PERUBAHAN NILAI KORELASI DATA IONOSFER ANTAR STASIUN SEBAGAI PREKURSOR GEMPA BUMI

TUGAS RAMALAN GEMPA BUMI

PERUBAHAN NILAI KORELASI DATA IONOSFER ANTAR STASIUN SEBAGAI
PREKURSOR GEMPA BUMI


OLEH

Azhari Himawan
NPT. 13. 07. 1716






PROGRAM PENDIDIKAN DIPLOMA III
JURUSAN GEOFISIKA
AKADEMI METEOROLOGI DAN GEOFISIKA
2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Gempa bumi banyak memberikan dampak yang buruk dalam kehidupan manusia. Bencana yang ditimbulkan oleh gempa bumi adalah efek sekunder dari gempa tersebut. Karena pada dasarnya manusia tidak akan meninggal karena getaran gempa. Jatuhnya korban justru dikarenakan tertimba runtuhan bangunan maupun ersapu gelombang tsunami.
Karena itu, para ilmuwan mulai mencari tanda-tanda sebelum terjadinya gempa. Karena untuk memprediksi gempa bumi pada saat ini adalah mustahil. Banyak metode yang digunakan untuk hal terebut diantaranya metode matematis-statistik dan metode fisis. Metode matematis-statistik dianggap cukup mampu untuk menjelaskan fenomena pengulangan siklus gempa bumi yang dinamakan periode ulang. Namun karena kompleksitas gaya yang bekerja pada bidang sumber gempa bumi, metode statistik periode ulang dianggap belum cukup untuk memprediksi gempa bumi dalam waktu yang spesifik pada saat akan terjadinya gempa bumi.
Belakangan, metode dengan memperhatikan kondisi fisis di sekitar titik pusat epicenter gempa semakin giat dikembangkan. Sebut saja pengukuran terhadap anomaly emisi gas radon, pengukuran air tanah, gejala geomagnet, dan gangguan pada konsentrasi electron di ionosfer sebelum terjadinya gempa bumi. Pengukuran perubahan sifat fisis tersebut sebelum terjadinya gempa bumi diharapkan memberikan petunjuk awal precursor prediksi gempa bumi dalam waktu yang singkat (short term prediction).

1.2 PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah pada penulisan ini adalah menggunakan metode cross-correlation dari beberapa stasiun pengamatan ionosfer untuk memperoleh prekursor gempa bumi.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui salah satu tanda sebelum terjadinya gempa bumi dengan menggunakan data ionosfer.
1.4 BATASAN MASALAH
Dalam makalah ini penyusun menggunakan hasil penelitian G. S. Tsolis dan T. D. Xenos yang hanya melihat korelasi data antara stasiun pengamatan ionosfer foF2 Roma, San Vito, dan Athena.
1.5 METODOLOGI PENELITIAN
Dalama makalah ini, untuk mengetahui prekursor gempa bumi L’aquila, digunakan Empirical Mode Decomposition (EMD) untuk menghilangkan pengaruh lokal pada data ionosfer tiap styasiun dan mengkorelasikan nilai-nilai data ionosfer foF2 tiap stasiun.
BAB II
LANDASAN TEORI

