perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i ANALISIS
advertisement
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ENERGI KUMULATIF GEMPA GUNUNGAPI MERAPI BERDASARKAN DATA REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) DAN PERBANDINGANNYA TERHADAP DATA SEISMIK PERIODE MEI-JUNI 2006 Disusun Oleh: FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH NIM M0206032 SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Fisika Pada Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Penetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user JULI 2010 i perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) dan Perbandingannya terhadap Data Seismik Periode Mei-Juni 2006 Oleh : Fajriyah Mawar Sholihah M0206032 Saya dengan ini menyatakan bahwa isi intelektual skripsi ini adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya, hingga saat ini skripsi ini tidak berisi materi yang telah dipublikasikan dan ditulis oleh orang lain, atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar di Universitas Sebelas Maret Surakarta maupun di lingkungan perguruan tinggi lainnya, kecuali yang telah dituliskan dalam daftar pustaka skripsi ini. Semua bantuan dari berbagai pihak baik fisik maupun psikis, telah saya cantumkan dalam bagian ucapan terimakasih skripsi ini. Surakarta, Juli 2010 Penulis Fajriyah Mawar Sholihah commit to user iii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id MOTTO ”Dan Dia-lah ALLOH (yang disembah), baik di langit maupun di bumi; Dia mengetahui apa yang kamu rahasiakan dan apa yang kamu lahirkan dan mengetahui (pula) apa yang kamu usahakan.” (Q.S. Al-An’am:3) KUPERSEMBAHKAN UNTUK : Bapak dan ibuku tercinta, Seseorang yang kusukai, Negaraku Indonesia. commit to user vi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ENERGI KUMULATIF GEMPA GUNUNGAPI MERAPI BERDASARKAN DATA REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) DAN PERBANDINGANNYA TERHADAP DATA SEISMIK PERIODE MEI-JUNI 2006 FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH Jurusan Fisika, Fakultas Mipa, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Gunungapi Merapi terletak pada koordinat : 7°32,5'LS - 110°26,5' BT dan secara administratif termasuk ke dalam provinsi Yogyakarta dan provinsi Jawa Tengah. Tulisan ini menjelaskan tentang penelitian terkait nilai energi kumulatif gempa gunungapi Merapi selama periode 8 Mei – 7 Juni 2006 berdasarkan data seismik analog maupun data digital. Penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data aktivitas gempa yang terekam selama gunungapi Merapi mengalami masa krisis di tahun 2006. Berdasarkan data – data tersebut dapat diketahui bahwa nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi gunungapi Merapi cenderung meningkat dengan diikutinya peningkatan aktivitas vulkanik menjelang erupsi 14 Juni 2006. Teknik Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) adalah metode sistematis elektronik dan komputer, yang menyediakan pengukuran berkelanjutan mengenai amplitudo seismik rata-rata absolut dari jumlah stasiun seismik tertentu yang diinginkan. Keterbatasan teknik ini adalah pada jumlah stasiun seismik yang tersedia untuk merekam, elektronik, dan perangkat keras komputer yang tersedia. Nilai koreksi energi kumulatif dari perbandingan data adalah sebesar 0,94098. Informasi spektral dari data digital menunjukkan terjadi peningkatan power spectral yang didominasi oleh frekuensi 1,3 Hz dan diduga merupakan rentetan gempa yang terjadi akibat distribusi tekanan magma (yang berada didalam) semakin bertambah sehingga intensitas terjadinya gempa LF (Low Frequency) sangat tinggi. Peningkatan pesat dalam jumlah kumulatif RSAM digunakan sebagai dasar untuk menerbitkan peringatan sebelum letusan gunungapi Merapi pada tanggal 14 Juni. Kata Kunci : Gempa vulkanik, RSAM, energi kumulatif, korelasi commit to user iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALYSIS of CUMULATIVE ENERGY at MERAPI VOLCANO BASE on REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) AND ITS CORRELATION with SEISMIC DATA in MAY-JUNE 2006 FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH Physics Departement, Scient Faculty, Sebelas Maret University ABSTRACT Merapi volcano is located in coordinates 7°32,5' S - 110°26,5' E in two provinces between Yogyakarta and Central of Java. Analysis of activities of Merapi volcano has been done about its cumulative energy in May 8 thru June of 7, 2006 using digital and seismic analog data. Analysis and experiment has been done by collecting the data of volcanic activity in the time of seismic crisis 2006. Data which used to determine the cumulative energy of Merapi volcano and show the increasing energy which follow the vulcanic activity eruptions on June of 14, 2006. The Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) technique is a systematic electronic and computer method that provides a continuous measurement of average absolute seismic amplitudes for any number of seismic stations desired. The limitation of this method are can not discriminate between types of volcanic earthquakes, teleseismic events, regional earthquakes, wind, and other noise. The correlation of the graphic from both data is 0,94098. And show the informations about its spectral power that dominated in frequency of 1.3 Hz and predicted that volcanic swarm caused the pressure of the magmatic and increasing the number of LF (Low Frequency) earthquake. However, owing to the rapid increase in cumulative RSAM counts, the data were used as a basis for issuing warnings before the eruptions on June 14. Keywords: volcanic earthquake, RSAM, cumulative energy, correlation. commit to user v perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Assalamu’alaykum Wr.Wb. Alhamdulillahirobbil’alamin. Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir (TA) yang berjudul ” Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) dan Perbandingannya Terhadap Data Seismik Periode MeiJuni 2006 “ ini dengan baik. Tugas Akhir (TA) ini menjadi salah satu persyaratan akademis untuk menyelesaikan jenjang perkuliahan program strata 1 (S-1) di Jurusan Fisika Universitas Sebelas Maret. Dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir (TA) ini, tentunya tidak terlepas dari adanya dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Drs. Harjana, M. Si, Ph. D selaku ketua jurusan Fisika FMIPA UNS. 2. Bapak Sorja Koesuma, S. Si, M. Si selaku pembimbing I di jurusan Fisika FMIPA UNS. 3. Bapak Ir. Agus Sampurno, selaku pembimbing II di BPPTK terima kasih atas bimbingannya. 4. Ibu Dra. Sri Sumarti, selaku kepala Seksi Merapi BPPTK Yogyakarta. 5. Bapak Ir. IGM Agung Nandaka, selaku kepala Seksi MTM BPPTK Yogyakarta. 6. Bapak Drs. Subandriyo, M. Si yang telah membantu dalam urusan birokrasi dan administrasi. 7. Segenap karyawan di BPPTK Yogyakarta. commit to user vii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 8. Bapak Subagyo dan Ibu Siti Indrawati tercinta, yang selalu memberi dukungan, doa, semangat dan kasih sayang yang tiada bertepi. Aku menyanyangi kalian selamanya. Dan aku berdoa selalu surga untuk kalian. 9. Fathoni, Mbak Iin dan Mas Agus dan saudara kembarku Melati atas semua inspirasi dan kerjasama yang indah. 10. Keluarga besar OGe jurusan Fisika FMIPA UNS Angkatan 2006 dan Koordinator Tingkat OGe, Mukhlis Herwin Mualif atas persahabatan dan kekeluaragaan yang menyenangkan. OGe AyE. 11. Mbak Dwi Lestiana, Herlina, Sari, dan Ryanti terima kasih atas kebersamaannya mPc. 12. Seorang teman yang selalu kuingati di memori, seorang yang bodoh dan kadang menyebalkan namun kusukai, aku tidak akan melupa. Dan aku bersyukur telah mengenalmu. Terima kasih atas percakapan dan segala bantuannya. 13. Kepada semua pihak yang telah membantu penulis baik dalam pelaksanaan Tugas Akhir maupun dalam penyusunan laporan Tugas Akhir yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Tiada gading yang tak retak dan penyusun menyadari bahwa laporan yang telah dibuat ini masih jauh dari sempurna. Penyusun menerima saran dan kritik mengenai laporan ini untuk menyempurnakan penyusunan laporan Tugas Akhir (TA) ini. Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir (TA) ini bermanfaat bagi semuanya, khususnya bagi penulis, instansi terkait dan bagi semua pembaca. Wassalamu’alaykum Wr.Wb. Surakarta, Juli 2010 Penyusun commit to user viii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman Lembar Judul................................................................................................ i Lembar Pengesahan ..................................................................................... ii Lembar Pernyataan Keaslian ....................................................................... iii Lembar Abstrak............................................................................................ iv Lembar Persembahan................................................................................... vi Kata Pengantar ............................................................................................. vii Daftar Isi ..................................................................................................... ix Daftar Gambar ............................................................................................. xi Daftar Tabel ................................................................................................. xiii Daftar Lampiran........................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN.......................................................................... 1 I.1 Latar Belakang Masalah ........................................................... 1 I.2 Perumusan Masalah.................................................................. 5 I.3 Tujuan Penelitian...................................................................... 5 I.4 Manfaat Penelitian.................................................................... 5 I.5 Sistematika Penulisan….……………………………….. 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................... 7 II.1 Sejarah Singkat Monitoring Gunungapi Merapi ..................... 7 II.2 Sensor Seismik……………………...………………………... 8 II.3 Jaringan Seismik Gunungapi Merapi ..............................…… 11 II.4 Seismik.................................................................................... 13 II.5 Jaringan Seismik Instrumentasi............................................... 13 II.6 Karakteristik dari Stasiun Seismograf..................................... 17 II.7 Klasifikasi Vulkanis Gempa Gunungapi Merapi .................... 21 II.8 Energi Gempa.......................................................................... 24 II.9 Real – time Seismic amplitude Meaurement (RSAM) ............. 27 BAB III METODOLOGI PNELITIAN................................................. commit to user III.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan ............................................ 32 ix 32 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id III.2 Peralatan Penelitian................................................................. 32 III.3 Bahan Penelitian................................................................... 32 a. Data Digital....................................................................... 33 b. Data Seismik..................................................................... 34 III.4 Prosedur dan Pengumpulan Data........................................... 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 44 IV.1 Hasil Penelitian...................................................................... 44 IV.2 Pembahasan ........................................................................... 46 1. Nilai Energi Kumulatif Gempa Berdasarkan Data Seismik dan Data Digital……………………………………..…. 46 2. Keterkaitan antara Parameter Gempa Magnitudo, Energi Total dan Energi Kumulatif Gempa Selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006) berdasar Data Digital (RSAM)………………..…….….. 55 3. Korelasi kedua Grafik dari Data Digital dan Seismik selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei – Juni 2006) berdasar Data Digital dan Seismik)…….…… 56 4. Informasi Spektral dari Data Digital selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006)….…….. 60 BAB V PENUTUP...................................................................................... 64 V.1 Kesimpulan .......................................................................... 64 V.2 Saran .................................................................................... 65 DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 66 commit to user x perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Gunungapi Gunung Merapi diambil dari Jrakah………….. Gambar 2. 1. Peta lokasi G. Merapi yang terletak di Jawa Tengah 2 (BPPTK)……………….…………………….……............. 7 Gambar 2. 2 (a) Prinsip Inersia dari seismometer.......................................... 9 Gambar 2. 2 (b) Prinsip sederhana dari Force Balanced Accelerometer (BCA) 10 Gambar 2. 5 14 Skema Seismograf RTS Gunung Merapi.......................... Gambar 2. 6(a) Peta stasiun-stasiun seismik Gunungapi Merapi................ 18 Gambar 2. 6(b) Peta distribusi instrument Gunungapi Merapi.................... Gambar 2. 7 20 Bentuk gelombang tipe-tipe Gunung Merapi hasil rekaman stasiun Pusunglondon (PUS) yang berjarak horizontal sekitar 1 Km dari kubah lava............................................... 21 Gambar 2. 9 ADC jenis DAQ PCI – MIO – 16E – 4................................. 31 Gambar 3 Grafik Data RSAM............................................................. 33 Gambar 3 (a) Diagram alir Penelitian....................................................... 34 Gambar 3 (b)1 Alur data dan kontrol dari setiap modul perangkat lunak dan perangkat keras............................................................... 36 Gambar 3(b)2 Alur informasi seismik yang disederhanakan menjadi RSAM..................................................................... 37 Gambar 3 (c) Memasukkan data komponen x dan y................................ Gambar 3 (d) plotting line + symbol……………………………………. 40 Gambar 3 (e) grafik Energi total Vs tanggal…………………………….. 40 Gambar 3 (f) Memasukkan nilai komponen x, y, dan z............................ 41 Gambar 3 (g) alur plotting grafik dari gabungan dua data energi............... 41 Gambar 3 (h) Hasil grafik gabungan data energi....................................... 42 Gambar 3 (i) Penentuan nilai korelasi.......................…………………… 42 Gambar 3 (j) Tampilan koefisien korelasinya...…………………………. 43 Gambar 4 (a) Grafik energi total gempa berdasarkan data digital……… 49 commit to user Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data digital…. 50 Gambar 4 (b) xi 39 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Gambar 4 (c) Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik……… 53 Gambar 4 (d) Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data seismik... 54 Gambar 4 (e) Grafik hubungan antara nilai magnitudo, energi total, dan energi kumulatif gempa berdasarkan data digital. …… 55 Gambar 4 (f) Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik dan digital………………………………………………… 56 Gambar 4 (g) Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi……… 57 Gambar 4 (h) Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data seismik dan digital………………………………….. 59 Gambar 4 (i) Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi Kumulatif…………………..………………….................. 59 Gambar 4 (j) Grafik seismisitas spektral gunungapi Merapi tanggal 8 Mei – 7 Juni 2006………...……………………. 62 commit to user xii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN................................................................................................ 69 Data Seismik ................................................................................................ 69 commit to user xiv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Lama penggunaan battere tiap-tiap stasiun............................. Tabel 2 Posisi stasiun ditentukan berdasarkan peta topografi 16 Gunungapi Merapi dan sekitarnya (Ratdomopurbo, 1991 : 6)........................................................... 20 Tabel 3 Tipe- tipe gempa gunungapi Merapi yang digunakan saat ini........................................................... 22 Tabel 4 Tingkat isyarat gunung berapi di Indonesia.............................. 25 Tabel 5 Posisi stasiun – stasiun analog di gunungapi Merapi................. 32 Tabel 6 Pengolahan data digital dengan menggunakan microsoft excel............................................................................ 43 Tabel 7 Hasil dari perhitungan data seismik dengan menggunakan microsoft excel............................................................................ 44 Tabel 8 Spektral dari data digital............................................................ commit to user xiii 60 1 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN I. 1. Latar Belakang Masalah Ilmu pengetahuan merupakan salah satu aspek penting dalam kehidupan manusia. Dengan adanya ilmu sains seperti ilmu fisika, maka hidup manusia menjadi lebih mudah. Peranan ilmu fisika sendiri telah banyak berkembang sebagai contohnya adalah ilmu Geofisika. Dalam ilmu Geofisika pembelajaran tentang bumi menjadi suatu hal yang pokok, terlebih lagi ketika berkaitan dengan pegetahuan tentang gempa vulkanik dan kegunungapian. Perkembangan ilmu geofisika ini semakin ditingkatkan mengingat besarnya dampak dari bencana gunungapi itu sendiri. Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi kegempaan yang tinggi, baik itu yang disebabkan oleh gempa tektonik akibat pergeseran lempeng tektonik, maupun gempa yang berasal kegiatan vulkanik. Salah satu pemicu gempa vulkanik di Indonesia adalah gempa akibat gunungapi Merapi. Gunungapi Merapi merupakan salah satu gunungapi termuda bertipe strato dengan kubah lava dalam kumpulan gunungapi di Pulau Jawa. Gunung tipe strato tersusun dari batuan, kemudian tipe letusannya berubah-ubah sehingga menghasilkan susunan yang berlapis-lapis dari beberapa jenis batuan. Pada gunung tipe ini terbentuk suatu kerucut besar (raksasa) yang kadang tidak beraturan karena letusan terjadi sudah beberapa ratus kali. Gunungapi Merapi ini terletak di zona subduksi, dimana Lempeng Indo-Australia terus bergerak di bawah Lempeng Eurasia. Gunungapi Merapi secara geografi terletak pada koordinat : 7°32,5'LS 110°26,5' BT secara administratif termasuk : Kab. Sleman, Prop. D. I. Yogyakarta, Kab. Magelang, Boyolali, Kab. Klaten, Propinsi Jawa Tengah. Dengan ketinggian 2986 m dari permukaan air laut (PVMBG, 2001). Gunungapi Merapi menunjukkan sejarah bentuk kerucut yang kompleks. commit to user Pembentukan gunungapi Merapi melalui 5 tahap, yaitu Pra Merapi (>400.000 1 perpustakaan.uns.ac.id 2 digilib.uns.ac.id tahun yang lalu), Merapi Tua berumur antara 400.000 sampai 6.700 tahun yang lalu, kemudian tahap ketiga adalah Merapi Menengah antara 6.700 – 2.200 tahun yang lalu, Merapi Muda 2.200 – 600 tahun yang lalu dan Merapi Sekarang sejak 600 tahun lalu (Berthommier, 1990). Aktivitas vulkanik pertama kali adalah Gunung Bibi yang memiliki ketinggian 2.025 m dari permukaan air laut. Gunung Bibi berada di lereng timur laut Gunung Merapi. Gunung Bibi memiliki lava yang bersifat “basaltic andesit”. Gambar 1. Gunung Merapi diambil dari Jrakah (Merapi, 2006) Gunung Turgo dan Gunung Plawangan dikenal sebagai Merapi Tua yang telah berumur antara 60.000 sampai 8.000 tahun serta mendominasi morfologi lereng selatan Gunungapi Merapi. Pada masa Merapi Pertengahan terjadi beberapa lelehan lava andesitik penyusun bukit Batulawang dan Gajahmungkur (di lereng utara Gunungapi Merapi). Aktivitas Merapi yang sekarang ini disebut “Merapi Baru” telah dimulai sekitar 2000 tahun yang lalu. Aktivitas Merapi terdiri dari aliran basalt dan andesit lava, awanpanas, letusan magmatik serta phreatomagmatik. Aktivitas Gunungapi Merapi berpusat di kubah lava. Dimana kawah Pasarbubar terbentuk kerucut puncak Merapi yang sekarang ini commit disebut to sebagai user Gunung Anyar. perpustakaan.uns.ac.id 3 digilib.uns.ac.id Merapi merupakan gunungapi paling populer di Indonesia maupun internasional. Merapi sering dijadikan objek pengamatan dan penelitian terkait penulisan ilmiah kegunungapian. ” Tipe Merapi” dijadikan model standar dalam penentuan jenis letusan yang terjadi pada gunungapi diseluruh dunia. Popularitas Merapi tidak lain karena letusannya. Gunungapi Merapi tersebut termasuk paling sering meletus dengan periode 2-7 tahun. Gunungapi Merapi menunjukkan karakter erupsi berupa pertumbuhan kubah lava secara efusif dan kadang – kadang disertai pembentukan lidah lava. Sebagian kubah lava yang secara gravitasi tidak stabil akan longsor sehingga menyebabkan terjadinya awanpanas yang disebut sebagai erupsi ”Tipe Merapi“. Awanpanas yang terjadi dikenal sebagai tipe Merapi telah dijadikan standar internasional. Istilah erupsi “Tipe Merapi” telah diterapkan untuk menyebut tipe erupsi di Gunung Unzen (Jepang) dan Colima (US). Letusan-letusan kecil terjadi tiap 2-3 tahun, dan yang lebih besar sekitar 10-15 tahun sekali. Letusan-letusan Merapi yang dampaknya besar antara lain di tahun 1006, 1786, 1822, 1872, dan 1930. Letusan besar pada tahun 1006 membuat seluruh bagian tengah Pulau Jawa diselubungi abu. Lestusan tersebut diduga menyebabkan kerajaan Mataram Kuno harus berpindah ke Provinsi Jawa Timur. Letusannya di tahun 1930 menghancurkan 13 desa dan menewaskan 1400 orang. Letusan pada November 1994 menyebabkan hembusan awan panas ke bawah hingga menjangkau beberapa desa dan memakan korban puluhan jiwa manusia. Letusan 19 Juli 1998 cukup besar namun mengarah ke atas sehingga tidak memakan korban jiwa. Catatan letusan yang terjadi pada tahun 2001-2003 berupa aktivitas tinggi yang berlangsung terus-menerus. Gunungapi Merapi mempunyai potensi bahaya. Bahaya ini dapat dibedakan menjadi bahaya primer dan bahaya sekunder. Bahaya primer ini timbul sebagai akibat langsung dari letusan yang meliputi awanpanas letusan, lemparan material letusan dan abu letusan, sedangkan bahaya sekunder merupakan bahaya yang secara tidak langsung disebabkan oleh letusan atau produk letusan diantaranya berupa lahar, kerusakan rumah dan tempat pemukiman. commit to user 4 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Mengingat begitu besarnya dampak yang ditimbulkan oleh letusan Gunungapi Merapi maka kecepatan informasi seismik sangatlah diperlukan. Saat terjadi krisis seismik gunungapi, informasi yang dicirikan seringnya tumpang tindih sehingga pengolahan datanya pun sulit untuk dilakukan secara tepat waktu. Gejala peningkatan aktivitas gunungapi Merapi mulai tampak sejak Juli 2005 yang ditandai dengan terjadinya rentetan gempa vulkanik ( volcanic swarm) dengan magnitude relatif besar. Pada tanggal 9 dan 10 Juli 2005 terjadi gempa vulkanik terasa yang bisa dirasakan oleh penduduk dalam radius 5 Km dari puncak. Fenomena ini menandai awal siklus aktivitas baru setelah mengalami istirahat lebih dari empat tahun sejak letusan terakhir 10 Februari 2001. (Subandriyo, 2005). Aktivitas gunungapi Merapi meningkat secara gradual sejak awal tahun 2006. Kemudian secara bertahap status aktivitasnya dinaikkan sesuai dengan perkembangan aktivitas dan resiko bahayanya. Pada tanggal 15 Maret 2006 status aktivitas dinaikkan menjadi WASPADA, tanggal 12 April 2006 menjadi SIAGA, dan pada tanggal 13 Mei 2006 dinaikkan menjadi AWAS. Pada tanggal 13 Juni 2006 sempat aktivitasnya diturunkan menjadi SIAGA, tetapi pada tanggal 14 Juni 2006 terjadi awanpanas besar melampaui batas perkiraan, sehingga status aktivitas dinaikkan kembali menjadi awanpanas khusus untuk sektor Kali Gendol, yang merupakan daerah ancaman awanpanas utama pada krisis erupsi gunungapi Merapi 2006. (Subandriyo, 2006). Kebanyakan dari event seismik termasuk di dalamnya aktivitas gunungapi sangatlah sulit untuk dapat terdeteksi dan terekam oleh jaringan pemantau. Namun ternyata beberapa event tersebut telah mampu menyebabkan pergerakan tanah sehingga dapat terdeteksi oleh jaringan Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) sebagai puncak-puncak amplitudo pada rata-rata waktu seismik. (Endo and Murray, 1991). RSAM (Real-time Seismic Amplitude Measurement) dengan ide dasar merata-ratakan sinyal seismik pada suatu waktu tertentu yang merepresentasikan energi getaran. Dengan RSAM ini mempermudah upaya monitoring gunungapi commit to user yang hubungannya adalah dengan mitigasi. Dengan demikian dapat digunakan 5 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id untuk mengetahui aktivitas gunung api (berkaitan dengan jumlah energi kumulatif yang dikeluarkan saat gunung mengalami masa krisis). Pemantauan gunungapi Merapi dapat dilakukan secara analog dan digital, berdasarkan data seismik dan data RSAM tersebut dapat dibandingkan nilai kalkulasi yang menunjukkan korelasi nilai energi saat terjadi krisis seismik di tahun 2006. Selain itu terdapat penjelasan spektral dari pengolahan data digital saat terjadi krisis gunungapi Merapi. I. 2. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah tersebut di atas, dibuat rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimanakah RSAM (Real-Time Seismic Amplitude Measurement) dapat menyediakan informasi kualitatif yang tepat saat terjadi krisis seismik gunungapi. 2. Bagaimanakah pengolahan data seismik untuk menentukan total energi kumulatif gempa. I. 3. Tujuan Penelitian Adapun untuk tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Menentukan nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi Gunung Merapi tahun 2006 berdasarkan data RSAM dan data Seismik periode bulan Mei - Juni 2006. 2. Menentukan nilai koreksi energi kumulatif dari perbandingan data RSAM dan Data Seismik gempa erupsi Gunung Merapi periode bulan Mei - Juni 2006. I. 4. Manfaat Penelitian Kegunaan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Didapatkan hubungan / korelasi grafik energi gempa baik dari RSAM maupun Data Seismik. commit to user 6 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Pengaruh kenaikan nilai energi kumulatif gempa sebagai indikasi peningkatan aktivitas gunungapi Merapi. I. 5. Sistematika Penulisan Penulisan laporan Tugas Akhir (TA) ini mengikuti sistematika penulisan sebagai berikut; BAB I . Pendahuluan Bab ini berisi latar belakang Tugas Akhir (TA), tujuan, manfaat pelaksanaan Tugas Akhir (TA), perumusan masalah, dan terdapat pula sistematika penulisan laporan. BAB II . Tinjauan Pustaka Bab ini berisi tentang beberapa teori yang mendukung proses pengolahan data gempa vulkanik dan keterangan-keterangan yang dapat mempermudah pengertian tentang beberapa istilah yang menyangkut gempa pada Gunungapi Merapi. Selain itu juga terdapat teori tentang RSAM (Real-Time Seismic Amplitude Measurement) yang bisa menyediakan informasi kualitatif saat terjadi krisis seismik gunungapi Merapi. BAB III. Metodologi Penelitian Dalam bab ini membahas tentang metode pengolahan data dan keterangan yang mendukung pengolahan data tersebut. BAB IV. Pembahasan Bab ini berisi tentang pembahasan hasil dan analisa dari Tugas Akhir (TA) yang disesuaikan berdasarkan tujuan dari penulisan Tugas Akhir (TA) ini. BAB V . Penutup Pada bab ini memuat beberapa kesimpulan dan saran dari seluruh uraian yang telah dibuat pada bab-bab sebelumnya. commit to user Tabel 1. Lama penggunaan battere tiap-tiap stasiun Lokasi Pusung L Babadan Plawangan Maron Seismograf RTS-PTS6 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3 Seismometer L4C 1Hz V L4C 1Hz V L4C 1Hz V L4C 1Hz V L4C L4C 1Hz V L4C 1Hz H Deles Selo 1Hz V L4C 1Hz H AMP/ Gain AS110-72 AS110-72 AS110-72 AS110-72 AS110-72 AS110-72 1700 Hz 2040 Hz 2380 Hz 2720 Hz 3060 Hz 167.7555- 167.500 165.809 164.500 164.0093 163.6054 167.500 4/ 3 bulan + solar 2/1 bulan 1/ 20 hari 2/ 35 hari 2/ 35 hari 1/3bulan AS110-72 AS110-72 Frekuensi VCO- 1360 Hz DCR 2040 Hz 2720 Hz Frekuensi VHFMHz Battery Jumlah/ lama solar + Tabel 3. Tipe-tipe gempa Gunung Merapi yang digunakan sampai saat ini. Tipe Ciri Frekuansi Keterangan Versi Versi Shimozoru Minakami Volcano tektonik hiposenter > Tidak Tipe A 2,5 km dari puncak tercatat Volcano tektonik hiposenter > Tipe B Dominan (Hz) VTA VTB Gelombang P dan S nampak jelas Gelombang P nampak jelaas, Gelombang 5–8 5–8 S tidak MP Tipe A dangkal 1,5 km dari puncak Kurang impulsive daripada VT, dengan 3–4 amplitudo yang sama akan lebih panjang, Terkait dengan pertumbuhan kubah lava Type 4 – many phase peluruhan amplitude cepat terhadap jarak stasiun LF Frekuensi rendah monokromatis seragam 1–2 Tipe B Tipe B Hanya teramati aktivitas 1990 Tidak Kombinasi tipe – 1992 Terekam B diikuti tipe A di semua stasiun, durasi pendek LHF LF yang diikuti VTB Tremor Seperti LF dengan durasi panjang 1–2 Guguran Durasi panjang 60 – 180 s 1 – 20 Tremor Berhubungan dengan kubah Tipe 5, lava tipe 1,tipe 2 7 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id BAB II TINJAUAN PUSTAKA II. 1 Sejarah Singkat Monitoring Gunungapi Merapi Gunungapi Merapi secara administratif terletak di antara empat kabupaten yaitu Kab. Magelang di sektor Barat, Kab. Boyolali di sektor Utara dan Timur, Kab. Klaten di sektor Tenggara dan Kotamadya Yogyakarta di sektor Selatan, adapun secara geografis berada di koordinat 7°32’30”S dan 110°26’30”E. Berdasarkan tataan tektoniknya, gunung ini terletak di zona subduksi, dimana Lempeng Indo-Australia menunjam di bawah Lempeng Eurasia yang mengontrol vulkanisme di Sumatera, Jawa, Bali dan Nusa Tenggara. G. Merapi muncul di bagian selatan dari kelurusan dari jajaran gunungapi di Jawa Tengah mulai dari utara ke selatan yaitu Ungaran-Telomoyo-Merbabu-Merapi dengan arah N165°E. Kelurusan ini merupakan sebuah patahan yang berhubungan dengan retakan akibat aktivitas tektonik yang mendahului vulkanisme di Jawa Tengah. Aktivitas vulkanisme ini bergeser dari arah utara ke selatan, dimana G. Merapi muncul paling muda. Pro go 0 150 km commit toterletak user di Jawa Tengah (PVMBG, 2000) Gambar 2. 1. Peta lokasi G. Merapi yang 7 8 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sebelum tahun 1920-an Indonesia belum serius mengintensifkan penelitian-penelitian terhadap gunungapi. Baru pada tahun 1982 Direktorat Vulkanologi bekerjasama dengan USGS (United States Geologycal Survey) telah memasang suatu jaringan seismik dengan Sistem Telemetri Radio (RTS). Dengan jaringan ini segala aktivitas letusan tahun 1984 sampai sekarang dapat diketahui dengan mudah. (Ratdomopurbo, 2000 ). II. 2 Sensor Seismik Dalam pemonitoringan gunungapi Merapi, BPPTK menggunakan banyak cara seperti pemantauan seismik, visual, dan geokimia. Untuk pemantauan seismik menggunakan seperangkat seismograf. Seismograf merupakan alat pencatat gempa yang pada dasarnya berfungsi untuk mencatat getaran gelombang gempa bumi. Pada prinsipnya seismograf merupakan alat yang peka terhadap getaran maka segala jenis getaran akan terekam. Hasil rekaman seismograf disebut seismogram. Sensor seismik merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur pergerakan tanah ketika terjadi suatu guncangan/ getaran. Berdasarkan gerakan ini maka dapat dianalisa variabel-variabel fisikanya. Misalnya adalah variabel kinetiknya : perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Tidaklah mudah untuk mengukur pergerakan tanah dengan menggunakan sensor seismik (seismograf), kesulitan ini dapat diakibatkan karena; 1. Pengukuran dilakukan dengan obyek yang bergerak, di samping itu sensor juga bergerak terhadap tanah. Berdasarkan prisip inersia, maka dapat dianalisa percepatan tanah yang terjadi. Sedangkan nilai kecepatan dan perpindahan hanya dapat diperkirakan saja. 2. Amplitude dan frekuensinya memiliki rentang yang sangat lebar. commit to user 9 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Berikut ini adalah gambar seismometer sederhana, Measure of mass displacement spring mass damping Gambar 2. 2(a) Prinsip inersia dari seismometer (Instrumentation in Earthquake Seismology, 2002) Pada prinsipnya jika bumi bergetar, maka semua benda yang ada di atas bumi akan turut bergetar, sehingga jika pada suatu daerah akan dilakukan observasi terhadap gerak-gerak bumi maka tempat observasi tersebut harus diam (nisbi ) letaknya terhadap tempat di sekelilingnya. Berdasarkan atas pengertian inilah alat seismograf yang akan mencatat getaran gempa mempunyai suatu bagian yang disebut ”massa stasioner” (massa diam) artinya meskipun tempat disekelilingnya bergetar maka bagian ini akan tetap diam. Gerak relatif dari massa terhadap tanah kemudian disebut sebagai fungsi gerak tanah yang dicerminkan oleh resonansi yang dihasilkan oleh gerak pegas, sehingga frekuensi resonansinya dirumuskan sebagai; fo = 1 2p k m Dimana; k = konstantan pegas m = massa benda commit to user (1) 10 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sekarang ini sensor mekanik hanya dibuat berdasarkan frekuensi resonansi sekitar 1.0 Hz (short period sensor). Sensor dapat mengukur frekuensi yang lebih rendah didasarkan pada Force Balanced Accelerometer (BCA). spring Force coil Displacement tranducer mass R Volt out ~ acceleration C Gambar 2. 2(b) Prinsip sederhana dari Force Balanced Accelerometer (BCA) (Instrumentation in Earthquake Seismology, 2002) Force Balanced Accelerometer (BCA) mempunyai feedback coil yang dapat memberikan gaya yang sama serta berlawanan dengan gaya inersia terhadap percepatan yang akan diukur. Di dalam tranducer sendiri terdapat capasitor (C). Agar alat atau massa menjadi lebih stabil lagi maka terdapat suatu pegas yang berfungsi sebagai peredam (dumping). Getaran yang terjadi pada tanah dicatat sebagai suatu pergeseran relatif dari suatu titik (strain). Akibat pergeseran tanah yang ada maka timbul getaran dan getaran ini diubah menjadi pulsa listrik dengan adanya lilitan kawat. Lilitan kawat bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik. Pencatatan datanya dapat terjadi secara digital maupun analog. Kertas pencatatannya dengan menggunakan kertas foto atau dengan kertas biasa. Getaran menyebabkan perubahan fluks magnenik. Ketika terjadi perubahan medan magnetik maka akan dapat diketahui nilai distribusi arus yang mengalir di dalamnya (hukum Ampere dalam bentuk diferensial). commit to user 11 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Curl B = µo j (1a) (Dasar-dasar Fisika Universitas,1994) Dimana, B = medan magnetik (Tesla) µo = permeabilitas magnetic j = rapat arus kemudian fluks dari kerapatan arus dapat dinyatakan sebagi arus listrik. Dengan adanya faktor nilai hambatan (Ohm) maka dapat ditentukan keluaran seismometer yang berupa nilai voltase / tegangan keluaran. Hukum Ohm; V=IR (1b) (Dasar-dasar Fisika Universitas,1994) Dimana, V = tegangan (Volt) R = hambatan (ohm) I = arus listrik (A) III. 3 Jaringan Seismik Gunungapi Merapi Monitoring gunungapi Merapi dilakukan dengan memantau melalui stasiun-stasiun yang tersebar di sekitar gunungapi Merapi. Sampai saat ini terdapat empat stasiun seismograf di Merapi, yaitu: di bukit Pusonglondon (PUS) ketinggian 2.625 m di atas permukaan laut (dpl), bukit plawangan (PLA) pada 1.276 m dpl, Deles (DEL) pada 1.487 m dpl dan di Klatakan (KLA) pada 1.918 m dpl. Stasiun-stasiun tadi tetap dipertahankan jumlahnya sebanyak empat buah yaitu syarat minimal untuk perhitungan pusat gempa (hiposenter). Sebelumnya terdapat stasiun di Gemer (GEM), di lereng barat pada ketinggian 1.318 m dpl, yang hilang karena terlanda awanpanas pada saat letusan bulan Juli 1998. Seluruh data dari semua stasiun seismograf dipancarkan ke Yogyakarta commit to user dan dicatat dalam kertas seismogram maupun dalam komputer. Sistem seismograf 12 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id yang ada di gunung Merapi di bedakan menjadi dua yaitu unit lapangan dan unit penerima. Unit lapangan terdiri dari semua peralatan yang dipasang di lapangan yang terdiri dari sensor, amplifier, VCO dan pemancar. Sensor seismograf (seismometer atau geophone) merupakan inti dari seismograf. Seismometer yang dipakai dari tipe elektromagnetik, sensor kecepatan, dengan massa 1 kilogram dan frekuensi 1 Hz. Setiap 1 mm/ detik nilai out put dari seismometer diatur sebesar 50 miliVolt, sebagai contoh apabila terdapat kecepatan gerak tanah sebesar 1 mm/s pada kabel keluaran akan terukur tegangan sebesar 50 mV. Besarnya tegangan keluaran tergantung dari gerak tanah. Karena pada umumnya getaran tanah sangat kecil, maka tegangan keluaran seismometer diperkuat dengan amplifier. Di gunungapi Merapi digunakan penguatan sinyal sebesar 72 dB (desibel), dengan kata lain penguatan sinyalnya mencapai 2000 x nilai sinyal awal. Sinyal yang telah diperkuat dimasukkan dalam VCO (pengubah tegangan ke frekuensi suara) sebelum dipancarkan dengan gelombang Very high Frequency (VHF) ke Yogyakarta. Pancaran menggunakan daya yang cukup rendah sekitar 100 miliWatt. Walaupun daya cukup rendah, karena jalur transmisi radio dari Merapi ke Yogyakarta terbuka maka tidak ada hambatan dalam pengiriman datanya. Transmisi data menggunakan transmisi analog, yang berarti bahwa transmitter beropersi secara terus menerus memancarkan gelombang radio yang membawa sinyal seismik. Unit penerima dari seismograf terdiri dari radio penerima, demodulator dan rekorder. Dengan radio penerima, sinyal dari seismometer di lapangan dapat diterima rekorder. Dengan radio penerima, sinyal dari seismometer di lapangan dapat diterima berupa sinyal analog dan kemudian dengan demodulator sinyal tersebut dipisahkan dari sinyal pembawanya (carier) sehingga kemudian dapat dicatat dalam kertas seismogram, sinyal dari seismometer di lapangan juga dicatat dengan komputer PC lain dengan pencatatan menggunakan kertas seismogram. Peranan pos pengamatan sangat diperlukan dalam mitigasi bencana letusan. Oleh karena itu pemantauan seismik dari pos diperlukan sehingga pengamat dapat setiap saat mengetahui kondisi aktivitas Merapi. commit to user 13 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id II. 4 Seismik Pemantauan seismik Gunungapi Merapi dimulai pada tahun 1924 dengan adanya seismograf mekanik Wiechert yang dipasang di lereng Barat sekitar 9 km dari puncak untuk mengetahui peningkatan aktivitas menjelang erupsi Nopember 1930. Seismograf elektromagnetik mulai digunakan pada tahun 1969 yaitu menggunakan seismograf Hosaka yang menggunakan kabel agar dapat diletakkan di tempat-tempat yang lebih representatif. Pada tahun 1982 terbentuk sebuah jaringan seismograf yang mengelilingi tubuh gunung yang terdiri atas tujuh stasiun sensor periode pendek. Sensor yang digunakan adalah produk dari Mark Product tipe L4C dengan faktor redam 0,8 dan konstanta tranduksi 50 mV/mm/s. Stasiun sensor menggunakan daya batere dengan pengisian solar panel. Sinyal dikirim ke BPPTK Yogjakarta dengan telemetri radio VHF. Di BPPTK sinyal ini kemudian direkam pada kertas seismogram rekorder VR-68 produk Sprengnether, dan juga disimpan dalam data digital menggunakan digitizer Guralp DM24 dengan laju cuplik 100 Hz. Seismogram kertas dianalisa secara rutin setiap harinya untuk mengetahui jumlah kegempaan, dan parameter-parameter gempanya sedangkan lokasi gempa dihitung dengan menggunakan sinyal digital untuk kemudahan pembacaan waktu. (MERAPI, 2009). II. 5 Jaringan Seismik (instrumentasi) Jaringan seismik gunung Merapi yang terdiri dari 6 stasiun seismograf yaitu Telemetri SPRENGNETHER, menggunakan frekuensi VHF dengan daya pancar sekitar 100 mWatt. Geophone yang digunakan adalah tipe L4C MarkProduct. Untuk pencatatan dilakukan di Yogyakarta yang berjarak sekitar 25-30 Km dari jaringan seismik Merapi. Pencatatan menggunakan recorder drum VR-65 dengan kecepatan putar drum (kecepatan rekam) sebesar 120 mm/menit. Oleh karena kondisi lokal seismograf yang tidak sama maka beberapa seismograf mempunyai pembesaran elektronis yang berbeda. Termasuk di dalamnya tiga stasiun seismik dengan sistem Telemetri digital yang terletak di Juranggrawah, Pasar Bubar dan Labuhan. to user Broadband (merupakan jenis Di stasiun Labuhan digunakancommit seismometer 14 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id seismograf yang bekerja pada bentangan frekuensi 0,0001 Hz – 1,0 Hz) merk Streckeisen tipe STS2, sedangkan dua lainnya digunakan seismometer periode pendek produk Mark tipe L43D. Akuisisi dan layout data seismik digital serta kuantifikasi sinyal gempa seperti RSAM dan SSAM menggunakan sistem Earthworm dan Swarm. T T AMP S R VCO Unit lapangan DCR VR Base stasion Gambar 2. 5. Skema Seismograf RTS Gunungapi Merapi (Ratdomopurbo, 1999) Keterangan : S = Seismometer AMP = Amplifier seismometer (AS- 110, Sprengnether) VCO = Pengubah tegangan ke frekuensi (TC-10, Sprengnether) T/R = Pemancar / penerima gelombang VHF (T.F/R.F, Monitron Corp.) DCR = Pengubah frekuensi ke tegangan (TC-20, Sprengnether) TS = Sistem pewaktuan (TS-250, Sprengnether) Vr = Perekam Analog (Kertas seismogram; VR-65, Sprengnether) Sinyal seismik sebagai getaran tanah, oleh seismometer diubah menjadi sinyal tegangan pada kutub-kutub koil seismometer. Seismometer L4C seperti juga sensor seismik elektromagnetik lainnya merupakan sensor kecepatan, dalam arti bahwa out put dari seismometer berbanding langsung dengan kecepatan gerak tanah (bukan amplitudo gerak tanah). Dengan demikian hubungan antara out put seismometer dan amplitudo gerak tanah adalah fungsi frekuensi getaran tanah. commit to user perpustakaan.uns.ac.id 15 digilib.uns.ac.id Out put seimometer L4C yang dipakai dimodifikasi menurut standar USGS sebesar 50 mv/mm/s berarti jika terdapat kecepatan gerak tanah sebesar 1 mm/detik maka out put seismometer akan sebesar 50 mV. Sinyal seismometer ini disuapkan pada amplifier seismometer AS-110 yang mempunyai perbesaran 72 dB. Melalui proses modulasi pada VCO TC-10 (5V/125Hz) sinyal diubah ke frekuensi suara dalam jangkauan 1000 sampai 3100 Hz. Frekuensi tersebut dipancarkan melalui transmitter dalam frekuensi VHF (160-170 MHz) dan diterima di kantor Yogyakarta. Dengan diskriminator TC-20, sinyal frekuensi yang diterima dubah kembali menjadi sinyal tegangan lagi. Gabungan VCO, transmitter, receiver, dan diskriminator memperkecil sinyal dari amplifier seismometer AS-110 sebesar 1/5x. Out put dari diskiminator kemudian disuapkan ke VR-65 yang merupakan sistem pencatat seismogram dan amplifier galvanometer. VR-65 mempunyai sensitivitas yang diatur sebesar 50 mV/mm dan putaran seismogram sebesar 120 mm/menit (dapat diubah). Tanda waktu diperoleh dari sistem pewaktuan TS-250 dengan tanda menit (durasi 1 menit) dan tanda jam (durasi 2 detik). Untuk kaliberasi jam dipakai sinyal waktu WWVT (radio broadcasting receiver) pada gelombang 10 atau 15 MHz. Selain alat-alat yang dioperasikan, masih terdapat alat-alat cadangan seperti PTS3, PTS6, VCO, diskriminator. Untuk bagian yang tidak mempunyai cadangan (dari data tahun 1987) yaitu transmitter dan receiver. Dengan memakai sistem telemetri maka ketepatan waktu pada masing-masing seismogram bukan merupakan masalah lagi. Pengujian peralatan seismik dilakukan untuk menjaga perekaman data seismik dengan baik. Dalam pengoperasian di lapangan menggunakan battery/ accu jenis 65AHMF. Jika menggunakan battery lama penggunaan tiap-tiap stasiun tidak sama (lihat tabel 1). Dalam tabel ini juga terdapat daftar alat-alat seismograf telemetri di BPPTK sampai tahun 1987. Untuk model Babadan, Plawangan, dan Selo penggantian battery, dilakukan oleh petugas yang ada di pos-pos lokasi tersebut sedang untuk lokasi lainnya dikerjakan oleh petugas dari kantor BPPTK Yogyakarta. Penggantian battery bersamaan dengan dilakukannya kliberasi. commit to user (Ratdomopurbo, 2000). 16 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id commit to user 17 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id II. 6 Karakteristik dari stasiun seismograf Sebagian besar stasiun seismik terletak di tanah yang cukup tebal, kecuali untuk stasiun Deles yang dipasang pada sebuah aliran lava. Terlihat bahwa frekuensi VCO-DCR di stasiun Deles lebih besar dibandingkan stasiun lainnya. Staiun Plawangan yang terletak diatas bukit Plawangan 6 Km arah selatan dari gunung Merapi yang strukturnya berupa lapisan basalt. Salah satu dari keistimewaan stasiun ini adalah ia memiliki amplikasi tanah hampir dua kali lebih besar dibanding stasiun yang lain. Untuk menghitung besarnya amplikasi tanah dapat diukur menggunakan data teleseismik. Ada dua faktor yang mempengaruhi amplitudo yang teramati dalam seismograf yaitu instrumen dan amplikasi dari tanah: Ao = Ar x G x Cg x Ci (2) Dimana, Ao = amplitudo yang terbaca pada seismograf Ar = amplitudo yang sebenarnya G = nilai gain dari seismograf Cg = faktor amplikasi tanah Ci = faktor kalibrasi instrumen Ci merupakan koreksi terhadap perbesaran elektronik, yang menyatakan besarnya penyimpangan perbesaran instrumen dari perbesaran referensi. Faktor Ci ini dihitung menggunakan generator portabel dengan frekuensi sinusoidal sebesar 5 Hz. Untuk mengkalibrasi stasiun dengan cara menyuapkan gelombang sinus 5 Hz amplitudo 250 µVpp pada input amplifier seismometer, kemudian membaca simpangan pada seismograf. Untuk kalibrasi di lapangan dipakai signal sebesar 250 µVpp ( 4 mm pada seismogram ), sedang untuk kalibrasi VR-65 dipakai signal sebesar 250 mVpp ( 5 mm pada seismogram VR-65 50 mV/mm ). Jika semua berfungsi baik amplitudo dari gelombang sinusoidal terukur dari 2 mm, 4 to user mm, puncak ke puncak dan faktorcommit akan sama dengan 1. perpustakaan.uns.ac.id 18 digilib.uns.ac.id Jadi semua faktor yang diperoleh dari instrumen, maka amplitudo sebuah gempa jauh di sebuah stasiun dengan stasiun yang lain adalah rasio Gt, seperti yang telah diketahui nilai G dan faktor kalibrasi Ci bisa dihitung maka besarnya nilai CG dapat dihitung untuk setiap stasiun. Gt = G x Cg x Ci (3) Ao = Ar x Gt (4) Gambar 2.6(a) Peta stasiun-stasiun seismik Gunung Merapi. Stasiun transmisi analog ditandai dengan simbol silang, sedangkan stasiun transmisi digital ditandai dengan simbol lingkaran. Tampak juga pos-pos pengamatan (MERAPI, 2009). Pos pengamatan: 1. Pos Pengamatan Kaliurang (sisi selatan, 864 m dpl). Jarak dari puncak 6,0 km Posisi geografi 7o36,05’ LS & 110o25,48’ BT. Instrumen seismograf 1 komponen. Pengamat Gunungapi 3 (tiga) orang. 2. Pos Pengamatan Babadan, Kabupaten Magelang, Jawa Tengah Posisi geografi 7o31,57’ LS & 110o24,63’ BT. Instrumen seismograf 1 komponen, EDM, Infrasonic. commit Pengamat to user Gunungapi 3 (tiga) orang. 19 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3. Pos Pengamatan Krinjing (sisi barat daya), jarak dari puncak 6 km. Desa Krinjing, Kab. Magelang, Jawa Tengah . Pos ini cadangan apabila Pos PGA Babadan terancam bahaya, tidak ada Pengamat Gunungapi, tidak ada instrumen. 4. Pos Pengamatan Jrakah (sisi barat laut, 1.335 m dpl). Desa Jrakah, Kab. Boyolali. Posisi geografi 7o29,83’ LS & 110o27,29’ BT. Instrumen seismograf 1 komponen. Pengamat Gunungapi 3 (tiga) orang. Pos Pengamatan Selo (sisi utara, 1.760 m dpl). Desa Selo, Kabupaten Boyolali, Jawa Tengah . Posisi geografi 7o29,94’ LS & 110o27,43’ BT. Instrumen seismograf 1 komponen. Pengamat Gunungapi 2 (dua) orang. Jaringan seismik gunungapi Merapi bagi gempa-gempa jauh (teleseismik) dianggap sebagai suatu titik karena Ci dan G diketahui maka Cg (yaitu ukuran berapa besar lokasi seismograf meredam / menguatkan sinyal seismik) untuk tiaptiap stasiun seismograf dapat dihitung dengan mengamati besarnya amplitudo terbaca untuk gempa-gempa teleseismik. Tanpa memperhatikan perbesaran instrumen, ”ratio” perbesaran total (Rg), yaitu perbandingan besar Gt pada stasiun satu dan lainnya, dihitung dari perbandingan antara amplitudo gempa teleseismik terbaca pada setiap stasiun seismograf dibagi dengan amplitudo terbaca rata-rata. Ratio (Rg) ini dapat dipakai untuk melihat perbandingan perbesaran pada masing-masing stasiun seismograf. Contoh untuk melihat besar Rg, Cg dan posisi seismograf masing-masing stasiun. Pada stasiun Plawangan untuk harga (Cg=2.3), cukup besar dibandingkan stasiun yang lainnya. Penyebabnya karena stasiun Plawangan terletak di bukit Plawangan yang dimana di bukit itu diduga berpengaruh menguatkan sinyal terhadap gempa-gempa yang sampai di Plawangan (amplifying effect). Dengan adanya amplifying effect ini maka jika ada gempa tektonik terasa di Plawangan belum tentu terasa di tempat lain dan sekitarnya. commit to user 20 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2. 6 (b) Peta distribusi instrument Gunungapi Merapi (Ratdomopurbo, 2000:195). Tabel 2. Posisi stasiun ditentukan berdasarkanpeta topografi Gunung Merapi dan sekitarnya, (Ratdomopurbo, 2000) Stasiun Seismograf Rg Cg Posisi terhadap Puncak Jarak Datar (m) Azimuth Elevasi (m) Pusunglondon 1.04 0.87 0.89 75.6 o 2625 Deles 0.77 0.13 2.98 142.2o 1487 Plawangan 2.58 2.3 5.06 198o 1296 Klathakan 0.97 0.82 1.69 301.8o 1918 Stasiun DEL mempunyai faktor penguatan tanah (Cg) kecil maka perbesaran instrument seismografnya sendiri diperbesar 5 kali dari perbesaran commit to user 21 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id seismograf lainnya (referensi). Untuk menghitung magnitude dan energi gempa digunakan stasiun DEL, pengambilan referensi didasarkan lokasi DEL karena: (a) Mempunyai tingkat gangguan (background noise level) sangat rendah karena terletak pada lava flow. (b) Jaringan seismik Gunung Merapi letaknya tidak terlalu jauh atau pun dekat dengan puncak sehingga gempa dangkal/dalam, kurang lebih diperlakukan sama (Ratdomopurbo, 2000). II.7 Klasifikasi Gempa Vulkanis Gunungapi Merapi Berdasarkan data sinyal gempa dari jaringan stasiun seismik telemetri yang dipasang pada tahun 1982 yang diikuti dengan kejadian erupsi pada Juni 1984, diusulkan klasifikasi baru yang sampai sekarang masih digunakan dalam penentuan aktivitas Gunungapi Merapi. Berikut adalah rangkuman tentang tipetipe gempa vulkanis Gunungapi Merapi (tabel 3), dan contoh bentuk gelombangnya dalam seismogram digital (Gambar 2. 7). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Time (s) Gambar 2. 7. Bentuk gelombang tipe-tipe Gunungapi Merapi hasil rekaman stasiun Pusunglondon (PUS) yang berjarak horisontal sekitar 1 Km dari kubah lava (Ratdomopurbo, 2000) commit to user 22 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id commit to user 23 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Direktorat Vulkanologi menggunakan klasifikasi gempa vulkanik Minakami yang sudah dimodifikasi dengan penemuan-penemuan baru, gempagempa tersebut antara lain : 1. Gempa Vulkanik Type A (HF- deep) Adalah gempa vulkanik yang mempunyai kedalaman lebih dari 2 km di bawah puncak gunung. Frekuensi dominan yang diamati seismogram kertas berkisar antara 5 – 8 Hz. Awalan dari gempa yang tajam dan jelas ini dibedakan dengan gempa lainnya adanya phase P dan S yang jelas. 2. Gempa vulkanik type B (HF – shallow) Adalah gempa vulkanik frekuensi tinggi dengan kedalaman kurang dari dua Km di bawah kawah. Bentuk mirip dengan type A, hanya phase P dan S tidak dapat dibedakan. Stasiun Pusunglondon (PUS) paling dekat dengan puncak, pencatat gempa ini dengan amplitudo paling besar. 3. Gempa fase banyak (Multiphase) Fase banyak dikemukakan oleh “Shimozuru” 1969 untuk menyebutkan gempa-gempa yang terjadi selama pertumbuhan kubah lava. Frekuensi antara 1.5 Hz. Dan digunakan sejak 1989, yang sebelumnya belum pernah terjadi. 4. Gempa frekuensi rendah (LF) Adalah gempa frekuensi rendah yang bersumber dangkal, amplitudo yang tercatat paling besar di stasiun PUS. Frekuensi antara 1.5 Hz. Dan digunakan sejak 1989, yang sebelumnya belum pernah terjadi. 5. Gempa LHF Gempa ini terdiri atas dua bagian, yang pertama berfrekuensi rendah dan yang beberapa titik kemudian disusul dengan bagian kedua yang berfrekuensi tinggi. 6. Tremor Tremor Gunung Merapi mempunyai frekuensi 1 – 2 Hz. Durasi bervarasi dari orde beberapa menit sampai beberapa jam. Sehingga hanya dengan menggunakan seismograf yang perbesarannya mencukupi akan dapat mencatat. commit to user 24 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id II. 8 Energi Gempa Energi merupakan ukuran besar gempa. Dalam menghitung besaran tersebut banyak peneliti yang menggunakan persamaan yang bermacam-macam. Hal ini dapat saja terjadi karena kelakuan tiap-tiap gunung berbeda-beda. Persamaan dasar skala Ritchter: M = MA = log A – log Ao (5) Dimana: A = Amplitudo pada seismogram berdasar seismograf “Wood-Anderson” (gain 2800x) Ao = Amplitudo minimum pada seismogram “Wood-Anderson”, besarnya tergantung jarak pusat gempa. (Ritchter, 2000) Penerapan rumus Ritchter pada seismogram lain harus dilakukan perhitungan amplitude dari amplitude seismogram yang digunakan diubah ke amplitude ekivalen “Wood-Anderson”. Untuk melakukan perhitungan magnitude bisa digunakan monogram Ritchter atau dihitung dengan konstanta Ao yang sudah diketahui dari alat. Energi gempa merupakan jumlah energi dari gempa VA, VB dan MP dalam dimensi erg. Untuk sismogram RTS, amplitudo ekivalen “WoodAnderson” dengan persaman : Ar = amplitude terkoreksi = (2800 / I x Ck x Cg) x (A/2) (6) (Koyanagi – Kojima, 1984) Dimana, A = amplitudo peak to peak pada seismogram RTS Ck = faktor kaliberasi, jika input amplifier seismometer AS-110 sebesar 250 uVpp 5 Hz dan pada seismogram terbaca simpangan sebesar Ax, instrument pada 72 dB, 5 fullscale, Vr-65 5o mV/mm maka Ck = Ax/4. Cg = faktor penguatan tanah masing-masing stasiun ditentukan berdasarkan commit to user gempa teleseismik. 25 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id I = perbesaran seismograf, sebagai fungsi frekeunsi. Sampai tahun 1987 harga I = 53400 untuk frekuensi 15 Hz, jika frequensi di bawah 15 Hz maka perbesaran akan lebih kecil. Persamaan dalam menghitung Magnitude (M) dari data gempa (durasi, F – P) yang digunakan yaitu; M = 3,33 log (F - P) - 3,92 (7) Untuk perhitungan energi didasarkan pada Persamaan Guttenberg – Ritchter yaitu: Log E = 11,8 + 1,5 M (8) Mengetahui frekuensi gempa selain untuk menentukan amplitudo terkoreksi juga bisa digunakan dalam mempelajari sifat – sifat serapan frekuensi gelombang seismik yang melalui batuan gunung Merapi. Seperti diketahui bahwa bahwa batuan merupakan fiter lintas frekuensi rendah ( low pass filter) maka semakin jauh dari sumber gempa, frekuensi yang tercatat akan semakin rendah. Sedangkan daya serap frekuensi tergantung pada jenis batuannya. Tabel 4. Tingkat isyarat gunung berapi di Indonesia Status Awas Makna 1. Menandakan gunung Tindakan 1. berapi yang segera atau bahaya direkomendasikan sedang meletus atau ada untuk dikosongkan keadaan kritis yang 2. menimbulkan bencana 2. Letusan pembukaan dimulai dengan abu dan asap 3. Wilayah yang terancam Letusan berpeluang terjadi dalam waktu 24 jam commit to user Koordinasi dilakukan secara harian 3. Piket penuh 26 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Siaga 1. Menandakan gunung 1. berapi yang sedang 2. Sosialisasi di wilayah terancam bergerak ke arah letusan 2. Penyiapan sarana darurat atau menimbulkan bencana 3. Koordinasi harian Peningkatan intensif 4. Piket penuh Ada aktivitas apa pun 1. Penyuluhan/sosialisasi bentuknya 2. Penilaian bahaya Terdapat kenaikan 3. Pengecekan sarana aktivitas di atas level 4. Pelaksanaan piket terbatas kegiatan seismik 3. Semua data menunjukkan bahwa aktivitas dapat segera berlanjut ke letusan atau menuju pada keadaan yang dapat menimbulkan bencana 4. Jika tren peningkatan berlanjut, letusan dapat terjadi dalam waktu 2 minggu Waspada 1. 2. normal 3. Peningkatan aktivitas seismik dan kejadian vulkanis lainnya 4. Sedikit perubahan aktivitas yang diakibatkan oleh aktivitas magma, tektonik dan hidrotermal commit to user 27 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Normal 1. 1. Pengamatan rutin tekanan magma 2. Survei dan penyelidikan Level aktivitas dasar 2. II.9 Tidak ada gejala aktivitas Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) RSAM merupakan metode seismik untuk monitoring aktivitas gunungapi yang digunakan untuk memberikan pendekatan pelepasan energi seismik yang dihitung secara terus menerus. Akuisisi dan layout data seismik digital serta kuantifikasi sinyal gempa seperti RSAM dan SSAM tersebut menggunakan sistem Earthworm dan Swarm. Earthworm adalah suatu sistem paket akuisisi data seismik sekaligus untuk memproses data seismik secara otomatis dengan menggunakan prinsip-prinsip modularity, independency, conectivity, dan robustness sebagai petunjuk desain dan implementasi suatu sistem prosesing data seismik agar kesalahan – kesalahan di masa lampau dapat dihindari. Modularity bermakna bahwa fungsi di dalam Earthworm dibungkus dalam satu modul independen. Implikasinya satu sistem Earthworm dapat dipasng dua modul atau lebih yang sama namun karakter berbeda. Dengan demikian eksperimen baru pada modul tidak akan mengganggu pada modul yang telah dipasangkan sebelumnya. Independency berarti bahwa modul – modul dapat dioperasikan pada beberapa mesin komputer yang berbeda, perangkat keras ataupun sistem operasinya dan antar mesin komputer dapat berhubungan antara satu dengan yang lainnya. Perpindahan sistem Earthworm dari komputer yang satu ke komputer yang lain tidak menjadikan Earthworm lumpuh. Kemampuan Earthworm untuk diadaptasikan pada sembarang sistem operasi sudah dibuktikan di BPPPTK. Dua buah komputer bersistem operasi windows XP (HP dan DELL) dan satu buah bersistem LINUX. commit to user 28 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Robustness dalam hal ini kemampuan unjuk kerja tidaklah penting namun yang diperlukan adalah ketangguhan sistem ketika menerima beban yang cukup berat sewaktu terjadi krisis seismik. Dari pengalaman yang ada di BPPTK nampak kemampuan komputer rakitan tidak lebih bagus dibandingkan dengan komputer bermerek walaupun RAM komputer rakitan lebih besar bahkan dua kalinya, dengan catatan keduanya menggunakan sistem operasi Windows XP. Kegunaan Earthworm sebagai sistem akuisisi data seismik dapat digunakan pada monitoring gempa tektonik, aktivitas seismik gunungapi hingga pemantauan aktivitas seismik pada pengeboran. Keterbukaan Earthworm menjadikan banyak modul dapat diterapkan sesuai kebutuhan. Salah satu kegunaan Earthworm dalam pemantauan seismik adalah membuat rekaman data seismik yang menyerupai helikoder analog. Denagn tidak diproduksinya alat perekam data seismik analog seperti PS-2 dan Sprengthner, maka Earthworm dapat menggantikan fungsi helikoder pada alat perekam seismik analog. (Agus Sampurno, 2006). Beberapa modul Earthworm yang telah dipasng untuk memantau aktivitas gunungapi Merapi antara lain sebagai berikut; 1. ADSEND Modul ini bertugas mengatur kerja ADC buatan National Semikonduktor yaitu DAQ PCI – MIO – 16E – 4, serta bertugas menterjemahkan kode pewaktu yang berasal dari GPS. Selain itu juga berfungsi mengirimkan data yang diperoleh ke dalam file transport pada Earthworm. 2. SCREAM2EW Merupakan perangkat lunak untuk menangkap data yang dikirim dari sistem akuisisi GURALP lalu mengirimkannya ke file transport pada sitem akuisisi digital Earthworm. 3. EW2RSAM Data RSAM disimpan dalam suatu bentuk modul penyimpanan data yaitu RSAM2DISK, di dalam disk ini juga menampilkan data commit to user RSAM secara kontinyu pada layar monitor. Data RSAM disimpan 29 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id dalam bentuk spread sheet. Selain itu dalam folder RSAM terdapat pula folder events dan trigger. Data events berisi catatan jumlah events (kejadian) dalam satu satuan waktu dan filenya dalam bentuk random file. Data yang tersimpan dalam folder trigger terdiri dari tiga buah jenis data yaitu nilai maksimum gempa, rata-rata amplitude gempa, dan durasi gempa yang semuanya dalam format teks sehingga dapat dibaca dengan program Microsoft Excel ataupun OriginPro8. 4. EW2SSAM Terdapat EW2SSAM yang secara matematis mentransformasikan data seismik dari domain waktu ke domain frekuensi. Di dalamnya terjadi transformasi data dengan menggunakan Fast Fouier Transform (FFT) dan hasilnya disimpan dalam disk menggunakan modul SSAM2DISK untuk frekuensi tertentu. EW2SSAM merupakan suatu aplikasi pengkonversian dan perekaman data dari Earthworm ke analisis spektral. Data disimpan menurut jumlah channel frekuensi yang dikehendaki. Folder 16 channel berisi data hasil FFT dengan 16 pola frekeunsi yang berbeda dan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Adapun channel frekuensi yang terpasang untuk 16 channel data SSAM di Gunung Merapi adalah : 0.5 Hz, 0.9 Hz, 1.3 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz, 1.9 Hz, 2.1 Hz, 2.3 Hz, 2.5 Hz, 2.7 Hz, 2.9 Hz, 3.1 Hz, 3.2, Hz 3.6 Hz, 4.4 Hz, dan 9.9 Hz. Penyimpanan menampilkan data SSAM ke disk pada SSAM2DISK akan data secara kontinyu dalam layar monitor. SSAM2DISK merupakan file penyimpanan data SSAM. Terdapat pula hasil keluaran SSAM2DISK terus menerus pada layar monitor. 5. HELIKODER Hasil dari modul ini berupa seismogram dalam bentuk helikoder to user sebagaimana hasilcommit rekaman seismik analog menggunakan drum. perpustakaan.uns.ac.id 30 digilib.uns.ac.id Helikoder secara elektronik menjadi alternatif penyimpanan data sehingga menambah efisiensi pekerjaan dalam pemonitoringan gunungapi Merapi. 6. Sgram.exe Merupakan modul yang bertugas membuat spektogram dalam format HTML. Ini sangat bermanfaat untuk mengetahui distribusi frekuensi sinyal seismik. Sedangkan spektogram merupakan tampilan frekuensi data seismik berdasarkan warna, semakin terangnya warna maka semakin beasar intensitas sinyal seismik pada frekuensi tersebut semakin beasr. 7. Contrecord Modul ini membuat rekaman data seismik kontinyuke dalam harddisk dengan format yang dikehendaki seperti SEISAN, SAC, dan lainnya. 8. Carlstatrig dan Carlsubstatrig Fasilitas ini digunakan untuk membuat aktivitas trigger sesuai perbandingan Short Term Averaging (STA) dan Long Term Averaging (LTA.) 9. Trig2disk Digunakan untuk merekam data kejadian seismik ke harddisk sesuai dengan data yang dikirim oleh modul Carlsubstatrig. Penyederhanaan informasi seismik menjadi informasi RSAM ini dilakukan dengan cara memasukkan informasi seismik dari diskriminator ke rangkaian filter highpass-filter 1 Hz orde dua, yang selanjutnya akan masuk ke rangkaian integrator (mengubah nilai negatif menjadi nilai mutlak). Atau dengan kata lain sinyal yang masuk pada sistem Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) akan masuk ke dalam digitizer dan sinyal tersebut disearahkan. Terdapat pemutlakan nilai, artinya sinyal yang bernilai negatif dimutlakkan menjadi positif , setelah itu dilakukan sampling. Kemudian diratacommit to userAmplitude Measurement (RSAM) rata setiap sepuluh menit. Real-Time Seismic 31 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id menunjukkan out put dari rata-rata amplitude yang terekam dalam suatu waktu tertentu. Metode monitoring Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) ini mengukur seluruh gempa yang tercatat pada suatu stasiun seismik tanpa membedakan jenis gempa. Besar kecilnya nilai RSAM tergantung besar kecilnya gempa yang tercatat pada suatu stasiun tersebut. Metode ini cukup baik untuk monitoring aktivitas suatu gunung api. Penyimpanan data hasil rata-rata disimpan di dalam file berbentuk sekuensial file (disesuaikan dengan tanggal, bulan, dan tahun akuisisi) dan random file (sesuai dengan tahun akuisisi). Gambar 2.9. ADC jenis DAQ PCI – MIO – 16E – 4 (National Instrument, 2006) Metode monitoring Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) ini mengukur seluruh gempa yang tercatat pada suatu stasiun seismik tanpa membedakan jenis gempa. Besar kecilnya nilai RSAM tergantung besar kecilnya gempa yang tercatat pada suatu stasiun tersebut. Metode ini cukup baik untuk monitoring aktivitas suatu gunung api karena dapat mencerminkan energi total per satuan waktu sampling yang dilepaskan oleh gunungapi. commit to user 32 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian ini dilaksanakan selama 2 bulan dari tanggal 1 Maret 2010 sampai 27 April 2010. Tempat : Balai Penyelidikan Dan Pengembangan Teknologi Kegunungapian (BPPTK) Jalan Cendana No.15 Yogyakarta 55166. III.2 Peralatan Penelitian Pada penelitian ini digunakan peralatan sebagai berikut: 1. Seperangkat komputer / PC 2. Perangkat sistem RSAM, Earthworm dan perangkat jaringan seismograf dari gunungapi Merapi. Dalam hal ini perangkat seismografnya terdapat di gunungapi Merapi. Perangkat ini terdiri dari 7 stasiun seismometer yang berada dalam keadaan aktif. Dalam penelitian ini digunakan 7 stasiun aktif sebagai masukan data digital dan 1 stasiun analog sebagai acuan data seismik analog yaitu stasiun Pusunglondon. Tabel 5. Posisi Stasiun-stasiun analog di Gunungapi Merapi No. Nama Stasiun Lokasi Koordinat X( ) Y (0 ) Tenggara 110,4613 -7,5602 Selatan 110,4315 -7,5857 Barat Laut 110,428 -7,5347 Timur Laut 110,454 -7,5383 0 1 2 3 4 Deles Plawangan Klatakan Pusung London Keterangan Z (m) 1487 1276 1918 2700 Analog Analog Analog Analog 3. Perangkat lunak: Microsoft Word 2007, Microsoft Excel 2007, dan OriginPro 8.0 (sebagai perangkat lunak pengolah data). III.3 Bahan Penelitian Penelitian ini menggunakan data seismik analog dan digital dari sinyal gempa vulkanik yang terjadi pada bulan Mei 2006 – Juni selama erupsi gunungapi commit to user Merapi tahun 2006 (data secara keseluruhan berada di bagian lampiran). 32 33 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id commit to user 34 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id b. Data Seismik (analog) (terlampir) III. 4 Prosedur dan Pengumpulan Data Prosedur kerja dalam penelitian ini dideskripsikan dalam diagram alir seperti pada berikut: Mulai Pengumpulan Data Seismik analog dan data digital (RSAM) periode 8 Mei -7 Juni 2006 (Data Base - Data Sekunder) 7stasiun aktif dan 1stasiun Pusunglondon arah Z Data dari seismograf analog: - Pengukuran amplitudo. - Penghitungan nilai Magnitudo gempa harian. - Penghitungan nilai energi total dan energi kumulatif gempa Data digital (RSAM): Penghitungan nilai rataan amplitudo harian. - Penghitungan nilai Magnitudo gempa harian. - Penghitungan nilai energi total dan energi kumulatif gempa - Plotting grafik energi total dan energi kumulatif gempa periode 8 Mei -7 Juni 2006 Pengolahan statistics dengan correlation coefficient Perbandingan dan korelasi antar grafik data digital (RSAM) dan data seismik commit to user 1 Informasi spektral SSAM 35 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1 Analisa Data Kesimpulan Gambar 3 (a). Diagram Alir Penelitian Penjelasan Skema diagram di atas : 1. Pengumpulan data seismik analog dan data digital (RSAM) Dalam penelitian ini digunakan data sinyal gempa dari perekaman seismograf analog dan data digital (RSAM). Data yang digunakan adalah data periode 8 Mei - & Juni 2006 saat terjadi erupsi gunungapi Merapi. Rekaman seismik yang menjadi patokan adalah 1 stasiun analog di Gunungapi Merapi yaitu stasiun Pusunglondon dengan arah komponen Z yang terdapat dalam data base kegempaan BPPTK. 2. Masing-masing dari data digital dan analog ditentukan variabel utamanya yaitu nilai amplitudo maksimium. a. Pada data analog nilai amplitudo diperoleh dengan melakukan pengukuran menggunakan penggaris (pengukuran secara manual pengukuran dilakukan di atas seismogram/ kertas seismograf analog). Nilai amplitudo merupakan nilai terbesar pada suatu getaran gempa dalam satuan milimeter. b. Pada data digital, nilai amplitudo didapatkan dengan meratakan nilai yang tercatat sepanjang harinya. Data digital bersifat pada waktunya. Masukkan data diatur setiap 10 menit. Untuk mempermudah pembuatan grafik analisis, maka setiap 60 menit (7 commit to user data) diambil rataannya. 36 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 3 (b) 1. Alur data dan kontrol dari setiap modul perangkat lunak dan perangkat keras. (a) Penyederhanaan informasi seismik menjadi informasi RSAM, yaitu dengan cara memasukkan informasi seismik dari diskriminator ke rangkaian filter highpass-filter 1 Hz orde dua, yang selanjutnya akan masuk ke rangkaian integrator (mengubah nilai negatif menjadi nilai mutlak). commit to user 37 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Diskriminator 1 V/125 Hz High-pass filter 1Hz Integrator ADC Mikrokontroler RTS (Radio Telemetri) komputer sistem minimal komputer ATMEL 89S8252 Gambar 3 (b)2. Alur informasi seismik yang disederhanakan menjadi informasi RSAM (b) Penyimpanan data, yaitu hasil rata-rata data disimpan di dalam file berbentuk sekuensial file (disesuaikan dengan tanggal, bulan, dan tahun akuisisi) dan random file (sesuai dengan tahun akuisisi). c. Kemudian dilakukan perhitungan nilai magnitude dan energi (energi total dan kumulatif) baik dari data analog maupun data digital. Magnitudo, merupakan skala kekuatan yang diukur dari gelombang gempa dalam perumusan magnitude digunakan persamaan; Persamaan dasar skala Ritchter: M = MA = log A – log Ao (5) Dimana: A = Amplitudo pada seismogram berdasar seismograf “WoodAnderson” (gain 2800x) A = Amplitudo minimum pada seismogram “Wood-Anderson”, commit to user besarnya tergantung jarak pusat gempa. 38 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id (Ritchter, 2000) Energi gempa merupakan jumlah energi dari gempa saat terjadi erupsi dalam dimensi erg. Untuk sismogram RTS, amplitudo ekivalen “Wood-Anderson” dengan persaman : Ar = amplitudo terkoreksi = (2800 / I x Ck x Cg) x (A/2) (6) (Koyanagi – Kojima, 1984) Dimana, A = amplitudo peak to peak pada seismogram RTS Ck = faktor kaliberasi, jika input amplifier seismometer AS-110 sebesar 250 uVpp 5 Hz dan pada seismogram terbaca simpangan sebesar Ax, instrument pada 72 dB, 5 fullscale, Vr65 5o mV/mm maka Ck = Ax/4. Cg = faktor penguatan tanah masing-masing stasiun ditentukan berdasarkan gempa teleseismik. I = perbesaran seismograf, sebagai fungsi frekeunsi. Sampai tahun 1987 harga I = 53400 untuk frekuensi 15 Hz, jika frequensi di bawah 15 Hz maka perbesaran akan lebih kecil. Sehingga nilai magnitudo; 2800 Amak 20 3981 M = Log10((( )x( )x x )) +1.4erg (0.13x25.000) 2 50 7943 (9) Untuk perhitungan energi didasarkan pada Persamaan Guttenberg – Ritchter yaitu: E =10(11.8+1.5M ) erg atau; Log E = 11,8 + 1,5 M (8) 1erg = 10 -7 Joule (10) Dimana; Sedangkan nilai energi kumulatif dihitung dari rataan pertambahan nilai energi total gempa setiap harinya. commit to user 39 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1. Setelah itu dilakukan Plotting grafik energi total dan energi kumulatif gempa periode 8 Mei -7 Juni. Pengolahan data untuk mendapatkan grafik dilakukan dengan perangkat lunak Origin 8.0 yaitu, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: a. Untuk memperoleh grafik energi maka dilakukan pemilihan event gempa/ tanggal terjadinya gempa yang terekam dalam seismograf analog dan data digital (komponen X), serta nilai perhitungan masing masing energi gempa dan energi kumulatif gempa (sebagai komponen Y). Gambar 3 (c). Memasukkan data komponen x dan y b. Kemudian data diplot dan dipilih line + symbol commit to user 40 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 3 (d). plotting line + symbol c. Untuk masing-masing data seismik dan digital didapatkan; - grafik Energi total Vs tanggal - grafik Energi kumulatif Vs tanggal Gambar 3 (e). grafik Energi total Vs tanggal commit to user 41 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Selanjutnya dilakukan pengolahan statistics dengan correlation coefficient. Untuk itu maka terlebih dahulu dilakukan plotting yang sama dengan variable tanggal sebagai komponen sumbu X dan energi (dari data digital dan RSAM) sebagai komponen sumbu Y. Gambar 3(f). Memasukkan nilai komponen x, y, dan z Sehingga didapatkan grafik gabungan keduanya; commit to user Gambar 3(g). alur plotting grafik dari gabungan dua data energi 42 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 3 (h). Hasil grafik gabungan data energi dan didapatkan pula nilai dari korelasinya dengan drag kolom data dan memilih menu statistic>descriptive statistic>correlations coefficient. Gambar 3 (i). Penentuan nilai korelasi commit to user 43 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Berikut ini tampilan koefisien korelasinya; Gambar 3 (j). Tampilan koefisien korelasi dari grafik 3. Analisa data Analisa data dilakukan dengan memperbandikan kedua grafik hasil penelitian. Selain itu juga dianalisa mengenai keterkaitan dari kenaikan energi total selama erupsi, pengaruh kenaikkan energi kumulatif gempa terhadap peristiwa erupsi gunungapi Merapi dan serta hal-hal lain yang dipengaruhi oleh variabel nilai amplitudo, nilai energi, dan nilai magnitudo gempa. Secara keseluruhan data hasil penelitian diolah dan dilakukan analisa data disesuaikan dengan tujuan penelitian. 4. Menarik kesimpulan penelitian. Kesimpulan diambil dari penelitian, berdasarkan tujuan penelitian. commit to user kemudian diringkas 44 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV. 1. Hasil Penelitian Dalam penelitian ” Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitudo Measurement (RSAM) dan Perbandingannya Terhadap Data Seismik Periode Mei-Juni 2006 “ ini diperoleh beberapa hasil penelitian yang didapatkan setelah melalui beberapa tahapan penelitian dan pengolahan data. Berikut ini tabel hasil analisis dan pengolahan datanya; Tabel 6. Pengolahan data digital dengan menggunakan microsoft excel; energi Rataan Magnitudo ( SR ) energi total kumulatif 12 (x1012 erg) Tanggal A mak (mm) 5/8/2006 8.76 1.278816387 52.26663986 52.26663986 5/9/2006 8.44 1.262654728 49.42903041 101.6956703 5/10/2006 9.18 1.299154962 56.07024366 157.7659139 5/11/2006 10.81 1.370137975 71.64847688 229.4143908 5/12/2006 16.9 1.564198986 140.0549551 369.4693459 5/13/2006 35.5 1.886540634 426.3938687 795.8632146 5/14/2006 69.6 2.178921521 1170.529278 1966.392493 5/15/2006 43.6 1.97579877 580.3609133 2546.753406 5/16/2006 34.03 1.86817423 400.1854968 2946.938903 5/17/2006 31.5 1.834622835 356.3971745 3303.336077 5/18/2006 38.29 1.919397647 477.6353604 3780.971438 5/19/2006 37.85 1.914378165 469.4261159 4250.397554 5/20/2006 37.71 1.912768813 466.824048 4717.221602 5/21/2006 51.64 2.049298515 748.0795315 5465.301133 5/22/2006 40.03 1.938697871 510.5600234 5975.861156 5/23/2006 57.81 2.09831525 886.0798808 6861.941037 5/24/2006 46.81 2.006650922 645.6191196 7507.560157 5/25/2006 46.28 2.001705631 634.6853107 8142.245468 5/26/2006 61.65 2.126245362 975.8162432 9118.061711 5/27/2006 367.23 2.901250434 14186.51268 23304.57439 5/28/2006 347.92 2.877791676 36386.9771 132.49 commit to user 2.458495381 13082.40271 5/29/2006 3074.277537 39461.25463 44 (x10 erg) 45 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 5/30/2006 50.82 2.042346942 730.3321391 40191.58677 5/31/2006 65.73 2.154075913 1074.271044 41265.85782 6/1/2006 72.88 2.198920645 1254.240925 42520.09874 6/2/2006 69.99 2.181348275 1180.381548 43700.48029 6/3/2006 56.67 2.089665494 859.9995828 44560.47987 6/4/2006 93.61 2.307634526 1825.794058 46386.27393 6/5/2006 85.96 2.270608688 1606.619493 47992.89342 6/6/2006 86.1 2.271315433 1610.546056 49603.43948 6/7/2006 73.22 2.200942006 1263.028087 50866.46757 Tabel 7. Hasil perhitungan dari data seismik menggunakan microsoft excel; Magnitudo ( R) Energi Total (x1012 erg) E kumulatif( x1012 erg) 1.892614782 435.4338353 113.7332451 1.698040117 222.3617973 336.0950424 1.989524795 608.5372846 944.632327 2.043882457 734.2157318 1678.848059 2.084500308 844.7933025 2523.641361 2.162387084 1105.555694 3629.197055 2.239402268 1442.458749 5071.655804 2.318583514 1896.161268 6967.817072 2.290554791 1721.203362 8689.020434 2.327538357 1955.723864 10644.7443 2.290554791 1721.203362 12365.94766 2.336312281 2015.897385 14381.84505 2.290554791 1721.203362 16103.04841 2.323084015 1925.865809 18028.91422 2.331947476 1985.734647 20014.64886 2.318583514 1896.161268 21910.81013 2.331947476 1985.734647 23896.54478 2.340633655 2046.211317 25942.7561 2.336312281 2015.897385 27958.65348 2.336312281 2015.897385 29974.55087 2.336312281 2015.897385 31990.44825 2.336312281 2015.897385 34006.34564 2.336312281 2015.897385 36022.24302 2.336312281 2015.897385 38038.14041 2.397010121 2486.080471 40524.22088 2.397010121 2486.080471 43010.30135 2.397010121 2486.080471 45496.38182 2.397010121 2486.080471 commit to user 47982.46229 46 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.397010121 2486.080471 50468.54277 2.397010121 2486.080471 52954.62324 2.397010121 2486.080471 55440.70371 2.397010121 2486.080471 57926.78418 IV. 2. Pembahasan Penelitian yang berjudul ” Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitudo Measurement (RSAM) dan Perbandingannya Terhadap Data Seismik Periode Mei-Juni 2006 “ ini mempunyai beberapa tujuan utama, diantaranya yaitu: dapat menentukan nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi Gunung Merapi tahun 2006 berdasarkan data RSAM dan data Seismik periode bulan Mei-Juni 2006, menentukan nilai koreksi dari kedua grafik berdasarkan kedua data tersebut, serta mengetahui informasi spektral yang didapat dari data RSAM periode Mei-Juni 2006. Bahan data dari penelitian ini adalah data seismik dan data digital saat gunungapi Merapi mengalami masa kritis (masa erupsi) di tahun 2006. Dilakukan pembatasan data yaitu pada tanggal 8 Mei-7 Juni 2006. IV. 2. 1. Nilai Energi Kumulatif Gempa Berdasarkan Data Seismik Dan Data Digital Berdasarkan hasil pengolahan data Real Time Seismic Amplitudo Measurement (RSAM) diperoleh beberapa informasi. Salah satunya adalah informasi mengenai saat terjadi erupsi gunungapi Merapi tahun 2006 atau tepatnya erupsi yang terjadi di bulan Mei sampai bulan Juni 2006. Didapatkan nilai tertinggi dan terendah dari rataan amplitudo gelombang gempa vulkanik gunungapi Merapi. Rataan terbesar 500 (satuan rataan amplitudo) pada kisaran awal 5-10 Juni 2006, dan rataan amplitudo terendah adalah 5 (satuan rataan amplitudo) di awal Mei. Data RSAM ini dimulai tanggal 8 Mei 2006 pukul 09:00 WIB dan berakhir hingga data pada tanggal 7 Juni 2006 pukul 09:00 WIB. Sampel pada tingkat sampling 50 Hz, data RSAM yang pertama rata-rata lebih dari 1 menit dan kemudian rata-rata untuk jendela 10 menit untuk commit to user penyimpanan dalam file komputer. Setiap hitungan 20 mV digital merupakan perpustakaan.uns.ac.id 47 digilib.uns.ac.id sinyal analog seismik, dengan demikian nilai RSAM rata-rata berbanding lurus dengan tegangan rata-rata absolut dari sinyal seismik. Nilai RSAM juga sebanding dengan kecepatan rata-rata tanah di lokasi seismometer. Masukkan data diatur setiap 10 menit (pada grafik data ditunjukkan garis warna biru). Untuk mempermudah pembuatan grafik data, maka setiap 60 menit atau setiap satu jam diambil rataannya (pada grafik data ditunjukkan dengan warna garis merah). Data diambil dari stasiun Pusunglondon arah komponen Z. Data dalam bentuk grafik dibuat dalam beberapa titik point sumbu axis, yakni dimulai dari tanggal 8 Mei 2006 dan berakhir tanggal 12 Juni 2006. Rentang yang dipakai adalah selama 5 hari. Metode RSAM telah digunakan untuk memantau aktivitas gunungapi Merapi. Metode ini bekerja secara sistematis elektronik dan computer. Metode ini juga menyediakan pengukuran berkelanjutan amplitudo seismik rata-rata absolut untuk jumlah stasiun seismik yang diinginkan. Keterbatasan teknik RSAM ini yaitu jumlah stasiun seismik yang tersedia untuk merekam, elektronik, dan perangkat keras komputer yang tersedia. Dengan RSAM ini dapat diketahui informasi pelepasan energi seismik yang dihitung secara terus menerus. Data RSAM ini juga diolah menggunakan software OriginPro 8. Perangkat lunak OriginPro 8 merupakan sarana olah data yang bisa digunakan untuk analisis tabel maupun grafik (baik dari data seismik maupun sumber data lain). Bentuk digital dari data ini dan komputer grafis yang digunakan dalam memantau aktivitas gunungapi Merapi merupakan rangkaian metode yang bermanfaat untuk mendekati real time-review dari kegiatan seismik relatif. Dan metode ini lebih efisien dalam menghadirkan data bila dibandingkan dengan pengolahan serta analisa data secara manual. Hal ini mengingat banyaknya data yang tumpang tindih selama rentang masa krisis erupsi gunungapi Merapi di tahun 2006. Data RSAM yang digunakan disimpan dalam modul RSAM2DISK. Di dalam disk tersebut juga menampilkan data RSAM secara kontinyu pada layar commit user penyimpanan data secara digital. monitor. RSAM2DISK merupakan suatutomodul 48 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Data juga disimpan dalam bentuk spread sheet. Dalam folder RSAM terdapat folder events dan trigger. Data events berisi catatan jumlah events (kejadian) dalam satu satuan waktu dan filenya dalam bentuk random file. Sedangkan folder trigger terdiri dari tiga buah jenis data yaitu nilai maksimum gempa, rata-rata amplitudo gempa, dan durasi gempa yang semuanya dalam format teks sehingga dapat dibaca dengan program excel ataupun origin. Dari grafik data dapat diketahui bahwa pada tanggal 27-29 Mei 2006 data yang tercatat tidak valid, hal ini diakibatkan karena adanya kerusakan alat. Kejadian ini dicirikan dengan keanehan bentuk grafik data pada rentang tanggal tersebut (lihat pada grafik data ditandai dengan lingkaran garis warna hijau). Data RSAM yang tidak normal ini berkaiatan dengan beberapa faktor diantaranya lokasi stasiun yang dekat dengan sumber gempa, tingkat kebisingan latar belakang seismik, respon dari situs stasiun seismik, dan respon stasiun instrumentasi seismik. Perhitungan energi seismik dari data RSAM ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satu diantaranya adalah faktor nilai amplitudo. Berdasarkan rumusan energi seismik, Persamaan dasar skala Ritchter: M = MA = log A – log Ao (5) (Ritchter, 2000) Energi gempa merupakan jumlah energi dari gempa secara keseluruhan dalam dimensi erg. Untuk sismogram RTS, amplitudo ekivalen “WoodAnderson” dengan persaman : Ar = amplitudo terkoreksi = (2800 / I x Ck x Cg) x (A/2) (6) (Koyanagi – Kojima, 1984) Untuk perhitungan energi didasarkan pada Persamaan Guttenberg – Ritchter yaitu: Log E = 11,8 + 1,5 M (8) Sehingga berdasarkan rumusan energi di atas, energi total gempa vulkanik pada tanggal 8 Mei-7 Juni 2006 dari data RSAM adalah 50.866,4676 x 1012 erg. commit to user 49 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Menjelang serangkaian letusan eksplosif dari gunungapi Merapi maka nilai energi total pun meningkat sesuai eksponensial. Tidak semua data RSAM disajikan dalam tulisan ini, tapi secara umum terdapat gambaran bahwa data kegempaan RSAM merupakan periode panjang terkait dengan periode pertumbuhan kubah. Berikut ini tampilan grafik energi total dari data RSAM; Gambar 4 (a). Grafik energi total gempa berdasarkan data digital Dari grafik tersebut di atas tampak bahwa energi yang dilepaskan oleh gunungapi Merapi selama masa erupsi tidaklah sama setiap harinya. Perbedaan ini dapat dipahami sebagai waktu yang diperlukan untuk mengumpulkan energi aktivitas lempeng yang memicu aktivitas gunungapi. Jadi nilai energi yang dilepaskan gunungapi Merapi ini adalah suatu nilai random yang tergantung pada aktivitas vulkanik dari gunungapi Merapi itu sendiri. Meskipun demikian, nilai energi gempa cenderung meningkat menjelang erupsi tanggal 14 Juni 2006. Sepanjang data dari tanggal 8 Mei hingga 7 Juni 2006, tampak bahwa energi terbesar dilepaskan oleh gunungapi Merapi pada tanggal 26 Mei 2006. commit to user 50 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sedangkan untuk energi kumulatifnya dapat diperoleh dengan cara merataratakan setiap data energi dalam satu hari dengan hari berikutnya. Enegi kumulatif menunjukkan perubahan energi yang dilepaskan oleh gunungapi Merapi. Grafik energi kumulatif yang menaik mengindikasikan semakin besarnya pelepasan energi. Sehingga dengan RSAM ini pemantauan pelepasan energi dapat dilakukan scara real time (terus menerus). Kenaikan pelepasan energi gempa terjadi setiap harinya selama erupsi berlangsung. Namun demikian kenaikan yang terbesar terjadi disekitar tanggal 15 Mei, 21 Mei dan 4 Juni. Inilah yang menjadi keunggulan dari RSAM. Informasi pendekatan pelepasan energi yang hampir tepat waktu dapat mempermudah upaya mitigasi bencana saat gunungapi Merapi mengalami masa krisis menjelang terjadinya erupsi. Peningkatan jumlah data RSAM tampaknya memiliki nilai dalam beberapa prakiraan atau prediksi letusan (Voight dan Cornelius, 1991; Kornelius dan Voight, 1994; Kornelius dan Voight). Oleh karena itu penerapan teknik kurva-fitting dapat dilakukan untuk memprediksi terjadinya letusan saat gunungapi Merapi mengalami letusan pada 14 Juni 2006 yang lalu.Berikut ini tampilan grafik energi kumulatif gempa selama tanggal 8 Mei-7 Juni 2006; Gambar 4 (b). Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data digital commit to user 51 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Adanya peningkatan pelepasan energi di sekitar tanggal 27 Mei 2006 menunjukkan semakin banyak pula aktivitas seismik dan kejadian-kejadian vulakanis lainnya. Aktivitas seismik dan beberapa kejadian vulkanis ini diakibatkan oleh peningkatan aktivitas magma, tektonik dan hidrotermal. Erupsi secara dahsyat terjadi pada Gunungapi Merapi pada tanggal 14 Juni 2006 mengakibatkan munculnya kubah lava baru yang lebih tinggi dari puncak Garuda (puncak dari Gunungapi Merapi). Peristiwa erupsi ini dapat diikuti dengan adanya Gempa Vulkanik terlebih dahulu atau tidak diikuti Gempa Vulkanik terlebih dahulu. Mulai sekitar tanggal 30 Mei 2006 panjang periode gempa (pada saat gunungapi Merapi mengalami rangkaian erupsi) dan getaran adalah kontributor dominan untuk peningkatan pesat dalam jumlah amplitudo RSAM. Untuk hasil pengolahan data seismik diperoleh beberapa informasi dari erupsi yang terjadi di bulan Mei sampai bulan Juni 2006 pula. Dari data seismik (manual) bagian kolom waktu menunjukkan tanggal terjadinya gempa yang tercatat di masing- masing stasiun. Kemudian ta menujukkan waktu dalam detik kejadian gempanya. Sehingga ketelitian untuk nilai detik ini adalah lima angka, misal dari data; Waktu Ta 05.06.09 11:01:43.953 Ini berarti gempa terjadi pada bulan Mei, tanggal 6 tahun 2009, waktu kejadiannya adalah pukul 11:01:43.953. Pada lembar data seismik komponen Amak menunjukkan amplitudo maksimum dari gempa. Amplitudo maksimum diukur dari nilai rentangan amplitudo yang terlebar dalam satuan millimeter. Saat pengambilan data secara manual rentangan amplitude diukur dengan menggunakan penggaris stainsles stell buatan Japan. Pada lembar data seismik komponen durasi menunjukkan lama gempa terjadi. Durasi dihitung dengan cara mengukur panjang gelombang yang terjadi (dalam satuan detik) kemudian membaginya dengan angka 2. Angka 2 diperoleh dengan penjelasan sebagai berikut: secara umum out put dari diskiminator commit to user disuapkan ke VR-65 (merupakan sistem pencatat seismogram dan amplifier 52 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id galvanometer). VR-65 ini mempunyai sensitivitas yang diatur sebesar 50 mV/mm dan putaran seismogram sebesar 120 mm/menit (dapat diubah). Sehingga panjang 1 menit dalam seismogram = 120 milimeter. Dengan demikian 1 detiknya adalah pembagian antara nilai 120 milimeter terhadap 60 detik. Maka diperoleh perumusan menghitung lama terjadi gempa yaitu dengan mengukur panjang gelombang gempa dan kemudian membaginya dengan angka 2. Pencatatan data seismik ini berasal dari 4 stasiun, yaitu stasiun Plawangan, Klatakan, Deles, dan Pusunglondon. Setiap stasiun mempunyai arah komponen sendiri-sendiri. Untuk stasiun dengan kode E3 adalah stasiun Pusunglondon timur, N3 : Pusunglondon utara, Z3 : