bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1.
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sering mengalami gempa bumi dan gunung
meletus karena posisinya yang berada pada jalur pertemuan tiga lempeng tektonik aktif
yaitu lempeng Eurasia, Indo-Australia, dan Pasifik. Di sebelah barat, lempeng
Australia mengalami subduksi diatas lempeng Eurasia sepanjang tunjaman Jawa,
sedangkan di timur bagian lempeng samudra Australia bertabrakan dengan busur
Banda dan lempeng Pasifik. Pergerakan tektonik secara lokal di Indonesia didominasi
oleh interaksi empat blok dengan arah yang berbeda, yaitu landasan Sunda, busur
Banda selatan, Sulawesi timur, dan wilayah ujung pulau Irian Jaya (Bock dkk., 2003).
Salah satu pulau di Indonesia yang aktif mengalami pergerakan adalah pulau
Jawa yang berada di busur Sunda. Busur Sunda memiliki panjang hingga 5600 km
dengan lempeng tektonik (lempeng India-Australia) mengalami subduksi di bawah
lempeng benua (sisi tenggara lempeng Eurasia). Busur Sunda ini merupakan bagian
dari lempeng Eurasia yang luas, namun tabrakan antara India dengan Asia bagian
tengah dapat menyebabkan pergerakan yang cukup signifikan pada Asia Tenggara dan
Busur Sunda relatif terhadap Eurasia (Bock dkk., 2003). Pulau Jawa itu sendiri
terbentang diantara kepulauan Andaman-Nicobar di barat laut dan paparan Banda di
sebelah timur. Selat Sunda yang memisahkan pulau Jawa dengan Sumatra menjadi
batas antara dua wilayah geodinamik yang berbeda. Penunjaman terjadi di selatan
busur Sunda berupa palung Jawa (Ghose dan Oike, 1988). Hal ini menyebabkan
pergerakan posisi titik di Indonesia baik secara horizontal dan/atau vertikal.
Pergerakan vertikal yang terjadi di Indonesia tidak hanya disebabkan oleh pergerakan
lempeng, namun juga karena faktor antropogenik seperti penurunan tanah lokal karena
ekstraksi air tanah dan pertambangan (Kuo, C.Y., dkk., 2008).
Pergerakan lempeng yang terjadi dapat memberikan dampak negatif maupun
positif bagi wilayah yang mengalaminya. Dampak positif fenomena ini yaitu
beragamnya topografi di wilayah pergerakan hingga letak mineral yang berada di
1
2
dekat permukaan tanah. Dampak negatif dari fenomena tersebut memberikan kerugian
seperti seringnya terjadi bencana hingga kerusakan infrastruktur sebagai dampak
lanjutannya.
Untuk mengantisipasi kerugian yang terjadi karena fenomena pergerakan
lempeng, mitigasi dampak bencana perlu dilakukan dari awal sehingga kerugian yang
ditimbulkan dapat berkurang. Mitigasi terhadap dampak pergerakan lempeng yang
disebabkan oleh efek tektonik maupun karena faktor antropogenik dapat dilakukan
dengan berbagai metode, salah satunya menggunakan teknologi GNSS (Global
Navigation Satellite System). Pada pengamatan di lapangan, receiver GNSS dipasang
pada stasiun monitoring GNSS untuk mengamati aktivitas lempeng di wilayah dimana
receiver GNSS tersebut dipasang. Untuk mengamati pergerakan tersebut receiver
harus dipasang dengan persebaran yang merata serta lebih baik jika akuisisi data
dilakukan secara kontinyu. Permasalahan yang dihadapi jika menggunakan teknologi
ini adalah persebaran stasiun monitoring pergerakan lempeng dengan receiver GNSS
yang tidak merata.
Tidak semua wilayah berpotensi dinamika tinggi di Indonesia dilengkapi
dengan receiver GNSS. Selain itu, posisi yang ditentukan dengan teknologi GNSS
memiliki kelemahan pada komponen vertikalnya (Abidin, 1995). Hal tersebut
dikarenakan faktor geometri satelit yang tidak dapat melakukan pengamatan di bawah
horison. Metode alternatif untuk mendeteksi adanya pergerakan vertikal pada suatu
wilayah selain menggunakan data pengamatan GPS/GNSS adalah dengan pengamatan
hidrologis menggunakan kombinasi data pengamatan pasut dan satelit altimetri.
Pengamatan ini dapat dilakukan karena data hidrologis yaitu data pasut dan satelit
altimetri tersedia pada jangka waktu yang panjang. Selain itu, pengukuran dari sensor
pasut dan satelit altimetri dilakukan secara kontinu.
