Pemodelan Gelombang Tsunami Akibat Gempa Bumi Tektonik Dasar Laut Di Daerah Pulau Nias Dan Sekitarnya
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana
sains
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Study
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI
AKIBAT GEMPA BUMI TEKTONIK
DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
SARJANA (S1) FISIKA
FISIKA
MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM (FMIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 07 Mei 2013
Diketahui/disetujui oleh:
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill
NIP.195503161982031002
Retno Agung PK, M.Si
NIP. 198010032006041006
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan
sumbernya.
Medan, 07 Mei 2013
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
PENGHARGAAN
Universitas Sumatera Utara
Takut akan TUHAN adalah permulaan Pengetahuan
(Amsal 1:7)
Terima kasih saya panjatkan kepada TUHAN YME Pemilik Alam Semesta atas
TuntunanNYA dan Kasih Setia-NYA, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada orang – orang yang menjadi
bagian hidup penulis, Terimakasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua Orang tua saya B. Hutauruk dan A. Br. Sinaga; orangtua yang
membimbing dan membesarkan dan setia mendoakan penulis sedari kecil,
atas cinta kasih, teladan, dan semangat untuk selalu memberi yang terbaik
kepada penulis. Dan juga saudara-saudara penulis dari kecil sampai sekarang
( Grace Kristin Hutauruk, Isra S Hutauruk, Mikka Patri Hutauruk)
2. Dr. Marhaposan Situmorang dan Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc, Ketua dan
Sekretaris Departemen Fisika, serta seluruh staf pengajar dan pegawai
Departemen Fisika yang selalu memperhatikan terutama proses studi di
Departemen Fisika FMIPA USU.
3. Bapak Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill sebagai dosen pembimbing yang
memberikan waktu, tenaga, serta bimbingannya kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga kepada Dr. Anwar Darma
Sembiring selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan dan
semua dosen di Fisika USU.
4. Ibu Dr. Zuriah Sitorus MS. Kepala Laboratorium Instrumentasi Digital, yang
membimbing penulis dan mempercayakan penulis di dalam menjalankan tugas
di laboratorium Intrumentasi Digital dan juga rekan-rekan asisten di
Laboratorium (Rieni K Sitanggang, Poltak Simarmata, Ferdi A)
5. Bapak Retno Agung PK, M.Si pegawai BMKG Medan yang membantu
membimbing penulis selama penelitian
6. Tulang S. Sinaga yang mendukung penulis dalam menyelesaikan penelitian
ini.
7. Tulang Patar & Patiar yang membantu penulis selama ini.
8. Untuk seluruh mahasiswa Fisika USU khususnya stambuk 2008 Yuni, Nyta,
Nya, Bora, Elizabeth, Ervina, Putri, Theresia, Elda, Mangara, Donal, Eben,
Asman, Bheng an, Andes, Indra, Perdana, Rolas, Zulkar, Martin, Hiras,
Albert, Roni, teman seperjuagan penulis dalam menyelesaikan studi ini.
9. Semua Pribadi yang memberi dukungan dan semangat kepada penulis.
Kasih karunia dan Damai Sejahtera Tuhan Yesus Kristus menyertai kita semuanya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan
analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan 07 Mei 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
ABSTRAK
Pulau Nias merupakan tempat pertemuan lempeng Indo – Australia
dengan Eurasia. Karena Pulau Nias terletak di pantai barat Sumatera dan
berbatasan langsung samudera Indonesia, maka gempa bumi yang terjadi
berpotensi membangkitkan tsunami. Bencana tsunami yang pernah terjadi di
pantai barat Sumatera ini telah memicu berbagai pihak di Indonesia maupun dari
dunia internasional untuk memprediksi terjadinya tsunami serta melakukan
mitigasi bencana untuk mengurangi dampak dan kerugian akibat bencana tersebut.
