberadaan gas rumah kaca yang menyelimuti bumi ini adalah sebagai pelindung dari radiasi pendek sinar matahari serta penjaga agar suhu permukaan tetap stabil untuk dapat ditinggali makhluk hidup.
  2. Pemakaian bahan bakar fosil secara berlebihan yang mengakibatkan emisi karbondioksida yang terlalu tinggi menimbulkan konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer semakin tinggi pula. Hal tersebut mengakibatkan terjadinya efek gas rumah kaca.
  3. Efek gas rumah kaca ternyata berdampak terjadinya berbagai macam fenomena alam yang mengkhawatirkan, seperti pencairan gletser-gletser di kutub, pemutihan karang secara masiv, terjadinya El Nino dan La Nina, serta bencana-bencana lainnya.
  4. Fenomena coral bleaching dan death coral terjadi dikarenakan adanya peningkatan temperature air laut, sea level rise, pencemaran wilayah pesisir, gelombang tinggi dan arus yang kencang, serta pencemaran wilayah pesisir, gelombang tinggi dan arus yang kencang, serta cyclone dan typhoon.
  5. Kerusakan karang akibat coral bleaching akan berdampak menurunnya populasi perikanan yang berimbas terhadap kerugian sektor perekonomian dan perikanan.
SARAN
Beberapa saran yang perlu diberikan dalam menanggapi permasalahan ini antara lain adalah :
  1. Hendaklah setiap individu, masyarakat, dan negara mempunyai kesadaran diri untuk ikut serta dalam mengurangi emisi gas CO2 dan CH4.
  2. Program 4R hendaknya dilakukan secara menyeluruh agar lingkungan tetap terjaga kelestariannya. (Reduce, Reuse, Recycle, and Replant)
  3. Pelestarian dan pemulihan terumbu karang merupakan kewajiban bagi seluruh elemen masyarakat secara luas karena terumbu karang juga merupakan tumbuhan laut yang dapat menyerap gas CO2 dan memproduksi O2 yang bermanfaat bagi kehidupan.
  4. Negara bersama masyarakat berkewajiban ikut andil dalam mengurangi dampak pemanasan global, termasuk kegiatan-kegiatan melindungi dan memulihkan terumbu karang, untuk kelangsungan hidup generasi masa depan.
DAFTAR PUSTAKA
  1. Freddy Numberi.2009. Perubahan Iklim,Iimplikasi Terhadap Kehidupan di Laut, Pesisir, dan Pulau-pulau Kecil. Jakarta: Citrakreasi Indonesia.
  2. Muhammad Bakhtiar. 2007. Pengaruh Negatif Pamanasan Global bagi Kelangsungan Hidup Ekosistem Terumbu Karang. Jatinangor : UnPad.
DAFTAR GAMBAR
  1. http://ozon-crisis.blogspot.com/ (26-03-2011)