Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui...

10
Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content (TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi 85 Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017 ISSN : 0853-0823 Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content (TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi Adides Gidson Simanjuntak 1* , Buldan Muslim 2 , Eddy Hartantyo 1 1 Program Studi Geofisika, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Kotak Pos: BLS 21, Yogyakarta 55281 2 Pusat Sains Antariksa, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), Jl. Dr Junjunan 133, Bandung 40173 * E-mail: [email protected] Abstrak Anomali Total Electron Content melalui data sinyal radio frekuensi-ganda GPS dapat menunjukkan adanya perubahan aktivitas ionik di ionosfer yang dapat disebabkan oleh badai geomagnetik maupun peristiwa seimo- ionospheric coupling. Pantai barat Sumatera merupakan lokasi yang rawan akan bencana gempa bumi akibat batas dari zona subduksi. Penelitian beberapa gempa dalam kurun beberapa dekade terakhir di barat Sumatera menggunakan data SuGAr dan IGS telah dilakukan untuk mengetahui adanya prekursor gempa bumi melalui analisis anomali TEC. Terdapat 5 gempa yang dianalisis memiliki dengan skala 5 hingga 9 SR dengan menggunakan teknik korelasi dan analisis spasial. Dari hasil analisis tersebut diperoleh bahwa gempa dengan magnitudo 5 tidak memunculkan prekursor, sedangkan pada gempa dengan magnitudo 6 hingga 9 terdapat 1 hari atau 2 hari anomali TEC yang dianggap sebagai prekursor gempa. Kata kunci: Total Electron Contenct (TEC), gempa bumi, prekursor, teknik korelasi, analisis spasial Abstract Total Electron Content anomalies from dual-frequency GPS radio signals can show the change of ionic activity in ionosphere that caused by geomagnetic storm or seismo-ionospheric coupling event. East coast of Sumatera is a very vulnerable location of earthquake events, because it borders with the subduction zone. Research on some earthquakes in the past decade on east part of Sumatera has been done using SuGAr and IGS data to determine the earthquake precursors from TEC anomaly analysis. There are five earthquakes being analyzed, with the scale ranging from 5 to 9 SR, using correlation technique and spatial analysis. The analysis result shows that the earthquake with magnitude 5 did not show any precursor, only earthquake with magnitude 6 to 9 show the precursors of the earthquake. Keywords: Total Electron Content (TEC), earthquake, precursors, correlation technique, spatial analysis I. PENDAHULUAN Aktivitas gempa bumi menyebabkan terjadinya fluktuasi aktivitas seismik yang dapat menimbulkan gelombang gravitasi atmosfer dan gelombang infrasonik. Gelombang gravitasi dan gelombang infrasonik ini menjalar hingga ionosfer yang menyebabkan ion-ion yang terdapat di ionosfer mengalami fluktuasi [1]. Perubahan ion-ion yang terjadi pada waktu sebelum dan setelah terjadinya gempa bumi dengan magnitudo yang besar (M > 6) di ionosfer dapat dikatakan sebagai anomali. Anomali yang terjadi di ionosfer ini menjadi asumsi bahwa adanya pengaruh aktivitas seismik terhadap fluktuasi ion-ion di ionosfer, sehingga anomali ion-ion di atmosfer dapat dikategorikan sebagai prekusor gempa bumi dengan magnitudo yang besar. Prediksi gempa bumi dengan mengamati anomali di ionosfer masih tergolong baru, dan pertama kali dipergunakan dalam penelitian gempa Good Friday 1964 di Alaska [2]. Gempa ini memiliki magnitudo Mw = 9,2 dan telah diteliti ionogram-ionogram di sekitar daerah episenter gempa yang memiliki data ionosfer. Berdasarkan data isoline frekuensi kritis f0F2 di ionosfer pada 1964 dan 1965 terlihat perbedaan yang signifikan. Pada tahun 1964 terlihat perubahan yang sangat cepat sedangkan tahun 1965 cenderung stagnan sehingga hal ini memperkuat adanya korelasi antara gempa bumi terhadap aktivitas di ionosfer. II. DASAR TEORI A.Total Electron Content (TEC) Total Electron Content merupakan sejumlah elektron yang terintegrasi pada slab khayal yang dibentuk berdasarkan jarak satelit ke receiver GPS di permukaan bumi. Perhitungan TEC didasari oleh efek penjalaran sinyal dari GPS (USA)/GLONASS (Russia) menuju receiver yang melalui ionosfer. GPS terbagi menjadi beberapa segmen yaitu: kontrol, satelit, dan pengguna. Segmen satelit terdiri atas 24 satelit yang bergerak pada 6 orbit sirkular diketinggian 20200 km. Setiap satelit mentransmisikan 2 frekuensi sinyal kepada penerima, yaitu: f1 = 1575.42 MHz dan f2 = 1227.60 MHz [2]. Karena ionosfer merupakan medium yang dispersif, maka dapat dihitung efek yang disebabkan oleh ionosfer pada pengukuran modulasi sinyal yang dibawa menuju receiver serta fase yang direkam oleh dual-frequency receivers [3]. Sinyal yang diterima oleh receiver dapat memiliki berbagai efek, sehingga perlu dilakukan perhitungan slant TEC (STEC) menjadi vertical TEC (VTEC).