2.1 Fenomena Seismo-Ionospheric Coupling
Aktivitas gempa bumi banyak mempengaruhi keadaan ionosfer bumi. Litosfer bumi berinteraksi dengan atmosfer sebelum terjadi peristiwa seismik yang kuat, akibat dari adanya anomali medan listtrik yang mempengaruhi jumlah elektron di ionosfer. Bagaimanapun, interaksi seismo-ionosfer adalah peristiwa lokal, yang berarti bahwa daerah tersebut dipengaruhi oleh gempa bumi,m dan besarnya adala fungsi dari magnitude dapa kejadian gempa tersebut. Berbeda dengan aktivitas matahari, yang merupakan penyebab utama variasi ionosfer, mempengaruhi seluruh ionosfer. Variasi ionosfer secara global ini bisa digunakan untuk membandingakan fenomena global dengan kejadian seismo-ionosfer pada suatu daerah tertentu.
Karena adanya gas yang keluar dari kerak bumi seperti CO₂ dan Radon sebelum terjadi gempa bumi, bagian netral dari plasma ionosfer terganggu, membuat jumlah ion bertambah pada ionosfer, dan menghasilkan anomali elektrik vertikal yang menembus ionosfer. Anomali ini tidak hanya terpusat pada sekitar epicenter, tapi juga melebar pada area yang mempunyai radius (r) berdasarkan fungsi dari magnitude dari gempa tersebut.
km (1)
Dimana M adalah magnitude gempa dan r adalah radius area dalam km.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Analisa Data
Gempa bumi L’Aquila terjadi pada Senin, 6 April 2009 pada 01:32:39 UTC. Epicenter gempa tersebut terletak pada 42.334^o N dan 013.334^o E, pada 85 km arah timur laut Roma, Italia. Daerah yang terpengaruh persiapan gempa mempunyai radius 551 km menurut pehghitungan dari persamaan (1).
Dalam penelitian yang dilakukan oleh G. S. Tsolis dan T. D. Xenos, digunakan tiga data stasiun pengamatan ionosfer untuk validitas data. Ketiga stasiun tersebuta terletak di Roma, SanVito, dan Athena. Ketiga stasiun tersebut dipilih untuk memastikan bahwa data dari semua stasiun tersebut akan terpengaruh dengan pola yang sama karena adanya variasi harian matahari. Selain itu, Roma dan SanVito berada pada radius lingkaran yang secara teoritis lapisan foF2 dapat terpengaruh oleh aktifitas lithosfer sebelum gempa terjadi (dalam lingkaran merah) . Sedangkan Athena berada pada luar lingkaran tersebut.

Gambar 1. lokasi epicenter gempa dan stasiun pengamatan Ionosfer
Data yang digunakan adalah data rata-rata per jam dari tanggal 10 Maret sampai 13 April 2009. dimana 27 hari adalah hari sebelum gempa dan 7 hari adalah hari-hari sesudah gempa. Untuk menghilangkan noise, digunakan Empirical Mode Decomposition (EMD). Dimana dalam makalah ini tidak dijelaskan bagaimana proses penghilangan noise tersebut. Dan data yang sudah direduksi noise-nya digunakan dalam perhitungan koefisien korelasi..
3.2 Hasil
Berikut ini adalah grafik koefisien korelasi antar stasiun ionosfer.

Gambar 2. Plot Grafik korelasi data foF2 pada Roma-Athena, Roma-San Vito, dan San Vito-Athena.
Dari grafik, dapat diketahui bahwa rata-rata nilai korelasi perhari antar stasiun berkisan antara 0.8 sampai 0.98. Terlihat pada tanggal 16 Maret 2009 terjadi penurunan nilai korelasi yang cukup signifikan pada korelasi antara Roma-Athena dan Roma-Sanvito. Hal ini mengindikasikan adanya precursor gempa pada 22 hari sebelum terjadinya gempa bumi L’Aquila. Setelah itu, korelasi antar stasiun tersebut konstan pada nilai sekitar 0.8 sampai terjadi lagi precursor pada tanggal 4 dan 5 April 2009. dimana pada kedua hari tersebut nilai korelasi berada pada nilai sekitar 0.72.
Dalam grafik terlihat bahwa nilai korelasi San Vito-Athena tidak menunjukkan adanya precursor gempa bumi. Hal ini diasumsikan karena walaupun San Vito berada dalam radius wilayah yang terpengaruh persiapan gempa, lokasinya sangat jauh dari epicenter gempa.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan diatas dapat dismpulkan beberapa hal, diantaranya:
- Stasiun pengamatan ionosfer roma menunjukkan adanya precursor gempa bumi pada 22 hari, 2 hari, dan 1 hari sebelum terjadinya gempa.
- Semakin dekat stasiun pengamatan ionosfer dengan episenter gempa, akan semakin terlihat adanya prekursor bila dikorelasikan engan stasiun di sekitarnya yang berada di luar radius wilayah persiapan gempa.
DAFTAR PUSTAKA
Kris, I Made. Analisa Vertical Total Electron Content di Ionosfer Daerah Jawa dan Sekitarnya yang Berasosiasi Dengan Gempa Bumi Yogyakarta 26 Mei 2006 Utc. Jakarta, 2009.
Tsolis, G. E. dan Xenos, T. D. A Qualitative Study of the Seismo-Ionospheric Precursors Prior to the 6 April Earthquake in L’Aquila, Italy, 2009
http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/10/133/2010