Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Seb
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa
Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit GRACE
Analysis of Gravity Anomaly Change Before and After Padang Earthquake
2016 Mw 7,8 Using GRACE Satellite Imagery
Buha Simamora1*), Sesar Prabu Dwi Sriyanto1, Kautsar Nafi1, dan Marsellei Justia1
1
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
*)
E-mail: [email protected]
ABSTRAK - Pada tanggal 2 Maret 2016 terjadi gempa bumi merusak dengan magnitudo Mw 7,8 di wilayah Padang,
Sumatera Barat. Gempa ini dapat dirasakan dampaknya secara signifikan oleh masyarakat. Berdasarkan info dari
BMKG, gempa bumi ini memiliki episenter di Samudera Hindia dengan koordinat 4,90820LS - 94,2750BT pada
kedalaman 10 km. Mekanisme sumber gempa bumi Padang 2016 adalah patahan jenis strike-slip dengan strike 5°, dip
90°, dan slip 3°. Kejadian gempa bumi besar diperkirakan dapat menyebabkan perubahan densitas massa batuan yang
dapat diketahui dari perubahan anomali gayaberat. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan identifikasi perubahan
anomali gayaberat yang diperkirakan berhubungan dengan kejadian gempa bumi Padang 2016. Data anomali gayaberat
yang digunakan merupakan hasil citra satelit GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment ). Data hasil
pengukuran satelit dipilih karena melingkupi area yang luas dan tidak terbatas oleh lautan. Hasil kontur pengurangan
anomali gayaberat setelah 15 hari dan sebelum 15 hari terjadinya gempa menunjukkan bahwa terdapat polarisasi
anomali gayaberat yang cukup signifikan disekitar episenter. Hasil profil lintasan yang memotong episenter juga
menunjukkan adanya pola perubahan SBA (Simple Bouger Anomaly) yang dapat dijadikan sebagai tanda-tanda
terjadinya gempa bumi.
Kata kunci: gayaberat, gempa bumi, polarisasi, SBA
ABSTRACT - On March 2, 2016 a devastating earthquake occurred with a magnitude of Mw 7.8 in Padang, West
Sumatra. This earthquake can be affected significantly by the community. Based on information from BMKG, this
earthquake has an epicenter in the Indian Ocean with coordinates 4.90820LS - 94.2750BT at a depth of 10 km. Source
mechanism of Padang earthquake 2016 is strike-slip with strike 5 °, dip 90 °, and slip 3 °. The occurrence of major
earthquakes is expected to cause changes in the rock mass density which can be known from the gravity anomaly
changes. Therefore, in this study, identification of gravity anomaly changes is estimated to be related to the occurrence
of the Padang 2016 earthquake. The gravity anomaly data used is the result of the GRACE (Gravity Recovery and
Climate Experiment) satellite imagery. Satellite measurement data is selected because it covers a large area and is not
limited by the ocean. The result of the gravity anomaly reduction contours after 15 days and before the 15 days of the
earthquake shows that there is a significant gravitational anomaly polarization around the epicenter. The result of the
trajectory profile that intersects the epicenter also shows a pattern of changes SBA (Simple Bouger Anomaly) which can
be used as a sign of earthquake.
Keywords: gravity, earthquake, polarization, SBA
1.
PENDAHULUAN
Gempa bumi telah melanda daerah Samudra Hindia, barat daya Kepulauan Mentawai,
Sumatera Barat, Indonesia dengan kekuatan 7.8 Mw. Kejadian ini terjadi pada 2 maret 2016
pukul 19:49:47 WIB. Gempa besar yang mengguncang wilayah Sumatera Barat ini memilliki
kedalaman 10 km dengan koordinat episenter 4,90820LS - 94,2750BT. Data gempa USGS
menyebutkan bahwa kejadian gempa ini memiliki tipe patahan strike-slip dengan moment tensor
sebesar 5,56 x 10^20 Nm yang merupakan hasil inversi dari nodul pertama dengan strike 274°,
dip 84°, rake -169°,dan bidang nodal kedua dengan strike 5°, dip 79°, rake 6°. Berdasarkan hasil
penelitian oleh Sianipar (2016) gempa ini merupakan gempa interplate yaitu gempa yang terjadi
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
di dalam lempeng tektonik dan dari posisi hiposenternya, kemungkinan besar gempa ini terjadi di
Investigator Fracture Zone (IFZ) yaitu transform ridge berarah barat daya yang berada di lempeng
oseanik Indo-Australia di sebelah barat palung Sunda. Wilayah ini memiliki tatanan tektonik yang
dipengaruhi oleh pergerakan lempeng Indo-Australia ke arah timur laut dibawah lempeng Sunda
yang bergerak dengan kecepatan 11mm/tahun (USGS,2017).