Transcript of Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui...

Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

85

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis

Total Electron Content (TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik

Korelasi

Adides Gidson Simanjuntak1*, Buldan Muslim2, Eddy Hartantyo1 1 Program Studi Geofisika, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Kotak Pos: BLS 21, Yogyakarta 55281 2 Pusat Sains Antariksa, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), Jl. Dr Junjunan 133, Bandung 40173

* E-mail: [email protected]

Abstrak – Anomali Total Electron Content melalui data sinyal radio frekuensi-ganda GPS dapat menunjukkan adanya

perubahan aktivitas ionik di ionosfer yang dapat disebabkan oleh badai geomagnetik maupun peristiwa seimo-

ionospheric coupling. Pantai barat Sumatera merupakan lokasi yang rawan akan bencana gempa bumi akibat batas dari

zona subduksi. Penelitian beberapa gempa dalam kurun beberapa dekade terakhir di barat Sumatera menggunakan data

SuGAr dan IGS telah dilakukan untuk mengetahui adanya prekursor gempa bumi melalui analisis anomali TEC.

Terdapat 5 gempa yang dianalisis memiliki dengan skala 5 hingga 9 SR dengan menggunakan teknik korelasi dan

analisis spasial. Dari hasil analisis tersebut diperoleh bahwa gempa dengan magnitudo 5 tidak memunculkan prekursor,

sedangkan pada gempa dengan magnitudo 6 hingga 9 terdapat 1 hari atau 2 hari anomali TEC yang dianggap sebagai

prekursor gempa.

Kata kunci: Total Electron Contenct (TEC), gempa bumi, prekursor, teknik korelasi, analisis spasial

Abstract – Total Electron Content anomalies from dual-frequency GPS radio signals can show the change of ionic

activity in ionosphere that caused by geomagnetic storm or seismo-ionospheric coupling event. East coast of Sumatera

is a very vulnerable location of earthquake events, because it borders with the subduction zone. Research on some

earthquakes in the past decade on east part of Sumatera has been done using SuGAr and IGS data to determine the

earthquake precursors from TEC anomaly analysis. There are five earthquakes being analyzed, with the scale ranging

from 5 to 9 SR, using correlation technique and spatial analysis. The analysis result shows that the earthquake with

magnitude 5 did not show any precursor, only earthquake with magnitude 6 to 9 show the precursors of the earthquake.

Keywords: Total Electron Content (TEC), earthquake, precursors, correlation technique, spatial analysis

I. PENDAHULUAN

Aktivitas gempa bumi menyebabkan terjadinya

fluktuasi aktivitas seismik yang dapat menimbulkan

gelombang gravitasi atmosfer dan gelombang infrasonik.

Gelombang gravitasi dan gelombang infrasonik ini

menjalar hingga ionosfer yang menyebabkan ion-ion

yang terdapat di ionosfer mengalami fluktuasi [1].

Perubahan ion-ion yang terjadi pada waktu sebelum dan

setelah terjadinya gempa bumi dengan magnitudo yang

besar (M > 6) di ionosfer dapat dikatakan sebagai

anomali. Anomali yang terjadi di ionosfer ini menjadi

asumsi bahwa adanya pengaruh aktivitas seismik

terhadap fluktuasi ion-ion di ionosfer, sehingga anomali

ion-ion di atmosfer dapat dikategorikan sebagai prekusor

gempa bumi dengan magnitudo yang besar.

Prediksi gempa bumi dengan mengamati anomali di

ionosfer masih tergolong baru, dan pertama kali

dipergunakan dalam penelitian gempa Good Friday 1964

di Alaska [2]. Gempa ini memiliki magnitudo Mw = 9,2

dan telah diteliti ionogram-ionogram di sekitar daerah

episenter gempa yang memiliki data ionosfer.

Berdasarkan data isoline frekuensi kritis f0F2 di

ionosfer pada 1964 dan 1965 terlihat perbedaan yang

signifikan. Pada tahun 1964 terlihat perubahan yang

sangat cepat sedangkan tahun 1965 cenderung stagnan

sehingga hal ini memperkuat adanya korelasi antara

gempa bumi terhadap aktivitas di ionosfer.

II. DASAR TEORI

A.Total Electron Content (TEC)

Total Electron Content merupakan sejumlah elektron

yang terintegrasi pada slab khayal yang dibentuk

berdasarkan jarak satelit ke receiver GPS di permukaan

bumi. Perhitungan TEC didasari oleh efek penjalaran

sinyal dari GPS (USA)/GLONASS (Russia) menuju

receiver yang melalui ionosfer. GPS terbagi menjadi

beberapa segmen yaitu: kontrol, satelit, dan pengguna.

Segmen satelit terdiri atas 24 satelit yang bergerak pada 6

orbit sirkular diketinggian 20200 km. Setiap satelit

mentransmisikan 2 frekuensi sinyal kepada penerima,

yaitu: f1 = 1575.42 MHz dan f2 = 1227.60 MHz [2].

Karena ionosfer merupakan medium yang dispersif,

maka dapat dihitung efek yang disebabkan oleh ionosfer

pada pengukuran modulasi sinyal yang dibawa menuju

receiver serta fase yang direkam oleh dual-frequency

receivers [3]. Sinyal yang diterima oleh receiver dapat

memiliki berbagai efek, sehingga perlu dilakukan

perhitungan slant TEC (STEC) menjadi vertical TEC

(VTEC).

86 Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

STEC menyatakan jumlah elektron bebas pada silinder

khayal pada garis pandang antara satelit dan receiver.

VTEC menyatakan jumlah elektron pada silinder yang

ditarik tegak lurus dari permukaan bumi. Ionospheric

pierce point (IPP) merupakan potongan lintasan sinyal

GPS di ionosfer pada ketinggian tertentu [4, 5].

STEC dapat dihitung melalui persamaan

dengan A = 40,3 m3/s2 sedang f1 dan f2 merupakan

frekuensi sinyal GPS. dan merupakan fase dari

kedua frekuensi GPS. c merupakan cepat rambat cahaya,

c = 0,2998 109 m/s. N merupakan merupakan bilangan

bulat yang menunjukkan ambiguitas. tTGD merupakan

group delay yang nilainya diperoleh dari pesan navigasi.

tIFB merupakan inter-frequency bias, nilainya dapat

diestimasikan dari data GPS menggunakan teknik inversi.

STEC dapat dikonversikan menjadi vertical TEC

(VTEC) melalui persamaan

dengan merupakan sudut elevasi satelit, RE merupakan

nilai rerata dari jari-jari bumi, hion merupakan nilai rerata

dari ketinggian atmosfer, biasanya nilai yang digunakan

adalah 350 km [6].

B. Badai Geomagnet

Badai geomagnet merupakan fenomena yang timbul

akibat lontaran massa korona dari matahari yang

mengganggu aktivitas magnet bumi. Pada saat terjadinya

badai geomagnet maka medan geomagnetik akan

menurun dan akan kembali secara perlahan-lahan.

Disturbance storm time merupakan gambaran dari

gangguan pada komponen H geomagnet saat terjadinya

badai geomagnetik yang direpresentasikan dalam bentuk

indeks Dst oleh Sugiura dan Chapman [7]. Indeks Dst

bernilai negatif menunjukkan sedang terjadinya badai

magnetik. Satuan Dst adalah nano tesla (nT) dan

kekuatan badai geomagnet dapat dikelompokkan

berdasarkan nilai Dst yaitu: <100 nT merupakan badai

kuat, badai sedang berada pada kisaran –100 nT hingga –

50nT dan –50 nT <Dst<–30nT merupakan badai lemah.

Dalam penelitian ini indeks Dst memegang peranan

penting pada analisis TEC, di mana jumlah TEC di

ionosfer dapat berubah akibat adanya badai geomagnetik

atau peristiwa seismo-ionospheric coupling.

II. DATA DAN METODE PENELITIAN

A. Data

Data yang digunakan untuk melakukan perhitungan

Total Electron Content (TEC) dalam penelitian ini

menggunakan data beberapa stasiun penerima GPS yang

berada jaringan Sumatran GPS Array (selanjutnya

SuGAr). Jaringan SuGAr merupakan kerjasama antara

Tectonics Observatory, California Institute of

Technology dan LIPI [8]. Pada saat ini jaringan SuGAr

dioperasikan oleh Earth Obsevatoy of Singapore dan

LIPI.

Data precise ephimeris yang digunakan untuk

perhitungan nilai TEC diambil dari GNSS NASA untuk

setiap stasiun pada DOY yang digunakan dalam

perhitungan. Gempa yang dipilih berdasarkan magnitudo

dan kedalaman hiposenter dari tahun 2002 hingga 2016.

Magnitudo yang dipilih berskala 5 hingga 9 bertujuan

untuk melihat kemunculan prekursor gempa pada setiap

skala magnitudo.

Gambar 1 menunjukkan posisi stasiun GPS dan gempa.

Pada masing-masing gempa dipilih stasiun dengan

jangkauan jarak tertentu agar dapat dibandingkan

perubahan nilai TEC pada setiap stasiun apakah TEC

berubah secara bersamaan pada sesaat sebelum terjadinya

gempa bumi.

B. Metode Penelitian

1. Perhitungan TEC

Dalam penelitian ini perhitungan TEC dilakukan

menggunakan software GPS_Gopi_v2.9.3. Data rinex,

precise ephimeris, pseudorange, carrier phase digunakan

untuk menghitung TEC harian. Data yang diambil dalam

periode 31 hari, yaitu 23 hari sebelum gempa, hari-h

gempa, dan 7 hari setelah gempa. Seluruh data tersebut

diolah untuk dilihat anomali harian dari TEC yang dapat

diperkirakan sebagai prekursor.

2. Teknik Korelasi

Salah satu metode yang digunakan untuk analisis TEC

adalah metode statistik. Muslim [9] melakukan penelitian

menggunakan teknik korelasi untuk melihat prekursor

beberapa gempa besar yang terjadi didunia. Nilai rata-rata

TEC pada jam tertentu dalam 1 hari dikorelasikan dengan

median dari rata-rata jam yang sama dari 31 data diurnal

yang telah dihitung. Sebanyak 31 koefisien korelasi

diperoleh dari hasil korelasi hari tertentu dengan nilai

median ini. Seluruh koefisien korelasi dirata-ratakan

sehingga diperoleh satu nilai rata-rata koefisien korelasi .

Masing-masing nilai koefisien korelasi dikurangkan

dengan nilai rata-rata koefisien korelasi maka diperoleh

nilai simpangan koefisien korelasi (skk). Setelah 31 nilai

skk ini diperoleh maka dicari nilai standar deviasinya

(dskk). Setiap simpangan ini dibagi dengan standar

deviasi maka akan diperoleh skk/dskk selama 31 hari

yang digunakan sebagai indikator adanya prekursor

gempa bumi.

Prekursor gempa bumi dapat terlihat apabila nilai

skk/dskk kurang dari –1 dengan syarat tidak adanya badai

magnetik atau nilai indeks Dst > –50nT. Apabila nilai

skk/dskk kurang dari –1 namun indeks Dst < –50nT maka

Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

87

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

tidak dapat dikatakan sebagai prekursor gempa, karena

anomali nilai TEC tersebut dapat disebabkan oleh badai

geomagnetik.

(a)

(b)

(c)

(d)

88 Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

(e)

Gambar 1. (a) hingga (e) menunjukkan lokasi gempa dengan

skala 5 sampai 9 SR beserta posisi stasiun GPS yang digunakan

untuk analisis TEC. Bintang merah menunjukkan posisi gempa,

segitiga biru menunjukkan posisi stasiun GPS dalam jaringan

SuGAr, kotak kuning menunjukkan posisi stasiun GPS dalam

jaringan IGS.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Analisis Hasil Korelasi

M 5,7 Kepulauan Batu - 26 Januari 2009 (DOY 26)

Gempa berkekuatan 5,7 SR ini berada di sekitar

kepulauan Mentawai dan memiliki hiposenter 10 km. 10

stasiun GPS digunakan untuk melakukan analisis TEC

pada gempa ini, antara lain: ABGS, BTHL, PBJO,

PSMK, MSAI, BSIM, PPNJ, NGNG, SAMP, NTUS.

Dari hasil analisis skk/dskk 23 hari sebelum gempa tidak

ada nilai skk/dskk yang bernilai kurang dari –1 (dapat

diamati dari Gambar 2), maka dapat dikatakan tidak

adanya prekursor gempa sebelum gempa ini terjadi.

Namun pada hari kedua dan hari kelima setelah gempa

dapat dilihat bahwa adanya nilai skk/dskk yang jauh lebih

kecil dari –1 sehingga dapat dikategorikan sebagai Efek

Gempa bumi Terdeteksi.

M 6,5 Kepulauan Mentawai region, Indonesia - 24

Februari 2008 (DOY 55)

Gempa dengan kekuatan 6.5 SR ini juga berada di

sekitar kepulauan Mentawai dengan kedalaman

hiposenter 22 km. Stasiun GPS yang digunakan untuk

analisis nilai TEC antara lain: BSAT, PKRT, PPNJ,

PRKB, SLBU, ABGS, BTHL, NTUS, SAMP, BAKO.

Dari hasil analisis skk/dskk 23 hari sebelum gempa bumi

terlihat adanya 4 hari yang memiliki nilai skk/dskk

kurang dari -1 yang dikonfirmasi oleh hampir semua

stasiun pengamtan (Gambar 3). Keempat hari tersebut

yaitu: DOY 35, 36, 39, 42. Dari analisis indeks Dst, badai

magnetik tidak terjadi pada keempat hari tersebut.

Keempat hari tersebut dapat diidentifikasi sebagai

prekursor gempa. Kemudian keempat hari yang diduga

sebagai prekursor ini dianalisis lebih lanjut melalui

analisis spasial untuk mengkonfirmasi dugaan prekursor

ini.

M 7,4 Simeulue - 02 November 2002 (DOY 306)

Gempa dengan magnitudo 7,4 SR ini berada di barat

provinsi Aceh, di sekitar pulau Simeulue. Hiposenter dari

gempa ini adalah 30 km dan stasiun yang digunakan

untuk analisis TEC antara lain: PTLO, PSMK PSKI,

PBAI, NTUS, MSAI, BSAT. Setelah dianalisis dengan

teknik korelasi diperoleh bahwa terdapat 3 hari yang nilai

skk/dskk kurang dari –1 yaitu DOY 284, 286, 287,

sehingga ketiga tersebut dapat dianggap menunjukkan

prekursor gempa bumi (Gambar 4). Terdapat beberapa

aktivitas badai magnetik yang mengganggu pada 23 hari

sebelum gempa ini terjadi namun pada ketiga hari

tersebut tidak terpengaruh oleh aktivitas badai magnetik

tersebut.

M 8,4 Southern Sumatra - 12 September 2007 (DOY 255)

Gempa dengan hiposenter 34 km dan magnitudo 8.4 SR

ini berada di barat provinsi Bengkulu. Sebanyak 10

stasiun GPS dalam jaringan SuGAr dan IGS digunakan

untuk melakukan analisis TEC antara lain: LAIS, MLKN,

MNNA, BSAT, PRKB, BAKO, COCO, XMIS, NTUS,

ABGS. Pada Gambar 5 dapat dilihat bahwa terdapat 2

hari sebelum gempa yang menunjukkan skk/dskk yang

kurang dari –1 yaitu DOY 239 dan DOY 242 (Gambar

6). Tidak adanya badai magnetik 23 hari sebelum gempa

ini maka kedua hari tersebut dapat dikatakan sebagai

prekursor gempa.

M 9,1 off the west coast of northern Sumatra - 26

Desember 2004 (DOY 361)

Gempa ini merupakan salah satu gempa terbesar yang

pernah terjadi dalam abad ini. Gempa tahun 2006 berada

di barat povinsi Aceh dengan kedalaman hiposenter 30

km. 9 Stasiuan GPS yang digunakan untuk analisis TEC

antara lain: ABGS, LNNG, MKMK, PBAI, SAMP,

MSAI, NGNG, PRKB, PSKI, NTUS. Dari hasil analisis

skk/dskk diketahui bahwa terdapat 4 hari yang

menunjukkan nilai kurang dari -1 yaitu DOY 342, 343,

347, dan 356 (Gambar 7). Tidak ada badai magnetik yang

terjadi sebelum terjadinya gempa ini, sehingga keempat

hari tersebut dapat mengindikasikan munculnya

prekursor gempa. Selain itu hasil dari beberapa penelitian

sebelumnya menujukkan bahwa pada DOY 356 terdapat

anomali TEC di ionosfer yang diidentifikasi sebagai

prekursor gempa. Hasil dari keempat hari yang diduga

sebagai prekursor ini kemudian dilajutkan dengan analisis

spasial agar dapat dilihat bagaimana trend perubahan

anomali disetiap stasiun. Apabila terjadinya anomali

ionosfer yang diakibatkan oleh gempa bumi maka akan

terekam kuat pada stasiun yang dekat dengan episenter

dan semakin jauh dari stasiun maka nilai anomali

semakin mengecil dan menghilang.

Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

89

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Gambar 2. Hasil pengolahan gempa bermagnitudo 5,7 beserta indeks Dst. Dari hasil pengolahan skk/dskk gempa berskala 5 ini dapat

dilihat pada keseluruhan hari sebelum gempa (disebelah kiri garis merah) hampir tidak ada nilai skk/dskk yang kurang dari –1,

sehingga dapat diketahui bahwa tidak munculnya prekursor pada gempa pada magnitudo ini.

Gambar 3. Hasil pengolahan gempa bermagnitudo 6,5 beserta indeks Dst. Dari hasil pengolahan skk/dskk dapat dilihat bahwa pada

DOY 35, 36, 39, 42 adanya nilai skk/dskk yang kurang dari –1 dan telah dikonfirmasi oleh beberapa stasiun GPSserta tidak terjadinya

badai magnetik pada hari sebelum sehingga dapat dianggap sebagai prekursor gempa.

90 Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Gambar 4. Hasil pengolahan gempa bermagnitudo 7,4 beserta indeks Dst. Dari hasil pengolahan skk/dskk dapat dilihat bahwa pada

DOY 284, 286, 287 adanya nilai skk/dskk yang kurang dari 1– dan telah dikonfirmasi oleh beberapa stasiun GPSserta badai magnetik

terjadi pada DOY 288 sehinnga tidak mempengaruhi 3 hari sebelumnya, maka DOY 284, 286, 287 dapat dianggap sebagai prekursor

gempa.

Gambar 5. Hasil pengolahan gempa bermagnitudo 8,4 beserta indeks Dst. Dari hasil pengolahan skk/dskk dapat dilihat bahwa pada

DOY 239, 242 adanya nilai skk/dskk yang kurang dari -1 dan telah dikonfirmasi oleh beberapa stasiun GPSserta badai magnetik tidak

terjadi pada hari-hari sebelum gempa maka DOY 239 dan 242 dapat dianggap sebagai prekursor gempa.

Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

91

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Gambar 6. Hasil pengolahan gempa bermagnitudo 9,1 beserta indeks Dst. Dari hasil pengolahan skk/dskk dapat dilihat bahwa pada

DOY 342, 343, 347, 356 adanya nilai skk/dskk yang kurang dari –1 dan telah dikonfirmasi oleh beberapa stasiun GPSserta badai

magnetik tidak terjadi pada hari-hari sebelum gempa maka DOY tersebut dapat dianggap sebagai prekursor gempa.

B. Analisis Spasial

M 5,7 Kepulauan Batu - 26 Januari 2009 (DOY 26)

Tidak dilakukan analisis spasial karena nilai skk/dskk

tidak ada yang bernilai kurang dari −1. Gempa yang

dilakukan analisis spasial merupakan gempa dengan

magnitudo berskala 6 hingga 9.

M 6,5 Kepulauan Mentawai region, Indonesia - 24

Februari 2008

Keempat hari yang dilakukan analisis spasial adalah

DOY 35, 36, 39, 42. Dari hasil analisis skk/dskk terhadap

jarak dapat diketahui bagaimana trend perubahan nilai

skk/dskk, apabila semakin menjauh semakin membesar

maka dapat dikatakan sebagai prekursor yang disebabkan

akibat gempa bumi tersebut. Dari hasil analisis spasial

yang diperoleh didapatkan bahwa hanya DOY 35 yang

menunjukkan kecenderungan semakin membesar

(Gambar 7). Namun pada DOY 36, 39, dan 42 tidak

menunjukkan adanya kecenderungan semakin membesar,

namun nilai skk/dskk bersifat acak besarnya terhadap

jarak meskipun nilainya kurang dari −1. Sehingga yang

dapat dikatakan sebagai Prekursor Gempa Terdeteksi

adalah DOY 35.

M 7,4 Simeulue, Indonesia - 02 November 2002

Melalui analisis teknik korelasi diperoleh bahwa terdapat

3 hari yang nilai skk/dskk kurang dari −1 yaitu DOY

284,

286, 287. Setelah dilakukan analisis terhadap jarak

episenter hanya DOY 287 yang

menunjukkan kecenderungan nilai skk/dskk semakin

membersar (Gambar 8), sehingga DOY 287 merupakan

prekursor gempa terdeteksi. Namun DOY 284 dan 286

tidak menujukkan hal yang sama sehingga bukan

merupakan prekursor gempa terdeteksi.