Penelitian ini dilakukan di BMKG Wilayah I Medan. Penelitian ini
menggunakan model tsunami WinITDB ( Windows Integrated Tsunami Data
Base ). Model tsunami ini salah satu model tsunami yang dapat memprediksi
waktu tiba gelombang tsunami (Tsunami Travel Time) dari sumber pembangkit
gelombang tsunami ke daerah pesisir pantai yang terkena tsunami. Data gempa
dan tsunami seperti panjang patahan, lebar patahan, episenter gempa diperlukan
sebagai input model. Data tersebut diperoleh dari USGS (Survey Geologi
Amerika Serikat) dan data tersebut diolah dan hasilnya berupa sebaran gelombang
tsunami dari sumber ke semua daerah pesisir pantai yang terkena terjangan
tsunami.
Kata kunci : gempabumi, tsunami, lempeng tektonik, waktu tiba tsunami,
WinITDB
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
TSUNAMI MODELING CAUSED BY THE SEA TECTONICS
EARTHQUAKE IN NIAS ISLAND AND
IN THE REGION AROUND
ABSTRACT
Nias Island is the region of confluence of Indo – Australia plate with Eurasia
plate. Because Nias island is situated on the west coast of Sumatra and the
adjacent Indonesia ocean, so the earthquake has the potensial to generated
tsunami. Tsunami disaster that has ever happened on the west coast of Sumatra
has triggered various parties in Indonesia as well as from the international
community as well as to predict the occurrence of tsunami disaster mitigation to
reduce impacts and losses caused by the disaster.
The research was conducted in BMKG Regional I Medan. This study uses a
model of tsunami WinITDB (Windows Integrated Tsunami Data Base). Tsunami
model is one model that can predict tsunami wave arrival time of tsunami
(Tsunami Travel Time) of tsunami wave generation sources to the coastal areas
affected by tsunami. Data of earthquake and tsunami included length rupture,
width rupture and epicentrum required as input model. Data obtained from the
USGS (United States Geoloical Survey) and data are processed and the results of
the distribution of tsunami waves from the source to all the coastal areas affected
by the tsunami.
Keywords
WinITDB
: earthquake, tsunami, tectonics plate, arrival time of tsunami ,
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
BAB I
halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
PENDAHULUAN
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
BAB II
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Sistematika Penulisan
1
3
4
4
5
5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
Bencana Geologis di Indonesia
6
Sumatra Subduction Zone (Zona Subduksi Sumatra)
7
Kondisi Tektonik Pulau Nias
9
Lempeng Tektonik
10
Ring Of Fire
12
Tsunami
13
Penyebab Terjadinya Gelombang Tsunami
17
2.7.1. Gempa Bumi Bawah Laut (Undersea Earthquake)
17
2.7.2. Longsoran Lempeng Bawah Laut ( Undersea Landslides)
18
2.7.3. Aktivitas Vulkanik ( Volcanic Activities )
18
2.7.4. Tumbukan Benda Angkasa Yang Jatuh
18
2.8. Gempa Bumi Penyebab Gelombang Tsunami
19
2.9. Besar Skala Tsunami
19
2.9.1. Magnitudo Tsunami
19
2.9.2. Intensitas Tsunami
20
2.9.3. Hubungan Magnitudo Gempa Dengan Magnitudo Tsunami
20
2.9.4. Skala Imamura
21
2.9.5. Hubungan Magnitudo Dengan Kedalaman Pusat Gempa
21
Universitas Sumatera Utara
2.10. Karakteristik Dan Kecepatan Tsunami
2.11. Ciri-Ciri Terjadinya Tsunami
2.12. Dampak Terjadinya Tsunami
22
25
26
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
28
29
31
33
38
41
BAB III
Pemodelan Tsunami
Model Deformasi Patahan Dan Parameter Gempa Bumi
Sistem Sesar (Fault System)
Dasar Pemodelan Tsunami
Penentuan Parameter Sumber Tsunami
Instrumentasi Dalam Sistem Peringatan Dini Tsunami
METODE PENELITIAN
3.1.
3.2.
3.3.
Waktu dan Tempat Penelitian
Metode penelitian
Alat dan bahan Yang Digunakan
3.3.1. Alat Penelitian
3.3.2. Bahan Penelitian
3.4.
Prosedur penelitian
3.4.1. Studi literatur
3.4.2. Pengambilan data gempa
3.4.3. penentuan sumber pembangkit tsunami
3.4.4. parameter Gempa
3.4.5. Model WinITDB
3.4.6. Daerah Nias dan Sekitar yang terimbas tsunami
3.4.7. Waktu tiba Tsunami (Tsunami Travel Time/TTT)
3.4.8. Menjalankan Aplikasi WinITDB
3.5. Proses Analisis
3.5.1. proses analisa data dengan WinITDB
3.6. Diagram Blok Penelitian
BAB IV
43
43
44
44
44
45
45
47
49
49
50
51
52
52
54
54
60
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Analisi Hasil
63
4.1.1. Parameter Gempa Berpotensi Membangkitkan Tsunami 64
4.2.
Model Penjalaran Waktu Tiba Tsunami
(Tsunami Travel Time) di Pulau Nias Pantai Barat Sumatra
4.2.1. Gempa Bumi Dan Tsunami Nias 28 Maret 2005
4.2.1.1 Analisa Tsunami Travel Time Gempa
Nias 28 Maret 2008
4.2.1.2 Analisa Tsunami Travel Time Gempa
Nias 28 Maret 2008
65
66
67
68
Universitas Sumatera Utara
4.3.
4.4.
BAB V
Gempa Bumi Dan Tsunami Mentawai 25 Oktober 2010
70
4.3.1. Mekanisme Gempa bumi
4.3.2. Model penjalaran Waktu Tiba Tsunami
(Tsunami Travel Time) Gelombang Tsunami
Mentawai 25 Oktober 2010
70
72
4.3.3. Analisa Pengaruh Jarak Terhadap Waktu Tempuh
4.3.4. Observasi Tsunami Pada Tide Gauge Padang
4.3.5. Perbandingan hasil waktu tiba tsunami antara
laporan BMKG dan Hasil Penelitian Untuk
Tsunami Mentawai
74
76
79
Variasi Data Parameter Gempa Berpotensi Tsunami
80
4.4.1. Variasi Kedalaman Pusat Gempa
4.4.2.. Variasi Besar Magnitudo Gempa
4.4.3. Variasi Titik Pusat (Episenter) Gempa
4.4.4. Variasi Panjang Dan Lebar Patahan Sesar
80
84
88
89
KESIMPULAN DAN SARAN
92
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 3.1
Tabel 3.2
Tabel 3.3
Tabel 3.4
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel Nama Lempeng yang Membentuk Litosfer.
12
Magnitudo Tsunami dan Ketinggian Tsunami
20
Skala Tsunami
21
Tabel kecepatan tsunami bergantung kedalaman laut
24
Sejarah peristiwa tsunami di samudera Indonesia
27
Daftar Kejadian Tsunami Di Pantai Barat Sumatra
45
Kejadian Tsunami dari Tahun 1979 s/d 2008
48
Tabel Parameter Gempa Bumi Untuk Model Tsunami
50
Titik Daerah Terimbas Tsunami
51
Tabel Parameter Gempa Model Tsunami Nias 28 Maret 2005 66
Tsunami Travel Time gempa Nias 28 Maret 2005
69
Tsunami Travel Time gempa Nias 28 Maret 2005
70
Tsunami Travel Time Ke Daerah Terimbas
74
Waktu Tempuh Model Tsunami Saat Gempa
75
Mentawai 25 oktober 2010
Tabel 4.6 Laporan Waktu Tiba Tsunami (Laporan BMKG)
79
Tabel 4.7 Waktu Tiba Tsunami ( Hasil Penelitian)
80
Tabel 4.8. Waktu Tempuh Gelombang Tsunami Dari Sumber Tsunami Ke 82
Daerah Pantai Dengan Kedalaman Pusat Berbeda.
Tabel 4.9 Jarak Episenter Ke Titik Pengamatan
84
Tabel 4.10 parameter gempa dengan magnitudo
berbeda pada kedalaman sama
85
Tabel 4.11 Waktu Tiba Tsunami Dengan Magnitudo
Berbeda Dan posisi Episenter Sama
85
Tabel 4.12. Hasil waktu tempuh variasi panjang patahan
91
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Peta sumber gempa di Indonesia
Gambar 2.2. Lapisan Dalam Inti Bumi
Gambar 2.3. Kondisi tektonik pulau Sumatra dan Nias
Gambar 2.4. Zona Subduksi di Pantai barat Sumatera
Gambar 2.5. Peta Lempeng tektonik bumi
Gambar 2.6. Peta ring of fire / cincin api
Gambar 2.7. Zona Ancaman Bencana Tsunami Di Indonesia
Gambar 2.8. Proses Terjadinya tsunami
Gambar 2.9. Asteroid jatuh ke samudra
Gambar 2.10. Peristiwa Tsunami
Gambar 2.11. Parameter Patahan/ Sesar Pembangkit Tsunami
Gambar 2.12. Jenis-jenis Sesar
Gambar 3.1. Peta Sumber historis tsunami di Pantai barat Sumatra
Gambar 3.2. Peta Sumber Gempa Yang Menimbulkan Tsunami
Gambar 3.3. Parameter Patahan
Gambar 3.4. Daerah Titik Pengamatan Sebaran Tsunami
Gambar 3.5. Tampilan Program Hubungan
Empiris Wells Dan Coppersmith
Gambar 3.6. Tampilan WinITDDB dalam Dekstop
Gambar 3.7. Tampilan Awal WinITDB
Gambar 3.8. Tabel Source Parameter
Gambar 3.9. Tampilan Menu Untuk Kalkulasi Data Input
Gambar 3.10. Menu Star Modeling
Gambar 3.11. Tampilan Menu Modeling Data Input
Gambar 3.12. Proses Simulasi Gelombang Tsunami
Gambar 3.13. Tampilan Progres Modeling Tsunami
Gambar 3.14. Diagram Alir Penelitian
Gambar 4.1 Mekanisme Terjadinya Tsunami (COMET Program)
Gambar 4.2 Sebaran Gelombang Tsunami Dari Titik Pusat
pembangkit Tsunami.
Gambar 4.3 Sebaran Gelombang Tsunami Dari
Titik Pusat pembangkit Tsunami
Gambar 4.4. Peta Distribusi Gempabumi Susulan Mentawai,
25 Oktober 2010
Gambar 4.5. Hasil Laporan Survey (BMKG)
Gambar 4.6 Sebaran Tsunami Dengan WinITDB
Pada Tsunami Mentawai 2010
Gambar 4.7. Grafik Waktu Tiba Ke Daerah Terimbas
Gambar 4.8. visualisasi tsunami mentawai 2010
Halaman
6
7
8
9
12
13
15
17
19
23
29
33
46
47
49
52
55
55
56
56
57
57
58
59
59
60
65
68
70
72
73
74
76
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9. Rekaman tide gauge pada Stasiun Padang
Gambar 4.10 Rekaman Tide Gauge pada Stasiun Padang
Gambar 4.11 Rekaman tide gauge pada stasiun Enggano
Gambar 4.12 Time Line Tsunami Mentawai
Gambar 4.13. Peta Lokasi Episentrum Gempa Nias 28 Maret 2005
Gambar 4.14. Tampak Melintang Kedalaman Pusat Gempa
Gambar 4.15. Model Penyebaran Dan Penjalaran Gelombang Tsunami
Gambar 4.16. Grafik Waktu Tiba Tsunami Dari Sumber Ke Titik
Pantai Dengan Sumber Berbeda Dan Posisi Sumber Tetap
Gambar 4.17. Titik merah menunjukkan episenter gempa
Gambar 4.18. Grafik Waktu Tiba Tsunami Ke Pantai Dengan Magnitudo
Berbeda Dengan Posisi Pusat Gempa Yang Sama
Gambar 4.19. Visualisasi Penyebaran Gelombang Tsunami
Gambar 4.20. Peta Seismisitas Pulau Nias
Gambar 4.21. Posisi Sumber Gempa
Gambar 4.22. grafik hubungan panjang patahan
dengan waktu tiba tsunami ke daerah barus
78
78
79
79
82
82
83
83
84
86
87
88
89
91
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
LAMPIRAN C
LAMPIRAN D
LAMPIRAN E
LAMPIRAN F
Universitas Sumatera Utara
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana
sains
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Study
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI
AKIBAT GEMPA BUMI TEKTONIK
DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
SARJANA (S1) FISIKA
FISIKA
MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM (FMIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 07 Mei 2013
Diketahui/disetujui oleh:
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill
NIP.195503161982031002
Retno Agung PK, M.Si
NIP. 198010032006041006
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan
sumbernya.
Medan, 07 Mei 2013
METAR YOSEPLIN HUTAURUK
080801062
PENGHARGAAN
Universitas Sumatera Utara
Takut akan TUHAN adalah permulaan Pengetahuan
(Amsal 1:7)
Terima kasih saya panjatkan kepada TUHAN YME Pemilik Alam Semesta atas
TuntunanNYA dan Kasih Setia-NYA, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada orang – orang yang menjadi
bagian hidup penulis, Terimakasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua Orang tua saya B. Hutauruk dan A. Br. Sinaga; orangtua yang
membimbing dan membesarkan dan setia mendoakan penulis sedari kecil,
atas cinta kasih, teladan, dan semangat untuk selalu memberi yang terbaik
kepada penulis. Dan juga saudara-saudara penulis dari kecil sampai sekarang
( Grace Kristin Hutauruk, Isra S Hutauruk, Mikka Patri Hutauruk)
2. Dr. Marhaposan Situmorang dan Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc, Ketua dan
Sekretaris Departemen Fisika, serta seluruh staf pengajar dan pegawai
Departemen Fisika yang selalu memperhatikan terutama proses studi di
Departemen Fisika FMIPA USU.
3. Bapak Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill sebagai dosen pembimbing yang
memberikan waktu, tenaga, serta bimbingannya kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga kepada Dr. Anwar Darma
Sembiring selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan dan
semua dosen di Fisika USU.
4. Ibu Dr. Zuriah Sitorus MS. Kepala Laboratorium Instrumentasi Digital, yang
membimbing penulis dan mempercayakan penulis di dalam menjalankan tugas
di laboratorium Intrumentasi Digital dan juga rekan-rekan asisten di
Laboratorium (Rieni K Sitanggang, Poltak Simarmata, Ferdi A)
5. Bapak Retno Agung PK, M.Si pegawai BMKG Medan yang membantu
membimbing penulis selama penelitian
6. Tulang S. Sinaga yang mendukung penulis dalam menyelesaikan penelitian
ini.
7. Tulang Patar & Patiar yang membantu penulis selama ini.
8. Untuk seluruh mahasiswa Fisika USU khususnya stambuk 2008 Yuni, Nyta,
Nya, Bora, Elizabeth, Ervina, Putri, Theresia, Elda, Mangara, Donal, Eben,
Asman, Bheng an, Andes, Indra, Perdana, Rolas, Zulkar, Martin, Hiras,
Albert, Roni, teman seperjuagan penulis dalam menyelesaikan studi ini.
9. Semua Pribadi yang memberi dukungan dan semangat kepada penulis.
Kasih karunia dan Damai Sejahtera Tuhan Yesus Kristus menyertai kita semuanya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan
analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan 07 Mei 2013
Penulis
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PEMODELAN GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT GEMPA BUMI
TEKTONIK DASAR LAUT DI DAERAH PULAU NIAS
DAN SEKITARNYA
ABSTRAK
Pulau Nias merupakan tempat pertemuan lempeng Indo – Australia
dengan Eurasia. Karena Pulau Nias terletak di pantai barat Sumatera dan
berbatasan langsung samudera Indonesia, maka gempa bumi yang terjadi
berpotensi membangkitkan tsunami. Bencana tsunami yang pernah terjadi di
pantai barat Sumatera ini telah memicu berbagai pihak di Indonesia maupun dari
dunia internasional untuk memprediksi terjadinya tsunami serta melakukan
mitigasi bencana untuk mengurangi dampak dan kerugian akibat bencana tersebut.
Penelitian ini dilakukan di BMKG Wilayah I Medan. Penelitian ini
menggunakan model tsunami WinITDB ( Windows Integrated Tsunami Data
Base ). Model tsunami ini salah satu model tsunami yang dapat memprediksi
waktu tiba gelombang tsunami (Tsunami Travel Time) dari sumber pembangkit
gelombang tsunami ke daerah pesisir pantai yang terkena tsunami. Data gempa
dan tsunami seperti panjang patahan, lebar patahan, episenter gempa diperlukan
sebagai input model. Data tersebut diperoleh dari USGS (Survey Geologi
Amerika Serikat) dan data tersebut diolah dan hasilnya berupa sebaran gelombang
tsunami dari sumber ke semua daerah pesisir pantai yang terkena terjangan
tsunami.
Kata kunci : gempabumi, tsunami, lempeng tektonik, waktu tiba tsunami,
WinITDB
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
TSUNAMI MODELING CAUSED BY THE SEA TECTONICS
EARTHQUAKE IN NIAS ISLAND AND
IN THE REGION AROUND
ABSTRACT
Nias Island is the region of confluence of Indo – Australia plate with Eurasia
plate. Because Nias island is situated on the west coast of Sumatra and the
adjacent Indonesia ocean, so the earthquake has the potensial to generated
tsunami. Tsunami disaster that has ever happened on the west coast of Sumatra
has triggered various parties in Indonesia as well as from the international
community as well as to predict the occurrence of tsunami disaster mitigation to
reduce impacts and losses caused by the disaster.
The research was conducted in BMKG Regional I Medan. This study uses a
model of tsunami WinITDB (Windows Integrated Tsunami Data Base). Tsunami
model is one model that can predict tsunami wave arrival time of tsunami
(Tsunami Travel Time) of tsunami wave generation sources to the coastal areas
affected by tsunami. Data of earthquake and tsunami included length rupture,
width rupture and epicentrum required as input model. Data obtained from the
USGS (United States Geoloical Survey) and data are processed and the results of
the distribution of tsunami waves from the source to all the coastal areas affected
by the tsunami.
Keywords
WinITDB
: earthquake, tsunami, tectonics plate, arrival time of tsunami ,
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
BAB I
halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
PENDAHULUAN
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
BAB II
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Sistematika Penulisan
1
3
4
4
5
5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
Bencana Geologis di Indonesia
6
Sumatra Subduction Zone (Zona Subduksi Sumatra)
7
Kondisi Tektonik Pulau Nias
9
Lempeng Tektonik
10
Ring Of Fire
12
Tsunami
13
Penyebab Terjadinya Gelombang Tsunami
17
2.7.1. Gempa Bumi Bawah Laut (Undersea Earthquake)
17
2.7.2. Longsoran Lempeng Bawah Laut ( Undersea Landslides)
18
2.7.3. Aktivitas Vulkanik ( Volcanic Activities )
18
2.7.4. Tumbukan Benda Angkasa Yang Jatuh
18
2.8. Gempa Bumi Penyebab Gelombang Tsunami
19
2.9. Besar Skala Tsunami
19
2.9.1. Magnitudo Tsunami
19
2.9.2. Intensitas Tsunami
20
2.9.3. Hubungan Magnitudo Gempa Dengan Magnitudo Tsunami
20
2.9.4. Skala Imamura
21
2.9.5. Hubungan Magnitudo Dengan Kedalaman Pusat Gempa
21
Universitas Sumatera Utara
2.10. Karakteristik Dan Kecepatan Tsunami
2.11. Ciri-Ciri Terjadinya Tsunami
2.12. Dampak Terjadinya Tsunami
22
25
26
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
28
29
31
33
38
41
BAB III
Pemodelan Tsunami
Model Deformasi Patahan Dan Parameter Gempa Bumi
Sistem Sesar (Fault System)
Dasar Pemodelan Tsunami
Penentuan Parameter Sumber Tsunami
Instrumentasi Dalam Sistem Peringatan Dini Tsunami
METODE PENELITIAN
3.1.
3.2.
3.3.
Waktu dan Tempat Penelitian
Metode penelitian
Alat dan bahan Yang Digunakan
3.3.1. Alat Penelitian
3.3.2. Bahan Penelitian
3.4.
Prosedur penelitian
3.4.1. Studi literatur
3.4.2. Pengambilan data gempa
3.4.3. penentuan sumber pembangkit tsunami
3.4.4. parameter Gempa
3.4.5. Model WinITDB
3.4.6. Daerah Nias dan Sekitar yang terimbas tsunami
3.4.7. Waktu tiba Tsunami (Tsunami Travel Time/TTT)
3.4.8. Menjalankan Aplikasi WinITDB
3.5. Proses Analisis
3.5.1. proses analisa data dengan WinITDB
3.6. Diagram Blok Penelitian
BAB IV
43
43
44
44
44
45
45
47
49
49
50
51
52
52
54
54
60
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Analisi Hasil
63
4.1.1. Parameter Gempa Berpotensi Membangkitkan Tsunami 64
4.2.
Model Penjalaran Waktu Tiba Tsunami
(Tsunami Travel Time) di Pulau Nias Pantai Barat Sumatra
4.2.1. Gempa Bumi Dan Tsunami Nias 28 Maret 2005
4.2.1.1 Analisa Tsunami Travel Time Gempa
Nias 28 Maret 2008
4.2.1.2 Analisa Tsunami Travel Time Gempa
Nias 28 Maret 2008
65
66
67
68
Universitas Sumatera Utara
4.3.
4.4.
BAB V
Gempa Bumi Dan Tsunami Mentawai 25 Oktober 2010
70
4.3.1. Mekanisme Gempa bumi
4.3.2. Model penjalaran Waktu Tiba Tsunami
(Tsunami Travel Time) Gelombang Tsunami
Mentawai 25 Oktober 2010
70
72
4.3.3. Analisa Pengaruh Jarak Terhadap Waktu Tempuh
4.3.4. Observasi Tsunami Pada Tide Gauge Padang
4.3.5. Perbandingan hasil waktu tiba tsunami antara
laporan BMKG dan Hasil Penelitian Untuk
Tsunami Mentawai
74
76
79
Variasi Data Parameter Gempa Berpotensi Tsunami
80
4.4.1. Variasi Kedalaman Pusat Gempa
4.4.2.. Variasi Besar Magnitudo Gempa
4.4.3. Variasi Titik Pusat (Episenter) Gempa
4.4.4. Variasi Panjang Dan Lebar Patahan Sesar
80
84
88
89
KESIMPULAN DAN SARAN
92
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 3.1
Tabel 3.2
Tabel 3.3
Tabel 3.4
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel Nama Lempeng yang Membentuk Litosfer.
12
Magnitudo Tsunami dan Ketinggian Tsunami
20
Skala Tsunami
21
Tabel kecepatan tsunami bergantung kedalaman laut
24
Sejarah peristiwa tsunami di samudera Indonesia
27
Daftar Kejadian Tsunami Di Pantai Barat Sumatra
45
Kejadian Tsunami dari Tahun 1979 s/d 2008
48
Tabel Parameter Gempa Bumi Untuk Model Tsunami
50
Titik Daerah Terimbas Tsunami
51
Tabel Parameter Gempa Model Tsunami Nias 28 Maret 2005 66
Tsunami Travel Time gempa Nias 28 Maret 2005
69
Tsunami Travel Time gempa Nias 28 Maret 2005
70
Tsunami Travel Time Ke Daerah Terimbas
74
Waktu Tempuh Model Tsunami Saat Gempa
75
Mentawai 25 oktober 2010
Tabel 4.6 Laporan Waktu Tiba Tsunami (Laporan BMKG)
79
Tabel 4.7 Waktu Tiba Tsunami ( Hasil Penelitian)
80
Tabel 4.8. Waktu Tempuh Gelombang Tsunami Dari Sumber Tsunami Ke 82
Daerah Pantai Dengan Kedalaman Pusat Berbeda.