Banyak jenis gempa salah satunya gempa tektonik yang disebabkan oleh pergerakan lempeng
tektonik dikulit bumi yang saling menekan dan menyebabkan akumulasi energi tekanan-regangan
sepanjang daerah tertekan, sehingga energi yang terkumpul pada batas waktu tertentu akan
menyebabkan patahan batuan dan terlepasnya energi secara mendadak dan mengubah sebagian
energi menjadi gelombang seismik. Patahan batuan akan menyebabkan perubahan masa batuan
yang terepresentasi oleh densitas batuan (Pudja, 2015).Untuk mengetahui perubahan tersebut dapat
dilakukan pengolahan data gaya berat yang bisa diambil dari salah satu satelit luar angkasa
GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) yang melakukan pengukuran gaya berat
secara berkala.
Satelit GRACE merupakan satelit kembar yang diluncurkan NASA (National Aeronautics and
Space Administration) pada 17 maret 2004 untuk mempelajari dan mengamati variasi temporal
medan gaya berat bumi untuk penentuan geoid dan studi iklim secara global (Nugraha, 2010). Data
gaya berat dari satelit GRACE telah merekam perubahan variasi gaya berat dari waku kewatu dari
mulai waktu pertama diluncurkan. Data hasil yang telah direkam ini dapat digunakan untuk
mengetahui perubahan variasi gaya berat yang berhubungan dengan kejadian gempa.
Penelitian terdahulu menunjukkan adanya korelasi perubahan variasi medan magnet sebelum
terjadi gempa bumi dengan menggunakan data gaya berat yang diambil dari satelit GRACE.
Sebelumnya, Han dkk (2006) telah melakukan identifikasi perubahan densitas tanah sebelum
kejadian gempa bumi besar Aceh 2004 menggunakan data gaya berat citra satelit GRACE. Oleh
karena itu, melalui data gaya berat dari citra satelit GRACE diharapkan dapat dipelajari anomali
gaya berat yang berhubungan oleh gempa bumi Padang 2 Maret 2016.
2.
METODE
Penelitian dilakukan di wilayah barat daya kepulauan Mentawai, Sumatera Barat, Indonesia.
Data yang digunakan ialah data gayaberat harian (daily gravity-field models) dari 16 Februari 2016
sampai 17 Maret 2016 yang dikeluarkan oleh GRACE (Gravity Recovery and Climate
Experiment). Data dari satelit GRACE yang digunakan pada penelitian ini merupakan data harian
anomali Bouger yang telah terkoreksi hingga Simple Bouger Anomaly dengan batas koordinat
3oLU-13oLS dan 87.38oBT-104.38oBT. Data pada penelitian ini menggunakan lebar grid step
sebesar 0.05o untuk mendapatkan kontur dengan resolusi cukup tinggi.
Penelitian ini menggunakan metode gayaberat antar waktu (time lapse gravity) yang merupakan
metode dalam survey gaya berat 3D dengan waktu sebagai dimensi ke-4. Metode ini dapat
digunakan untuk memecahkan masalah dinamika bawah permukaan seperti pemantauan reservoir
panas bumi, injeksi air, aliran lumpur, dan gempabumi (Fauzi, 2012). Metode ini pernah digunakan
oleh Fauzi untuk penelitian precursor gempa bumi yang menunjukkan anomali gayaberat-mikro
time lapse berasosiasi denngan precursor gempa bumi di segmen singkarak dan menunjukkan
adanya kemunculan anomali di sekitar episenter gempa bumi Padang Panjang 6 maret 2007.
Berdasarkan hal tersebut peneliti menggunakan metode ini dengan tujuan untuk melihat perubahan
anomali gayaberat sebelum dan sesudah gempa bumi terjadi di daerah penelitian.