Satelit altimetri mengukur Sea Surface Height (SSH) sejak awal tahun 1990
dan masih berlangsung hingga sekarang. Pengukuran SSH satelit altimetri
mengandung dua informasi, yaitu (i) lokasi satelit yang presisi terhadap elipsoid
referensi, dan (ii) tinggi satelit di atas permukaan laut yang diukur dari pulsa radar
yang dipancarkan oleh satelit dan diterima kembali oleh satelit dari target (permukaan
3
air). Perbedaan antara kedua poin tersebut menghasilkan nilai SSH yang relatif
terhadap elipsoid referensi pada posisi dan waktu pengamatan. Oleh karena itu, nilai
SSH satelit altimetri merupakan nilai SSH yang geosentris atau absolut terhadap
kerangka acuan terestrial (Garcia dkk., 2007) dan tidak terpengaruh pergerakan
lempeng. Di sisi lain, stasiun pengamatan pasang surut mengukur ketinggian muka air
laut secara kontinyu menggunakan sensor yang terpasang pada stasiun pengamatan
pasut. Pengamatan stasiun pasut dilakukan menggunakan sensor yang dipasang pada
lempeng bumi, sehingga pengukuran tinggi muka air laut mengacu terhadap titik
referensi yang juga ditetapkan di atas permukaan lempeng sehingga dipengaruhi oleh
pergerakan vertikal tanah karena proses natural maupun proses antropogenik yang
tidak berhubungan dengan variasi tinggi muka air laut (Trisirisatayawong dkk., 2011).
Dari kondisi masing-masing data pengamatan pasut dan satelit altimetri maka
keduanya dapat digunakan bersama untuk pendeteksian pergerakan vertikal.
Penggunaan kombinasi data satelit altimetri dan pengamatan pasut memberikan hasil
yang valid untuk menentukan pergerakan vertikal pada lokasi stasiun pasut (Ray, dkk.,
2010; Nerem dan Mithum, 2002; Fenoglio-Marc, dkk., 2012; Trisirisatayawong, dkk.,
2011).
Pada metode penentuan pergerakan vertikal dengan metode hidrologis ini
diasumsikan satelit altimetri dan pengamatan pasut mengamati dan mengukur sinyal
lautan yang identik atau sama (Trisirisatayawong, dkk., 2012). Sinyal ini kemudian
dihapuskan dari nilai trend pasut dan nilai trend altimetri yang berhubungan. Oleh
karena itu, hanya pergerakan vertikal tanah yang tersisa yang tercatat pada data
pengamatan pasut namun tidak ada pada data satelit altimetri. Asumsi ini dapat
digunakan hanya jika terdapat kesesuaian yang baik antara data pasut dan satelit
altimetri (Trisirisatayawong, dkk., 2011).
Pada penelitian ini telah dilakukan pendeteksian pergerakan vertikal tanah
pada wilayah pesisir pulau Jawa menggunakan data pengamatan pasut dan satelit
altimetri pada stasiun pasut Semarang dan Prigi. Pemilihan kedua lokasi penelitian
tersebut disebabkan karena faktor ketersediaan data terutama data pasut dan data
pengukuran GNSS sebagai kontrol yang memadai dan karakteristik pergerakan yang
berbeda pada kedua lokasi tersebut. Pada stasiun pasut Semarang dipengaruhi oleh
pergerakan lokal yaitu land subsidence (Basuki, 2000; Yuwono, dkk., 2013),
4
sedangkan stasiun pasut Prigi dipengaruhi oleh pergerakan regional yaitu pergerakan
busur Sunda. Data pengamatan pasut dan satelit altimetri masing-masing digunakan
untuk menghitung kenaikan muka air laut (SLR) dan trend SLR. Perbedaan trend SLR
dari kedua data tersebut digunakan untuk mendeteksi fenomena pergerakan vertikal
tanah pada wilayah stasiun pasut yang dikaji. Hasil tersebut kemudian diverifikasi
menggunakan nilai pergerakan vertikal dari hasil pengolahan data GNSS di stasiun
pasut pengamatan yang sama.
I.1.1. Perumusan Masalah
Pergerakan vertikal di Indonesia dapat dideteksi dengan pengamatan GNSS
secara episodik maupun kontinyu. Namun, tidak semua wilayah dengan potensi
dinamika yang tinggi diamati dengan teknologi GNSS untuk pengamatan pergerakan
vertikal. Khusus untuk pengamatan pergerakan vertikal, selain karena permasalahan
distribusi pengukuran juga memiliki masalah pada ketelitiannya yang lebih rendah
dibandingkan ketelitian horizontal. Oleh karena itu, diperlukan metode alternatif untuk
mengestimasi pergerakan vertikal selain dari data pengamatan GNSS.
Saat ini terdapat pengamatan ketinggian muka air laut menggunakan satelit
altimetri dan pengamatan pasut yang dilakukan secara kontinyu sehingga tersedia data
periode panjang. Satelit altimetri mengukur ketinggian muka air laut terhadap
kerangka acuan referensi sehingga nilai tersebut tidak dipengaruhi oleh pergerakan
vertikal, sedangkan nilai ketinggian muka air laut dari data pasut dipengaruhi oleh
pergerakan vertikal karena sensor terpasang pada tanah. Kedua data tersebut dapat
dimanfaatkan untuk mengestimasi pergerakan vertikal yang terjadi. Namun, metode
penentuan pergerakan vertikal menggunakan kombinasi data pasut dan satelit altimetri
belum terbukti untuk wilayah stasiun pasut Semarang dan Prigi sehingga perlu
dilakukan penelitian terhadap nilai dan ketelitian pergerakan vertikalnya.
I.1.2. Pertanyaan Penelitian
Berdasarkan permasalahan yang telah diidentifikasi maka dapat dirumuskan
beberapa pertanyaan penelitian sebagai berikut:
1. Berapakah trend kenaikan muka air laut di perairan stasiun pengamatan pasut
Semarang dan Prigi dari data pengamatan pasut periode 1996 s.d 2015?
5
2. Berapakah trend kenaikan muka air laut di perairan stasiun pengamatan pasut
Semarang dan Prigi dari satelit altimetri periode 1996 s.d 2015?
3. Berapakah trend pergerakan vertikal tanah dari data pengamatan GNSS di
stasiun pasut periode tahun 2009, 2010, 2012 dan 2013?
4. Seberapa jauh kebenaran nilai dan pola pergerakan vertikal tanah di stasiun
pasut dari kombinasi data pengamatan pasut dan satelit altimetri terhadap
pergerakan vertikal dari data GNSS?
I.1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Data utama yang digunakan pada penelitian ini adalah data GDR
(Geophysical Data Record) satelit altimetri (Topex/Poseidon, Jason-1 dan
Jason-2), data pengamatan pasut, data pengukuran GNSS.
2. Nilai SSH (Sea Surface Height) dari data pengamatan satelit altimetri
diberi koreksi yang disesuaikan dengan data pengamatan pasut yaitu tanpa
diberikan koreksi pasut kutub (pole tide).
3. Koreksi pasut laut (ocean tide) yang diberikan pada nilai SSH satelit
altimeri menggunakan model pasut global FES2012.
4. Nilai SSH dari data multi-mission satelit altimetri diferensikan terhadap
geoid EGM96 untuk menghasilkan nilai SLA (Sea Level Anomaly).
5. Pergerakan vertikal tanah dari kombinasi data pasut dan satelit altimetri
diperoleh dari selisih trend SLR kedua data tersebut.
6. Nilai kecepatan pergerakan vertikal dari data GNSS digunakan sebagai
kontrol nilai pergerakan vertikal tanah dari kombinasi data pasut dan satelit
altimetri.
I.1.4. Keaslian Penelitian
Berbagai penelitian mengenai penentuan pergerakan vertikal sudah pernah
dilakukan seperti yang dijelaskan pada tinjauan pustaka. Penelitian-penelitian tersebut
dilakukan pada beberapa lokasi penelitian dengan metode serta kombinasi dan lama
data pengamatan yang berbeda-beda. Pada penelitian ini dilakukan kajian penentuan
6
pergerakan vertikal tanah menggunakan kombinasi data pasut dan satelit altimetri
dengan data selama 20 tahun pada stasiun pasut Semarang dan Prigi. Koreksi yang
diberikan pada nilai SSH satelit altimetri tidak menggunakan model pasut bawaan
satelit altimetri namun menggunakan model pasut FES2012. Nilai pergerakan vertikal
tanah dari kombinasi data pasut dan satelit altimetri dibandingkan dengan nilai
kecepatan pergerakan vertikal dari data GNSS pada lokasi stasiun pasut yang sama.
I.2.
Tujuan dan Manfaat
I.2.1. Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pergerakan vertikal
tanah menggunakan kombinasi data pengamatan pasut dan satelit altimetri dengan
kontrol data GNSS pada wilayah stasiun pasut Semarang dan Prigi.
Tujuan khusus dilakukannya penelitian ini adalah:
1. Menghitung trend kenaikan tinggi muka air laut dari data pengamatan pasut di
perairan stasiun pengamatan pasut Semarang dan Prigi periode 1996 s.d 2015.
2. Menghitung trend kenaikan tinggi muka air laut dari data satelit altimetri di
perairan stasiun pengamatan pasut Semarang dan Prigi periode 1996 s.d 2015.
3. Menghitung trend pergerakan vertikal tanah dari data pengamatan GNSS di
stasiun pasut tahun 2009, 2010, 2012 dan 2013.
4. Mengkaji kebenaran nilai dan pola pergerakan vertikal tanah di stasiun pasut
dari kombinasi data pengamatan pasut dan satelit altimetri terhadap pergerakan
vertikal dari data GNSS.
I.2.2. Manfaat Penelitian
Manfaat dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui pergerakan
vertikal yang terjadi di lokasi pengamatan pasang surut menggunakan kombinasi data
pengamatan pasut dan satelit altimetri. Informasi ini dapat digunakan untuk
monitoring pergerakan vertikal di lokasi lain di Indonesia yang tidak terpasang alat
pengamatan GNSS. Diketahuinya besar pergerakan vertikal, maka dapat digunakan
untuk antisipasi bencana agar mengurangi dampak yang ditimbulkan oleh bencana
7
tersebut. Kegiatan ini juga dapat menjadi sarana pemanfaatan data pasut dan satelit
altimetri yang sangat banyak, namun masih sedikit pemakaiannya di Indonesia untuk
kegiatan ilmiah.