Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian - Meteorologi · PDF filesemakin besar deformasi yang mungkin terjadi di dasar laut. ... Untuk itu, perlu adanya metode ... penelitian ini secara

  • View
    219

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian - Meteorologi · PDF filesemakin besar deformasi yang...

  • Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian

    Program Studi Meteorologi

    2012 Program Studi Meteorologi Institut Teknologi Bandung

    PENERBITAN ONLINE AWAL

    Paper ini adalah PDF yang diserahkan oleh penulis kepada Program Studi Meteologi sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana. Karena paper ini langsung diunggah setelah diterima, paper ini belum melalui proses peninjauan, penyalinan penyuntingan, penyusunan, atau pengolahan oleh Tim Publikasi Program Studi Meteorologi. Paper versi pendahuluan ini dapat diunduh, didistribusikan, dan dikutip setelah mendapatkan izin dari Tim Publikasi Program Studi Meteorologi, tetapi mohon diperhatikan bahwa akan ada tampilan yang berbeda dan kemungkinan beberapa isi yang berbeda antara versi ini dan versi publikasi akhir.

  • 1. Institut Teknologi Bandung 2. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

    STUDI PENENTUAN MOMENT MAGNITUDE (Mwp) MENGGUNAKAN SINYAL GELOMBANG P BROADBAND

    Mega Perdanawanti1,2,, Dr. Gunawan Ibrahim1, Dr. Tri Wahyu Hadi1

    ABSTRAK Magnitudo merupakan salah satu parameter yang sering digunakan dalam pengambilan keputusan peringatan dini tsunami karena semakin besar magnitudo gempa maka akan semakin besar deformasi yang mungkin terjadi di dasar laut. BMKG sebagai lembaga pemerintah di Indonesia yang bertanggung jawab mengeluarkan informasi parameter gempa dan peringatan dini tsunami dalam sistemnya masih menggunakan skala magnitudo gelombang badan (mb) yang diketahui akan mengalami saturasi pada gempa-gempa besar, sehingga tidak cocok untuk penentuan magnitudo gempa-gempa besar. Untuk itu, perlu adanya metode penentuan magnitudo yang lebih tepat dan cepat untuk gempa-gempa besar berpotensi tsunami di Indonesia. Pada studi ini, dilakukan penentuan moment magnitude menggunakan sinyal gelombang P broadband untuk gempa-gempa berpotensi tsunami di wilayah Indonesia. Data yang digunakan sebanyak 26 event gempa (tahun 1991 2010), masing-masing dengan jumlah stasiun yang bervariasi. Penulis menggunakan metode Tsuboi, dkk. (1995) yang telah terbukti efektif untuk tujuan peringatan dini tsunami. Selain itu digunakan nilai Mw

    CMT dari katalog Global CMT sebagai referensi magnitudo pembanding. Verifikasi dengan menggunakan data katalog moment magnitude Global CMT menunjukkan korelasi yang relatif baik, yaitu R2 = 0,969. Penentuan parameter gempabumi magnitudo dengan menggunakan sinyal gelombang P broadband lebih tepat dan cepat untuk memberikan pertimbangan keputusan peringatan dini tsunami di Indonesia. Kata kunci: Tsunami, Mw, Mwp, Gelombang P Broadband, Moment Magnitude 1. Pendahuluan Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) adalah lembaga pemerintahan di Indonesia yang bertanggung jawab mengumpulkan dan mengolah data seismik, menentukan lokasi gempabumi, menganalisa apakah gempa berpotensi tsunami, mengeluarkan informasi parameter gempa dan peringatan dini tsunami, serta mengintegrasikan data observasi lainnya untuk mengkonfirmasi atau membatalkan peringatan gempa maupun tsunami. BMKG dalam operasionalnya untuk Indonesian Tsunami Early Warning

    System (Ina-TEWS) menggunakan sistem dari Jerman yaitu Seismological Communication Processor (SeisComP) yang memproses sinyal seismik secara real time dengan hasil yang sesuai meskipun masih membutuhkan pembuktian lebih lanjut. Selain itu sistem tersebut masih menggunakan skala magnitudo gelombang badan (mb) dalam perhitungan magnitudonya. Diketahui bahwa untuk magnitudo gelombang badan (mb) diatas 6,2 akan mengalami kejenuhan atau tersaturasi (Stein and Wysession, 2003), sehingga mb tidak cocok untuk perhitungan magnitudo gempa-gempa besar.

  • 1. Institut Teknologi Bandung 2. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

    Indikator terjadinya tsunami menurut Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) yang terkini antara lain : magnitudo gempabumi > 7 SR (mb), kedalaman gempabumi < 70 km, dan lokasi gempabumi di laut terutama daerah subduksi dengan tipe patahan thrust fault (naik) atau normal fault (turun). Magnitudo merupakan salah satu parameter yang sering digunakan dalam pengambilan keputusan peringatan dini tsunami. Untuk itu, perlu adanya metode penentuan magnitudo terutama menggunakan skala moment magnitude yang diketahui lebih akurat hasilnya dan tidak akan mengalami saturasi terutama pada gempa-gempa besar. Penentuan moment magnitude dengan menggunakan gelombang seismik P membutuhkan waktu 2 6 menit untuk gempa dengan jarak regional, 1000 2000 km (Tsuboi, dkk., 1999) dan membutuhkan 10 15 menit untuk gempa tele, 3000 km (Tsuboi, dkk., 1999, Lomax, dkk., 2008). Penentuan magnitudo yang tepat dengan waktu yang relatif cepat sangat diperlukan terutama dalam pengambilan keputusan peringatan dini tsunami di Indonesia, sehingga membuka peluang untuk melakukan penelitian dengan judul : Studi Penentuan Moment Magnitude (Mwp) Menggunakan Sinyal Gelombang P Broadband. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan pendekatan yang tepat terkait dengan skala magnitudo dan metode penentuan magnitudo yang digunakan oleh BMKG di wilayah Indonesia, menggantikan skala magnitudo dan metode yang dipakai selama ini. 2. Data dan Metodologi 2.1 Data

    Data yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:

    1. Data sinyal event gempabumi berpotensi tsunami di wilayah Indonesia (10 LU - 15 LS dan 90 BT - 140 BT) sebanyak 26 data event gempabumi (jumlah stasiun pengamat dari masing-masing event bervariasi) dengan Mw > 6,0 dan kedalaman dibawah 100 km pada tahun 1991 2010 yang diunduh dari pusat manajemen data Incorporate Research Institution of Seismology (IRIS) Wilber (http://www.iris.edu/dms/wilber.htm). Data yang digunakan adalah komponen BHZ (Broadband komponen vertikal) dari stasiun-stasiun pengamat yang mempunyai jarak 30 - 90 dari episenter event gempabumi. Data dalam format Standard for the Exchange of Earthquake Data (SEED) dikumpulkan dari stasiun-stasiun pengamat pada jaringan virtual Federation of Digital Broadband Seismographic Networks (FDSN) dan Global Seismograph Network (GSN) Broadband sebanyak 44 stasiun. Data sinyal yang diambil dalam format SEED (default) yaitu dengan time window 2 menit sebelum waktu tiba gelombang P dan 10 menit setelah waktu gelombang P. Seluruh data kemudian dikonversi ke dalam format Seismic Analysis Code (SAC) menggunakan program rdseed yang dapat diunduh dari website IRIS (http://www.iris.edu/software/downloads/).

    2. Data nilai moment magnitude Global CMT (Mw

    CMT) dari 26 event gempabumi berpotensi tsunami (gambar 3.1) seperti tertera pada poin satu, dengan menggunakan data dari Global Centroid Moment Tensor (Global CMT) sebagai nilai untuk verifikasi hasil perhitungan pada penelitian ini dengan cara mencari korelasinya dengan membandingkan nilainya.

  • 1. Institut Teknologi Bandung 2. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

    Gambar 2.1 Peta distribusi event gempabumi berpotensi tsunami di Indonesia tahun 1991 sampai dengan 2010 berdasarkan data dari Global CMT 2.2 Metodologi

    Dalam penulisan tugas akhir ini, ada beberapa langkah utama pengolahan data, yaitu : 1. Mengubah sinyal seismogram

    sensor broadband gelombang P komponen vertikal yang berupa sinyal kecepatan (velocity) menjadi sinyal pergeseran (displacement) dengan cara mengintegralkan velocity menjadi displacement.

    2. Sinyal di-Fast Fourier Transform (FFT) untuk merubah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi sehingga dapat diketahui frekuensi sudutnya untuk menentukan batas frekuensi atas dan batas frekuensi bawah bagi keperluan bandpass filtering.

    3. Filtering menggunakan filter

    bandpass butterworth dengan batasan frekuensi 0,008 3 Hz.

    4. Menghitung seismic moment (Mo)

    menggunakan metode Tsuboi (1995). Sinyal pergeseran (displacement) sebagai suatu fungsi waktu sumber (source time function) dan integrasi momen seismik skalar yang diambil dari amplitudo maksimum gelombang P dirumuskan sebagai berikut :

    dimana uz (xr , t) adalah nilai pergeseran pada komponen vertikal gelombang P untuk gempa jauh (far field), pada stasiun xr , densitas (kerapatan) batuan di stasiun dinyatakan sebagai (3,5 x 103

    kg/m3), rumus Haversine dipergunakan untuk menghitung jarak epicenter dari stasiun r (km) menggunakan prinsip hukum trigonometri lingkaran dari http://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html dengan dikalikan jari-jari bumi sebesar 6.371 km. r = cos-1|sin E sin S + cos E cos S

    cos (S E)| *6.371

    dimana E dan E sebagai koordinat lintang dan bujur epicenter, S dan S sebagai koordinat lintang dan bujur stasiun. Kecepatan gelombag P sebenarnya (apparent P velocity, APV3) dinyatakan sebagai . Kanjo, dkk (2006) merubah metode hubungan jarak dan kecepatan gelombang P berdasarkan tabel model bumi IASP91 sehingga mendapatkan harga tetapan kecepatan gelombang P sebagai berikut :

    0,16 7,9/

    Sedangkan harga tetapan 7,9/ dari Tsuboi, dkk (1995, 1996) tidak digunakan dalam metodologi ini.

    5. Menghitung moment magnitude (Mw) menggunakan metode Kanamori (1977), dengan rumusan sebagai berikut :

    Perlu diketahui bahwa perhitungan moment magnitude (Mw) pada

  • 1. Institut Teknologi Bandung 2. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

    penelitian ini berbeda dengan Mw yang diperoleh dari moment tensor.

    6. Menghitung moment magnitude gelombang P broadband (Mwp) menggunakan metode Tsuboi, dkk (1995), dengan rumusan sebagai berikut :

    Penambahan nilai 0,2 pada perhitungan moment magnitude gelombang P broadband (Mwp) untuk mengkoreksi pola radiasi penjalaran gelombang P pada nilai Mwp.

    7. Semua rumusan diketik dalam bentuk perintah pada program Seismic Analysis Code (SAC) yang dikembangkan o

Search related