(genap penomoran kiri)
2
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
Mulai
Download data
anomaly bouger
(GRACE)
Menghitung selisih nilai SBA
sebelum kejadian gempa
Menghitung selisih nilai
SBA setelah kejadian gempa
Pembuatan sayatan
melintang
Pembuatan sayatan
melintang
Analisa
Kesimpulan
Selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Metode yang dilakukan pada gambar 1 adalah dengan menghitung selisih nilai SBA ( Simple
Bouger Anomaly) setelah gempa terjadi dan sebelum gempa terjadi. Kemudian, untuk menggambarkan
perubahan dilakukan penyayatan melintang yang memotong daerah episenter pada data Anomali
Bouger dari wilayah penelitian dengan rentang waktu penelitian 15 hari sebelum kejadian gempa
hingga15 hari setelah terjadinya gempa. Setelah dilakukan penyayatan dilakukan analisa untuk
menarik kesimpulan dari hasil penelitian
(ganjil penomoran kanan) 3
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil sayatan yang memotong daerah episenter dari gempa tersebut, terdapat
perubahan nilai gayaberat didaerah penelitian dari 15 hari sebelum gempa terjadi sampai 15 hari
setelah gempa terjadi. Perubahan yang signifikan terjadi pada saat terjadinya gempa. Hal ini
disebabkan oleh deformasi sesar penyebab gempa tersebut. Nilai gaya berat yang tidak
berhubungan dengan kejadian gempa bumi tidak memiliki perubahan yang signifikan. Dari hasil
pengolahan ini, belum dapat disimpulkan tanda-tanda sebelum gempabumi terjadi. Berikut tabel
hasil pengolahan data anomali bouger dari satelit GRACE 15 hari sebelum kejadian dan 15 hari
setelah gempa berlangsung :
Tabel 1. Perubahan Nilai Gayaberat Rentang 30 Hari
Time
SBA
Time
SBA
16/02/2016
360.313708605
03/03/2016
360.197094915
17/02/2016
360.313813892
04/03/2016
360.314219150
18/02/2016
360.313845777
05/03/2016
360.313970038
19/02/2016
360.313616720
06/03/2016
360.314156569
20/02/2016
360.313948283
07/03/2016
360.314039253
21/02/2016
360.313694880
08/03/2016
360.314008233
22/02/2016
360.313758905
09/03/2016
360.314063266
23/02/2016
360.313840043
10/03/2016
24/02/2016
360.313917838
360.313543037
25/02/2016
360.313923764
11/03/2016
360.313868799
26/02/2016
360.313733770
12/03/2016
360.313960605
27/02/2016
360.313722278
13/03/2016
360.313852473
28/02/2016
360.314003647
14/03/2016
360.314021273
29/02/2016
360.314008418
15/03/2016
360.313868722
01/03/2016
360.314139864
16/03/2016
360.314107153
02/03/2016
360.313940924
17/03/2016
360.314185075
Dari tabel 1 dapat dilihat pada 3 hari sebelum terjadinya gempa, terdapat
peningkatan nilai gayaberat yaitu pada tanggal 28/02/2016 sebesar 0.000281369 mGal,
kemudian terjadi peningkatan kembali pada tanggal 29/02/2016 sebesar 0.000004771 mGal
dan pada tanggal 01/03/2016 sebesar 0.000131446 mGal. Namun, nilai gayaberat justru
menurun saat kejadian gempa berlangsung dan penurunan secara signifikan terjadi selang 1 hari
gempa, yaitu sebesar 0.116846009 mGal pada tanggal 03/03/2016 .
Nilai gaya berat dari tabel tersebut kemudian di konversikan ke dalam grafik. Hasil
konversi dapat dilihat pada grafik 1 yang menggambarkan terjadinya perubahan nilai SBA
dalam mGal terhadap waktu di titik episenter pada 15 hari sebelum dan 15 hari sesudah kejadian
gempa. Pada grafik tersebut dapat dilihat terjadi penurunan nilai SBA yang signifikan pada hari
kejadian gempa.
(genap penomoran kiri)
4
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
Grafik Nilai Gravity H-15 hingga H+15 di titik episenter
360,320
360,300
SBA (mGal)
360,280
360,260
360,240
360,220
360,200
360,180
10/02/2016 15/02/2016 20/02/2016 25/02/2016 01/03/2016 06/03/2016 11/03/2016 16/03/2016 21/03/2016
Waktu (detik)
Grafik 1.Perubahan nilai SBA terhadap waktu di titik episenter pada 15 hari sebelum dan 15 hari
setelah kejadian gempa
(a)
(b)
Gambar 1. Kontur selisih nilai SBA (a) 1 hari sebelum dan sesudah gempa, (b) 5 hari sebelum
dan sesudah gempa
Hasil selisih nilai SBA antara 1 hari setelah dengan sebelum gempa (a) menunjukkan
tidak adanya polarisasi disekitar episenter yang dapat dijadikan sebagai acuan untuk prekursor
gempabumi. Apabila ditinjau lebih jauh lagi yaitu dengan mencari nilai selisih antara 5 hari
setelah gempa dengan 5 hari sebelum gempa (b), menunjukkan adanya polarisasi disekitar
episenter, namun polarisasi tersebut memiliki nilai berkisar antara -0.0002 – 0.0006. Nilai
polarisasi tersebut belum bisa dijadikan acuan untuk studi prekursor gempa.