Tabel 4.9 Jarak Episenter Ke Titik Pengamatan
84
Tabel 4.10 parameter gempa dengan magnitudo
berbeda pada kedalaman sama
85
Tabel 4.11 Waktu Tiba Tsunami Dengan Magnitudo
Berbeda Dan posisi Episenter Sama
85
Tabel 4.12. Hasil waktu tempuh variasi panjang patahan
91
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Peta sumber gempa di Indonesia
Gambar 2.2. Lapisan Dalam Inti Bumi
Gambar 2.3. Kondisi tektonik pulau Sumatra dan Nias
Gambar 2.4. Zona Subduksi di Pantai barat Sumatera
Gambar 2.5. Peta Lempeng tektonik bumi
Gambar 2.6. Peta ring of fire / cincin api
Gambar 2.7. Zona Ancaman Bencana Tsunami Di Indonesia
Gambar 2.8. Proses Terjadinya tsunami
Gambar 2.9. Asteroid jatuh ke samudra
Gambar 2.10. Peristiwa Tsunami
Gambar 2.11. Parameter Patahan/ Sesar Pembangkit Tsunami
Gambar 2.12. Jenis-jenis Sesar
Gambar 3.1. Peta Sumber historis tsunami di Pantai barat Sumatra
Gambar 3.2. Peta Sumber Gempa Yang Menimbulkan Tsunami
Gambar 3.3. Parameter Patahan
Gambar 3.4. Daerah Titik Pengamatan Sebaran Tsunami
Gambar 3.5. Tampilan Program Hubungan
Empiris Wells Dan Coppersmith
Gambar 3.6. Tampilan WinITDDB dalam Dekstop
Gambar 3.7. Tampilan Awal WinITDB
Gambar 3.8. Tabel Source Parameter
Gambar 3.9. Tampilan Menu Untuk Kalkulasi Data Input
Gambar 3.10. Menu Star Modeling
Gambar 3.11. Tampilan Menu Modeling Data Input
Gambar 3.12. Proses Simulasi Gelombang Tsunami
Gambar 3.13. Tampilan Progres Modeling Tsunami
Gambar 3.14. Diagram Alir Penelitian
Gambar 4.1 Mekanisme Terjadinya Tsunami (COMET Program)
Gambar 4.2 Sebaran Gelombang Tsunami Dari Titik Pusat
pembangkit Tsunami.
Gambar 4.3 Sebaran Gelombang Tsunami Dari
Titik Pusat pembangkit Tsunami
Gambar 4.4. Peta Distribusi Gempabumi Susulan Mentawai,
25 Oktober 2010
Gambar 4.5. Hasil Laporan Survey (BMKG)
Gambar 4.6 Sebaran Tsunami Dengan WinITDB
Pada Tsunami Mentawai 2010
Gambar 4.7. Grafik Waktu Tiba Ke Daerah Terimbas
Gambar 4.8. visualisasi tsunami mentawai 2010
Halaman
6
7
8
9
12
13
15
17
19
23
29
33
46
47
49
52
55
55
56
56
57
57
58
59
59
60
65
68
70
72
73
74
76
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9. Rekaman tide gauge pada Stasiun Padang
Gambar 4.10 Rekaman Tide Gauge pada Stasiun Padang
Gambar 4.11 Rekaman tide gauge pada stasiun Enggano
Gambar 4.12 Time Line Tsunami Mentawai
Gambar 4.13. Peta Lokasi Episentrum Gempa Nias 28 Maret 2005
Gambar 4.14. Tampak Melintang Kedalaman Pusat Gempa
Gambar 4.15. Model Penyebaran Dan Penjalaran Gelombang Tsunami
Gambar 4.16. Grafik Waktu Tiba Tsunami Dari Sumber Ke Titik
Pantai Dengan Sumber Berbeda Dan Posisi Sumber Tetap
Gambar 4.17. Titik merah menunjukkan episenter gempa
Gambar 4.18. Grafik Waktu Tiba Tsunami Ke Pantai Dengan Magnitudo
Berbeda Dengan Posisi Pusat Gempa Yang Sama
Gambar 4.19. Visualisasi Penyebaran Gelombang Tsunami
Gambar 4.20. Peta Seismisitas Pulau Nias
Gambar 4.21. Posisi Sumber Gempa
Gambar 4.22. grafik hubungan panjang patahan
dengan waktu tiba tsunami ke daerah barus
78
78
79
79
82
82
83
83
84
86
87
88
89
91
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
LAMPIRAN C
LAMPIRAN D
LAMPIRAN E
LAMPIRAN F
Universitas Sumatera Utara