Peringatan Dini Potensi Kerusakan Gempa Bumi

POTENSI PERINGATAN DINI GEMPA
(BELAJAR DARI GEMPA TASIKMALAYA, 2 SEPTEMBER 2009, M 7.2 SR) DI JAWA BARAT Diajukan oleh :
Hendar Gunawan
Dan
Dr. Gunawan Ibrahim
Prof. Dr. Nanang T. Puspito
Dr. Pj.Priharyadi
BADAN METEOROLOGI DAN GEOFISIKA
2011
Pokok Bahasan
… Pendahuluan ;
†Latar belakang, perumusan masalah, ruang lingkup, hipotesis, tujuan, novelties, dan sistematika tulisan.
… Seismisitas Jawa Barat .
… Potensi Informasi Dini Gempa.
… Prakiraan Besaran Magnitudo Pendekatan.
…Perhitungan Parameter Frekuensi Maksimum. …Model Matematis Td dan M.
…Diskusi.
…Kesimpulan.
PERUMUSAN MASALAH
• Peringatan dini gempa belum ada dan belum
dikembangkan di Jawa barat, Khususnya Kota Jakarta
sebagai Metropolitan .
• Gempa direkam dalam bentuk Seismogram Broadband
(Kecepatan) sehingga perlu teknik simulasi, restitusi,
integrasi untuk mengubah menjadi seismogram
Percepatan atau Pergeseran.
• Rumus Empiris hubungan Td , Magnitudo, belum tersedia.
Ruang Lingkup
1. Dalam riset ini akan dilakukan analisis sinyal gempa fase
gelombang P dari Seismogram Broadband Komponen tegak
yang berasosiasi dengan gempabumi yang merusak atau
Magnitudo momen (Mw)
2. Menentukan model empiris Periode Dominan (Td) dengan
Magnitudo secara deterministik untuk 68 data signal gempa
yang dicatat Stasiun CISI, dari Megathrust di Selatan Jawa.
3. Riset peringatan dini secara cepat untuk potensi bencana
gempa bumi, dengan Tc >1 detik, Pd > 0.5 cm .
4. Ruang lingkup wilayah Jawa Bagian Barat :
† Koordinat 104º BT – 109º BT / 5º LS – 9º LS
† Data seismogram broadband BMKG 2009 ‐2010
Hipotesa Penelitian
1. Peringatan Dini Gempa dapat dilakukan dengan
teknik analisis 3 detik fase awal gelombang P
parameter Td ( Td> 1 det, Mw>6.0), seismogram
Pergeseran, Percepatan dan Kecepatan.
2. Rumus Empiris Td dengan Magnitudo diperoleh
dari data 69 kejadian gempa di Stasiun CISI,
Garut ,Jawa Barat.
3. Desiminasi Informasi dini gempa dapat dilakukan
secara cepat (5-10 detik) kepada masyarakat di
wilayah Jawa Barat, khususnya kota Jakarta.
Asumsi
• Amplitudo P lebih kecil dari Amplitudo S
• Gelombang P menjalar pada medium homogen Isotropis.
TUJUAN
1. Studi Pengembangan Peringatan Dini Gempa
Di Jawa
Barat, Metode Perhitungan Durasi Energi Frekuensi
Tinggi Dan Maksimum Displacement Gelombang P
Pada Data Digital Seismogram Broadband
2. Membuat model matematis hubungan Gelompang P
pada 3 detik pertama dengan Magnitudo untuk Mitigasi
Potensi Bencana dengan cara simulasi dan restitusi ,
Integrasi/ Deferensiasi Broadband sistim seismograph.
3. Membuat hubungan matematis Td dengan Magnitudo.
Metodologi Riset
…Input Data Digital Broadband Seismogram
…Pilih Phase Awal gelombang P metoda Skewnes dan Kurtosis Terintegrasi.
…Proses Filtering (Windowing, Butterworth orde 2, 2‐4 Hertz, zero seismogram)
…Proses Simulasi dan Restitusi Seismogran Displacement, Accelerasi
…Tentukan 3 detik pertama gel P, tentukan Td
…Td>1.0 detik atau M>6.0 SR.
…Stop.
Skema Metodelogi Riset
SEISMISITAS JAWA BARAT:
KONDISI TEKTONIK INDONESIA
Sejak tahun 1991 – 2009 (19 tahun) terjadi 27 kali gempa merusak dan 13 kali gempa menimbulkan tsunami. Jaringan Stasiun Broadband Di Jawa
Seismisitas USGS 1973-2010
Fault Plane Solusi Gempa Jawa
Ket:
: gempa dangkal <100 km
: gempa menengah 100-300 km
: gempa dalam > 300 km
Kedalaman : 0 – 100 km (merah), 100
km – 300 km (hijau), > 300 km (biru)
Jaringan Stasiun Broadband Di Jawa
Sensor : BMKG (merah), FDSN / IRIS (hijau)
Sensor : BMKG (merah), FDSN / IRIS (hijau)
Ket:
: gempa dangkal <100 km
: gempa menengah 100-300 km
: gempa dalam > 300 km
Sistim Peringatan Dini Gempa Bumi di Dunia
Alen 2009
DISTRIBUSI HIPOSENTRAL PADA SEGMEN C-C
ZONA JAWA BARAT, PULAU JAWA
Dip Angle = 16o
Dip Angle = 61o
C
19A
19B
5K
14
5A
5B
23
4F
4C
5C
17
5D
4D
4B
5F
4E
6C
5E
5H
6D
6A
5G
6E
6F
6G
12A
12B
7
13
12C
6B
18
12D
8
21
5I
11E
11D
11C
11B
21
11A
5J
24
10
25
9B
9
22
13
15
16
C
Potongan Melintang C-C
ALUR PROSES
ALUR PROSES (2)
Studi pustaka
EEWS dengan Strong motions
2008
Potensi Informasi Dini Gempa di JABAR
140
CISI
Bandung
y = 0.248x + 4.352
R² = 0.977
Jakarta
120
100
80
60
y = 0.129x + 3.942
R² = 0.962
40
20
Waktu Kedatangan Gelombang- P dan Proses
0
0
100
200
300
400
500
600
Prakiraan Periode dominan Td.
Seismogram Velocity, Displacemen dan
Accelerasi
Perbesaran Gempa Utama Tasikmalaya
Seismogram Kecepatan , Gempa
Tasikmalaya, , tanggal 2 -9-2009, M = 7.2 SR.
Seismogram Pergeseran (Displacement).
Periode Dominan (Td)
Maksimum
Seismogram Percepatan (Accelerasi).
Hasil Perhitungan 69 Data Gempa
Sta. CISI
Grafik Hubungan Td dengan Magnitude
10
Td (sec)
y = 0.043e0.554x
R² = 0.529
1
Log (Td) = 0.240599 M – 1.36653
R = 0.7273
M = 4.156293 log (Td) + 5.679699
0.1
2
3
4
5
Magnitude
6
7
8
Grafik Hubungan Mag dengan Mag_Td
8
y = 1.001x + 0.005
R² = 0.529
7
Mag_Td
6
5
4
Mpd
1.001
+ 0.005
MTd ==1.001
M +M
0.005
R = 0.727
0.727.
R=
3
2
2
3
4
5
Mag
6
7
8
Hasil Mw dan Td disandingkan dengan penulis lainnya :
No.
Hubungan Td dan Mw
+- 0.084
Penulis
Keterangan
Kanamori 12 gempa
1
Log Tc = 0.221 Mw – 1.113
2
Mw = 4.525 log Tc + 5.036.
(2005).
46 gempa.
3
Mw = 3.088 log Tc + 5.300 R=0.57
Wu,dkk (2006).
54 gempa Taiwan, Je
4
Log Tc = 0.296 Mw – 1.716 R = 0.933
Satriano, dkk (2010)
pang dan California
Wu, dkk (2005)
26 gempa
Penulis
69 gempa
5
Log Tc = 0.179 Mw – 0.932 +- 0.208
Log Td = 0.240 Mw - 1.367 R = 0.727
Mw = 4.156 log Td + 5.679
Wu
dan
Kesimpulan.
• Waktu efektif peringatan dini gempa yang bersumber dari
zona Mega Thrust selatan Jawa, berpotensi untuk
memberikan peringatan dini gempa Kota Jakarta. Getaran
awal (kedatangan gelombang P) yang dirasakan lebih
kurang 60 detik kemudian dan getaran kuat (S) 118 detik
setelah Tanda peringatan dini (Alarm) stasiun CISI.
• Tanda peringatan dini dari Stasiun CISI yang berpotensi
merusak untuk Jawa Barat dapat diprakirakan dari
karakteristik periode dominan seismogram pergeseran 3 detik pertama gelombang P untuk Td>1.2 detik, Magnitudo
prakiraan MTd > 6.0. SR.
Daftar Pustaka
†
†
†
†
†
Anthony Lomax; Rapid Estimation Of Rupture Extend For Large: Application to the 2004,M9 sumatra‐Andaman Mega Thrust, Geophysical Research , American Geophysical Union, 2005
Tatsuhiro Hara, : Determination of Earthquake Magnitudes Using Duration of High Frequancy Energy Radiations : Aplication to the April 6, 2010 Northern Sumatra Earthquake: IISEE , Building Research Institute
Ivanka Pascaleva, M.Konteva; G. Franco Vaccari, Guilano F. Panza : Some Contributions of the Neo Deterministic Seismic hazard Approach to the Earthquake Risk Assesment for the city of Sofia; Applied Geophysics , 2010, Birkhauser/Springer Boxel A6, DOI 10.007/s00024‐010‐0127‐8.1998.105,
Hoby NT Razafindrakota, G.Rambolamana, GF Panza.: Seismic Hazard Evaluations For Major Cities in Madagascar.Publikasi United Nations International and Cultural Organization and International Atomic Energy Agency,ICTP Italia, 2009
PE Amposah, BK B.Yakubo, F.Vaccari, GF Panza; Seismic Ground Motionand Hazard Assesment Of The Greater ACCRA Metropolitan Area, Southern Ghana; The Abdus salam , International Centre for Theoritical Physics, Agustus. 2008.
Daftar Pustaka (2)
†
†
†
†
†
†
†
Nguyen Hong Phuong, Bui Cong Quei; GIS Application for Deterministic Hazard Assesment In Vietnam , Institute Of Geophysics, 2007, VAST, 18 Hoang Quoc Vietnam, Cau Giay, Hanoy.
Yih‐Min Wu, Hiroo Kanamori.; Development of Earthquake Early Warning
System Using Real Time Strong Motion Signal; Sensors, ISSN 1424‐8220 @ 2008 by MDI, Publish 9 Januari 2008.
Hiroo Kanamori, Egill Hankson, Thomas Heaton.; Real Time Seismology and Earthquake Hazard Mitigation, Nature, Volume 390, 4 Desember 1997.
Yin Wih Wu, Li Zhao.; Magnitude Estimation Using the Three Second P wave Amplitude in Earthquake Early Warning; Geophysical Research Letter, Vol. 33. L 16312, doi 10.1029/2006 GI 026871,2006.
Hiroo Kanamuri; Real Time Seismology and Earthquake Danage Mitigation, Annu.Rev. Earthquake Planet Science, 2005, Vol.33, hal 195‐214.
Hidieka Kisshida et al; Intensity Of Earthquake Motion, Research CommiteOn Earthquake Ground Motion, The Achitectureal Institute Of Japan, Book Edited and publish 1993, hal. 185.
Paul Somerville ; Ground Motion Attenuation Relationship and Their Application to Aseismic design and Seismic Zonation, The Effect Of Surface Geology on Seismic Motion, Recent Progress and New horizon on ESG Study, hal 35‐49, 1998.
Mohon saran dan Masukan