(ganjil penomoran kanan) 5
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
mGal
Gambar 2. Kontur selisih nilai SBA 15 hari setelah kejadian gempa terhadap nilai SBA 15
hari sebelum
Berdasarkan kontur anomali bouger pada gambar 2 nilai anomali gaya berat disekitar
episenter gempa berkisar dari 0-0,0008 mGal pada saat 15 hari sebelum kejadian dan 15 hari setelah
kejadian gempa. Perbedaan nilai anomali bouger di sekitar wilayah episenter adalah sebesar 0,0004
mGal , kearah timur sebesar 0,0002 mGal , dan 0,0008 mGal ke arah utara dari episenter gempa.
Pada kontur tersebut juga menunjukkan perbedaan nilai anomali bouger 15 hari sebelum dan 15
hari setelah gempa berlangsung di arah barat laut episenter mengalami perubahan anomali bouger
bernilai positif sedangkan pada sebelah tenggara dari episenter mengalami perubahan bernilai
negatif.
4.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, anomali yang dihasilkan pada kejadian yang
terjadi pada 2 Maret 2016 hanya dapat diidentifikasi dalam rentang waktu 15 hari sebelum gempa
hingga 15 hari sesudah gempa terjadi. Hal ini ditunjukkan dengan adanya polarisasi nilai gayaberat
disekitar episenter. Gempa besar yang mengguncang wilayah Sumatera Barat ini memilliki
kedalaman 10 km dengan koordinat episenter 4,90820LS - 94,2750BT. Hasil pengolahan data harian
anomali bouger yang di ambil dari satelit GRACE pada tanggal 28/02/2016 terjadi peningkatan nilai
gravitasi sebesar 0.000281369 mGal, kemudian pada tanggal 29/02/2016 terjadi peningkatan
kembali sebesar 0.000004771 mGal dan pada tanggal 01/03/2016 sebesar 0.000131446 mGal.
Namun, nilai gayaberat justru menurun saat kejadian gempa berlangsung dan penurunan secara
(genap penomoran kiri)
6
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
signifikan terjadi selang 1 hari gempa, yaitu sebesar 0.116846009 mGal. Sehingga dapat disimpulkan
bahwa gempa bumi pada tanggal 2 Maret 2016 didaerah kepulauan mentawai mengakibatkan
perubahan nilai gravitasi pada saat sebelum terjadi gempa dan setelah terjadi gempa.
5.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terima kasih kepada GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) yang telah
menyediakan data gaya berat sehingga peneliti bisa menggunakan data tersebut untuk melakukan
penelitian ini. Terimakasih juga peneliti sampaikan kepada Badan Meteorologi Klimatologi dan
Geofisika (BMKG) ,USGS, dan semua pihak yang telah berkontribusi dalam menyediakan informsi
dan data-data yang peneliti gunakan untuk memenuhi penelitian ini.
6.
DAFTAR PUSTAKA
Han, Shin-Chan, dkk., (2006). Crustal Dilatation Observed by GRACE After the 2004 Sumatra-Andaman
Earthquake. SCIENCEl 313, 658-661.
Pudja, I Putu, (2015). FISIKA BATUAN: PT. Nagakusuma.
Fauzi, Ahmad, Kadir, Wawn Gunawan A., Dahrin,Darhata, Hamdi, Alawiyah, Susanti. (2012). PENERAPAN
METODE GAYABERAT-MIKRO TIME-LAPSE UNTUK MENDETEKSI PRECURSOR GEMPABUMI DI
SUMATERA BARAT, Laporan Penelitian Hibah Kompetensi. Padang: Universitas Negeri Padang.
Sianipar, Dimas Salomo. (2016). Analisis Gempa Sumatera 2 Maret 2016 Mw 7,8, diunduh 30 Agustus 2017 dari
https://sianipar17.com/2016/03/02/analisis-gempa-sumatera-2-maret-2016-mw-78/#more-552
Nugraha, Arry Prasetya. (2010). Satelite GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), diunduh 30 Agustus
2017 dari http://arryprasetya.blogspot.co.id/2010/05/satelit-grace-gravity-recovery-and.html
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004u1y#executive, diakses pada 30 Agustus 2017
(ganjil penomoran kanan) 7
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa
Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit GRACE
Analysis of Gravity Anomaly Change Before and After Padang Earthquake
2016 Mw 7,8 Using GRACE Satellite Imagery
Buha Simamora1*), Sesar Prabu Dwi Sriyanto1, Kautsar Nafi1, dan Marsellei Justia1
1
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
*)
E-mail: [email protected]
ABSTRAK - Pada tanggal 2 Maret 2016 terjadi gempa bumi merusak dengan magnitudo Mw 7,8 di wilayah Padang,
Sumatera Barat. Gempa ini dapat dirasakan dampaknya secara signifikan oleh masyarakat. Berdasarkan info dari
BMKG, gempa bumi ini memiliki episenter di Samudera Hindia dengan koordinat 4,90820LS - 94,2750BT pada
kedalaman 10 km. Mekanisme sumber gempa bumi Padang 2016 adalah patahan jenis strike-slip dengan strike 5°, dip
90°, dan slip 3°. Kejadian gempa bumi besar diperkirakan dapat menyebabkan perubahan densitas massa batuan yang
dapat diketahui dari perubahan anomali gayaberat. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan identifikasi perubahan
anomali gayaberat yang diperkirakan berhubungan dengan kejadian gempa bumi Padang 2016. Data anomali gayaberat
yang digunakan merupakan hasil citra satelit GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment ). Data hasil
pengukuran satelit dipilih karena melingkupi area yang luas dan tidak terbatas oleh lautan. Hasil kontur pengurangan
anomali gayaberat setelah 15 hari dan sebelum 15 hari terjadinya gempa menunjukkan bahwa terdapat polarisasi
anomali gayaberat yang cukup signifikan disekitar episenter. Hasil profil lintasan yang memotong episenter juga
menunjukkan adanya pola perubahan SBA (Simple Bouger Anomaly) yang dapat dijadikan sebagai tanda-tanda
terjadinya gempa bumi.
Kata kunci: gayaberat, gempa bumi, polarisasi, SBA
ABSTRACT - On March 2, 2016 a devastating earthquake occurred with a magnitude of Mw 7.8 in Padang, West
Sumatra. This earthquake can be affected significantly by the community. Based on information from BMKG, this
earthquake has an epicenter in the Indian Ocean with coordinates 4.90820LS - 94.2750BT at a depth of 10 km. Source
mechanism of Padang earthquake 2016 is strike-slip with strike 5 °, dip 90 °, and slip 3 °. The occurrence of major
earthquakes is expected to cause changes in the rock mass density which can be known from the gravity anomaly
changes. Therefore, in this study, identification of gravity anomaly changes is estimated to be related to the occurrence
of the Padang 2016 earthquake. The gravity anomaly data used is the result of the GRACE (Gravity Recovery and
Climate Experiment) satellite imagery. Satellite measurement data is selected because it covers a large area and is not
limited by the ocean. The result of the gravity anomaly reduction contours after 15 days and before the 15 days of the
earthquake shows that there is a significant gravitational anomaly polarization around the epicenter. The result of the
trajectory profile that intersects the epicenter also shows a pattern of changes SBA (Simple Bouger Anomaly) which can
be used as a sign of earthquake.
Keywords: gravity, earthquake, polarization, SBA
1.
PENDAHULUAN
Gempa bumi telah melanda daerah Samudra Hindia, barat daya Kepulauan Mentawai,
Sumatera Barat, Indonesia dengan kekuatan 7.8 Mw. Kejadian ini terjadi pada 2 maret 2016
pukul 19:49:47 WIB. Gempa besar yang mengguncang wilayah Sumatera Barat ini memilliki
kedalaman 10 km dengan koordinat episenter 4,90820LS - 94,2750BT. Data gempa USGS
menyebutkan bahwa kejadian gempa ini memiliki tipe patahan strike-slip dengan moment tensor
sebesar 5,56 x 10^20 Nm yang merupakan hasil inversi dari nodul pertama dengan strike 274°,
dip 84°, rake -169°,dan bidang nodal kedua dengan strike 5°, dip 79°, rake 6°. Berdasarkan hasil
penelitian oleh Sianipar (2016) gempa ini merupakan gempa interplate yaitu gempa yang terjadi
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
di dalam lempeng tektonik dan dari posisi hiposenternya, kemungkinan besar gempa ini terjadi di
Investigator Fracture Zone (IFZ) yaitu transform ridge berarah barat daya yang berada di lempeng
oseanik Indo-Australia di sebelah barat palung Sunda. Wilayah ini memiliki tatanan tektonik yang
dipengaruhi oleh pergerakan lempeng Indo-Australia ke arah timur laut dibawah lempeng Sunda
yang bergerak dengan kecepatan 11mm/tahun (USGS,2017).
Banyak jenis gempa salah satunya gempa tektonik yang disebabkan oleh pergerakan lempeng
tektonik dikulit bumi yang saling menekan dan menyebabkan akumulasi energi tekanan-regangan
sepanjang daerah tertekan, sehingga energi yang terkumpul pada batas waktu tertentu akan
menyebabkan patahan batuan dan terlepasnya energi secara mendadak dan mengubah sebagian
energi menjadi gelombang seismik. Patahan batuan akan menyebabkan perubahan masa batuan
yang terepresentasi oleh densitas batuan (Pudja, 2015).Untuk mengetahui perubahan tersebut dapat
dilakukan pengolahan data gaya berat yang bisa diambil dari salah satu satelit luar angkasa
GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) yang melakukan pengukuran gaya berat
secara berkala.
Satelit GRACE merupakan satelit kembar yang diluncurkan NASA (National Aeronautics and
Space Administration) pada 17 maret 2004 untuk mempelajari dan mengamati variasi temporal
medan gaya berat bumi untuk penentuan geoid dan studi iklim secara global (Nugraha, 2010). Data
gaya berat dari satelit GRACE telah merekam perubahan variasi gaya berat dari waku kewatu dari
mulai waktu pertama diluncurkan. Data hasil yang telah direkam ini dapat digunakan untuk
mengetahui perubahan variasi gaya berat yang berhubungan dengan kejadian gempa.
Penelitian terdahulu menunjukkan adanya korelasi perubahan variasi medan magnet sebelum
terjadi gempa bumi dengan menggunakan data gaya berat yang diambil dari satelit GRACE.
Sebelumnya, Han dkk (2006) telah melakukan identifikasi perubahan densitas tanah sebelum
kejadian gempa bumi besar Aceh 2004 menggunakan data gaya berat citra satelit GRACE. Oleh
karena itu, melalui data gaya berat dari citra satelit GRACE diharapkan dapat dipelajari anomali
gaya berat yang berhubungan oleh gempa bumi Padang 2 Maret 2016.
2.
METODE
Penelitian dilakukan di wilayah barat daya kepulauan Mentawai, Sumatera Barat, Indonesia.
Data yang digunakan ialah data gayaberat harian (daily gravity-field models) dari 16 Februari 2016
sampai 17 Maret 2016 yang dikeluarkan oleh GRACE (Gravity Recovery and Climate
Experiment). Data dari satelit GRACE yang digunakan pada penelitian ini merupakan data harian
anomali Bouger yang telah terkoreksi hingga Simple Bouger Anomaly dengan batas koordinat
3oLU-13oLS dan 87.38oBT-104.38oBT. Data pada penelitian ini menggunakan lebar grid step
sebesar 0.05o untuk mendapatkan kontur dengan resolusi cukup tinggi.
Penelitian ini menggunakan metode gayaberat antar waktu (time lapse gravity) yang merupakan
metode dalam survey gaya berat 3D dengan waktu sebagai dimensi ke-4. Metode ini dapat
digunakan untuk memecahkan masalah dinamika bawah permukaan seperti pemantauan reservoir
panas bumi, injeksi air, aliran lumpur, dan gempabumi (Fauzi, 2012). Metode ini pernah digunakan
oleh Fauzi untuk penelitian precursor gempa bumi yang menunjukkan anomali gayaberat-mikro
time lapse berasosiasi denngan precursor gempa bumi di segmen singkarak dan menunjukkan
adanya kemunculan anomali di sekitar episenter gempa bumi Padang Panjang 6 maret 2007.
Berdasarkan hal tersebut peneliti menggunakan metode ini dengan tujuan untuk melihat perubahan
anomali gayaberat sebelum dan sesudah gempa bumi terjadi di daerah penelitian.
(genap penomoran kiri)
2
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
Mulai
Download data
anomaly bouger
(GRACE)
Menghitung selisih nilai SBA
sebelum kejadian gempa
Menghitung selisih nilai
SBA setelah kejadian gempa
Pembuatan sayatan
melintang
Pembuatan sayatan
melintang
Analisa
Kesimpulan
Selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Metode yang dilakukan pada gambar 1 adalah dengan menghitung selisih nilai SBA ( Simple
Bouger Anomaly) setelah gempa terjadi dan sebelum gempa terjadi. Kemudian, untuk menggambarkan
perubahan dilakukan penyayatan melintang yang memotong daerah episenter pada data Anomali
Bouger dari wilayah penelitian dengan rentang waktu penelitian 15 hari sebelum kejadian gempa
hingga15 hari setelah terjadinya gempa. Setelah dilakukan penyayatan dilakukan analisa untuk
menarik kesimpulan dari hasil penelitian
(ganjil penomoran kanan) 3
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil sayatan yang memotong daerah episenter dari gempa tersebut, terdapat
perubahan nilai gayaberat didaerah penelitian dari 15 hari sebelum gempa terjadi sampai 15 hari
setelah gempa terjadi. Perubahan yang signifikan terjadi pada saat terjadinya gempa. Hal ini
disebabkan oleh deformasi sesar penyebab gempa tersebut. Nilai gaya berat yang tidak
berhubungan dengan kejadian gempa bumi tidak memiliki perubahan yang signifikan. Dari hasil
pengolahan ini, belum dapat disimpulkan tanda-tanda sebelum gempabumi terjadi. Berikut tabel
hasil pengolahan data anomali bouger dari satelit GRACE 15 hari sebelum kejadian dan 15 hari
setelah gempa berlangsung :
Tabel 1. Perubahan Nilai Gayaberat Rentang 30 Hari
Time
SBA
Time
SBA
16/02/2016
360.313708605
03/03/2016
360.197094915
17/02/2016
360.313813892
04/03/2016
360.314219150
18/02/2016
360.313845777
05/03/2016
360.313970038
19/02/2016
360.313616720
06/03/2016
360.314156569
20/02/2016
360.313948283
07/03/2016
360.314039253
21/02/2016
360.313694880
08/03/2016
360.314008233
22/02/2016
360.313758905
09/03/2016
360.314063266
23/02/2016
360.313840043
10/03/2016
24/02/2016
360.313917838
360.313543037
25/02/2016
360.313923764
11/03/2016
360.313868799
26/02/2016
360.313733770
12/03/2016
360.313960605
27/02/2016
360.313722278
13/03/2016
360.313852473
28/02/2016
360.314003647
14/03/2016
360.314021273
29/02/2016
360.314008418
15/03/2016
360.313868722
01/03/2016
360.314139864
16/03/2016
360.314107153
02/03/2016
360.313940924
17/03/2016
360.314185075
Dari tabel 1 dapat dilihat pada 3 hari sebelum terjadinya gempa, terdapat
peningkatan nilai gayaberat yaitu pada tanggal 28/02/2016 sebesar 0.000281369 mGal,
kemudian terjadi peningkatan kembali pada tanggal 29/02/2016 sebesar 0.000004771 mGal
dan pada tanggal 01/03/2016 sebesar 0.000131446 mGal. Namun, nilai gayaberat justru
menurun saat kejadian gempa berlangsung dan penurunan secara signifikan terjadi selang 1 hari
gempa, yaitu sebesar 0.116846009 mGal pada tanggal 03/03/2016 .
Nilai gaya berat dari tabel tersebut kemudian di konversikan ke dalam grafik. Hasil
konversi dapat dilihat pada grafik 1 yang menggambarkan terjadinya perubahan nilai SBA
dalam mGal terhadap waktu di titik episenter pada 15 hari sebelum dan 15 hari sesudah kejadian
gempa. Pada grafik tersebut dapat dilihat terjadi penurunan nilai SBA yang signifikan pada hari
kejadian gempa.
(genap penomoran kiri)
4
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
Grafik Nilai Gravity H-15 hingga H+15 di titik episenter
360,320
360,300
SBA (mGal)
360,280
360,260
360,240
360,220
360,200
360,180
10/02/2016 15/02/2016 20/02/2016 25/02/2016 01/03/2016 06/03/2016 11/03/2016 16/03/2016 21/03/2016
Waktu (detik)
Grafik 1.Perubahan nilai SBA terhadap waktu di titik episenter pada 15 hari sebelum dan 15 hari
setelah kejadian gempa
(a)
(b)
Gambar 1. Kontur selisih nilai SBA (a) 1 hari sebelum dan sesudah gempa, (b) 5 hari sebelum
dan sesudah gempa
Hasil selisih nilai SBA antara 1 hari setelah dengan sebelum gempa (a) menunjukkan
tidak adanya polarisasi disekitar episenter yang dapat dijadikan sebagai acuan untuk prekursor
gempabumi. Apabila ditinjau lebih jauh lagi yaitu dengan mencari nilai selisih antara 5 hari
setelah gempa dengan 5 hari sebelum gempa (b), menunjukkan adanya polarisasi disekitar
episenter, namun polarisasi tersebut memiliki nilai berkisar antara -0.0002 – 0.0006. Nilai
polarisasi tersebut belum bisa dijadikan acuan untuk studi prekursor gempa.
(ganjil penomoran kanan) 5
Analisis Perubahan Anomali Gayaberat Sebelum dan Sesudah Gempa Bumi Padang 2016 Mw 7,8 Menggunakan Citra Satelit
GRACE (Simamora, B., dkk.)
mGal
Gambar 2. Kontur selisih nilai SBA 15 hari setelah kejadian gempa terhadap nilai SBA 15
hari sebelum
Berdasarkan kontur anomali bouger pada gambar 2 nilai anomali gaya berat disekitar
episenter gempa berkisar dari 0-0,0008 mGal pada saat 15 hari sebelum kejadian dan 15 hari setelah
kejadian gempa. Perbedaan nilai anomali bouger di sekitar wilayah episenter adalah sebesar 0,0004
mGal , kearah timur sebesar 0,0002 mGal , dan 0,0008 mGal ke arah utara dari episenter gempa.
Pada kontur tersebut juga menunjukkan perbedaan nilai anomali bouger 15 hari sebelum dan 15
hari setelah gempa berlangsung di arah barat laut episenter mengalami perubahan anomali bouger
bernilai positif sedangkan pada sebelah tenggara dari episenter mengalami perubahan bernilai
negatif.
4.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, anomali yang dihasilkan pada kejadian yang
terjadi pada 2 Maret 2016 hanya dapat diidentifikasi dalam rentang waktu 15 hari sebelum gempa
hingga 15 hari sesudah gempa terjadi. Hal ini ditunjukkan dengan adanya polarisasi nilai gayaberat
disekitar episenter. Gempa besar yang mengguncang wilayah Sumatera Barat ini memilliki
kedalaman 10 km dengan koordinat episenter 4,90820LS - 94,2750BT. Hasil pengolahan data harian
anomali bouger yang di ambil dari satelit GRACE pada tanggal 28/02/2016 terjadi peningkatan nilai
gravitasi sebesar 0.000281369 mGal, kemudian pada tanggal 29/02/2016 terjadi peningkatan
kembali sebesar 0.000004771 mGal dan pada tanggal 01/03/2016 sebesar 0.000131446 mGal.
Namun, nilai gayaberat justru menurun saat kejadian gempa berlangsung dan penurunan secara
(genap penomoran kiri)
6
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-4 Tahun 2017
signifikan terjadi selang 1 hari gempa, yaitu sebesar 0.116846009 mGal. Sehingga dapat disimpulkan
bahwa gempa bumi pada tanggal 2 Maret 2016 didaerah kepulauan mentawai mengakibatkan
perubahan nilai gravitasi pada saat sebelum terjadi gempa dan setelah terjadi gempa.
5.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terima kasih kepada GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) yang telah
menyediakan data gaya berat sehingga peneliti bisa menggunakan data tersebut untuk melakukan
penelitian ini. Terimakasih juga peneliti sampaikan kepada Badan Meteorologi Klimatologi dan
Geofisika (BMKG) ,USGS, dan semua pihak yang telah berkontribusi dalam menyediakan informsi
dan data-data yang peneliti gunakan untuk memenuhi penelitian ini.
6.
DAFTAR PUSTAKA
Han, Shin-Chan, dkk., (2006). Crustal Dilatation Observed by GRACE After the 2004 Sumatra-Andaman
Earthquake. SCIENCEl 313, 658-661.
Pudja, I Putu, (2015). FISIKA BATUAN: PT. Nagakusuma.
Fauzi, Ahmad, Kadir, Wawn Gunawan A., Dahrin,Darhata, Hamdi, Alawiyah, Susanti. (2012). PENERAPAN
METODE GAYABERAT-MIKRO TIME-LAPSE UNTUK MENDETEKSI PRECURSOR GEMPABUMI DI
SUMATERA BARAT, Laporan Penelitian Hibah Kompetensi. Padang: Universitas Negeri Padang.
Sianipar, Dimas Salomo. (2016). Analisis Gempa Sumatera 2 Maret 2016 Mw 7,8, diunduh 30 Agustus 2017 dari
https://sianipar17.com/2016/03/02/analisis-gempa-sumatera-2-maret-2016-mw-78/#more-552
Nugraha, Arry Prasetya. (2010). Satelite GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), diunduh 30 Agustus
2017 dari http://arryprasetya.blogspot.co.id/2010/05/satelit-grace-gravity-recovery-and.html
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004u1y#executive, diakses pada 30 Agustus 2017
(ganjil penomoran kanan) 7