M 8,4 southern Sumatra, Indonesia - 12 September 2007

Terdapat 2 hari sebelum gempa yang menunjukkan

skk/dskk yang kurang dari −1 yaitu DOY 239 dan DOY

242. Tidak adanya badai magnetik 23 hari sebelum

gempa ini. Dan setelah dilakukan analisis spasial

diketahui bahwa kedua hari tersebut nilai skk/dskk

memiliki kecenderungan semakin membesar terhadap

jarak (Gambar 9).Maka kedua hari tersebut merupakan

prekursor gempa terdeteksi.

M 9,1 off the west coast of northern Sumatra - 26

Desember 2004

Dari hasil analisis skk/dskk diketahui bahwa terdapat 4

hari yang menunjukkan nilai kurang dari −1 yaitu DOY

342, 343, 347, dan 356. Setelah dianalisis secara spasial,

perubahan skk/dskk yang nilainya semakin membesar

hanya ditunjukkan oleh DOY 356 namun DOY 342, 343,

347 tidak menunjukkan hal yang serupa (Gambar 10),

sehingga diketahui bahwa DOY 356 merupakan

prekursor gempa bumi terdeteksi dan 342, 343, dan 347

bukan merupakan prekursor gempa terdeteksi.

92 Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Gambar 7. Hasil analisis spasial pada gempa bermagnitudo 6.5 DOY 35. Dari hasil pengolahan dapat dilihat bahwa semakin menjauh

dari episenter gempa maka nilai skk/dskk semakin besar, meskipun terdapat beberapa stasiun yang tidak semakin membesar, karena

secara dominan menunjukkan pola menurun maka dapat dikonfirmasi bahwa DOY 35 menunjukkan adanya prekursor gempa, namun

DOY 36, 39, 42 tidak menunjukkan pola yang sama, dan belum dapat disimpulkan sebagai prekursor gempa.

Gambar 8. Hasil analisis spasial pada gempa bermagnitudo 7.4 DOY 287. Dari gambar diatas terlihat adanya trend yang semakin

membesar meskipun beberapa stasiun yang dekat dengan episenter memiliki nilai skk/dskk yang tidak lebih kecil, namun karena nilai

skk/dskk stasiun-stasiun ini jauh dibawah -1 maka dapat dikatakan pada DOY 287 merupakan prekursor gempa, sedangkan DOY 284

dan 286 bukan merupakan prekursor gempa terdeteksi

Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

93

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

Gambar 9. Hasil analisis spasial pada gempa bermagnitudo 8,4 DOY 242, terlihat adanya trend yang semakin membesar

meskipun ada satu stasiun yang dekat dengan episenter memiliki nilai skk/dskk yang tidak mengecil, namun karena

trend-nya terlihat jelas semakin membesar maka dapat dikatakan DOY 242 merupakan prekursor gempa, begitu pula

dengan DOY 239.

Gambar 10. Hasil analisis spasial pada gempa bermagnitudo 9,1 DOY 356. Dari gambar terlihat adanya trend yang semakin

membesar meskipun ada stasiun yang dekat dengan episenter memiliki nilai skk/dskk yang tidak mengecil, namun karena trend-nya

terlihat jelas semakin membesar maka dapat dikatakan pada DOY 56 merupakan prekursor gempa, namun DOY 342, 343, 347, bukan

merupakan prekursor gempa terdeteksi.

94 Adides Gidson Simanjuntak / Identifikasi Prekursor Beberapa Gempa di Sumatera Melalui Analisis Total Electron Content

(TEC) di Ionosfer Menggunakan Teknik Korelasi

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXXI HFI Jateng & DIY, Yogyakarta 18 Maret 2017

ISSN : 0853-0823

V. KESIMPULAN

Dari hasil penelitian identifikasi prekursor ini dapat

diambil kesimpulan bahwa dari kelima magnitudo gempa

yang dilakukan analisis hanya 4 skala magnitudo yang

menunjukkan adanya anomali yaitu dari skala 6 hingga

skala 9, sedangkan gempa dengan magnitudo 5 tidak

menunjukkan anomali pada perhitungan dengan teknik

korelasi. Dari beberapa anomali yang diperoleh dari hasil

analisis dengan menggunakan teknik korelasi tidak

semuanya menunjukkan prekursor gempa bumi

terdeteksi. Hal ini didukung melalui analisis spasial, di

mana hanya terdapat 1 atau 2 hari pada masing-masing

gempa yang merupakan prekursor gempa bumi

terdeteksi.

Pada gempa M 6,5 Kepulauan Mentawai region

terdapat satu hari yang merupakan prekursor gempa bumi

terdeteksi yaitu DOY 35. Pada M 7,4 Simeulue, Indonesia

terdapat satu hari prekursor gempa terdeteksi pada DOY

287. Pada M 8,4 southern Sumatra terdapat dua hari

prekursor gempa bumi terdekteksi yaitu DOY 239 dan

242. Dan terakhir M 9,1 off the west coast of northern

Sumatra terdapat satu hari gempa bumi terdeteksi yaitu

pada DOY 356.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada

Earth Observatory of Singapore yang telah menyediakan

data SuGAr dan kepada Center of Orbit Determination in

Europe (CODE) serta National Aeronautics and Space

Adsministration (NASA) selaku penyedia data IGS dan

precise ephimeris serta United States Geological Survey

(USGS) sebagai penyedia data gempa sehingga dapat

berlangsungnya penelitian ini. Penulis juga mengucapkan

terima kasih kepada Dr. Gopi Krishna Seemala atas

program GPS-TEC analysis application yang membantu

penulis untuk menyelesaikan pemrosesan data.

PUSTAKA [1] Muslim, B, Effendi, J, Aldrian, E, Fakhrizal, Sunari, B &

Angg, Pengembangan Sistem Monitoring Gelombang

Ionosfer Terkait Gempa Bumi Menggunakan Data GPS

(GPSIONOQUAKE), Prosiding Seminar Nasional Sains

Atmosfer dan Antariksa (SNSAA) Bandung, 2014.

[2] Pulinets, Sergey & Boyarchuk, Kirill, Ionospheric

Precusors of Earthquake, Springer, Heidelberg, 2003.

[3] Liu, J.Y., Tsai, H.F., and Jung, T.K., Total electron

content obtained by using the global positioning system,

J. Terr. Atmos. and Oceanic Sci. (TAO), 7(1), 1996, pp.

107-117.

[4] Ya'aqob, N., Abdullah, M., dan Ismail, M., Determination

of GPS total electron content using single layer model

(SLM) ionospheric mapping function, International

Journal of Computer Science and Network Security, vol.

8, 2008, pp. 154-160.

[5] Muslim B., Sunantyo, A., Djawahir, Sumaryo, Ma'ruf B.,

Atunggal, D., Lestari, D., "Komputasi TEC Ionosfer dari

Data GNSS CORS GMU1 Jurusan Teknik Geodesi

UGM", Seminar Nasional GNSS CORS: Pengembangan

dan Aplikasinya di Indonesia, Teknik Geodesi Univesitas

Gadjah Mada, Yogyakarta, 2010.

[6] Jianyong, L, Guojie, M, Xinzhao, Y, Rui, Z, Hongbo, S &

Han, Y, Ionospheric total electron content disturbance

associated with May 12, 2008, Wenchuan Eartquake,

Journal of Geodesy and Geodynamics, vol. 6, 2015, pp.

126-131

[7] Sugiura, M., and Chapman, S., The Average Morphology

of Geomagnetic Storms with Sudden Commencement,

Sondernheft Nr.4, Göttingen, 1960.

[8] Widarto, Djedi, Pemetaan Total Electron Content di

Lapisan Ionosfer Menggunakan data Global Positioning

System: Tinjauan Teori, Pusat Penelitian Geoteknologi-

LIPI, Bandung, Jurnal Geofisika, 2005, pp. 32 – 37.

[9] Muslim, B., Pengujian Teknik Autokorelasi Untuk

Mendeteksi Pengaruh Aktivitas Gempa Bumi Besar Pada

Ionosfer. Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara, 2015.

TANYA JAWAB

Anonim

Benang merah antara nilai TEC terhadap perkusor

gempa?

Bagaimana gempa dapat berpengaruh hingga ke

ionosfer?

Bagaimana hubungan antara lokasi episentrum gempa

terhadap posisi receiver GPS?

Adidas GS, UGM

Jawaban sekaligus mencakup pertanyaan ke 2.

Adanya emisi gas radon yang mengandung ion-ion

positif ke ionosfer menyebabkan berkurangnya

kandungan elektron. Ditambahkan oleh bapak Buldan

Muslim adanya fenomena positif hole diffusion di

mana partikel-partikel bermuatan positif ada pada

batuan yang terdifusi hingga kepermukaan.

Dianalisis hubungan perubahan anomali pada

beberapa receiver GPS terhadap jarak. Jika nilai

anomali semakin membesar maka dapat dikatakan

sebagai perkusor gempa.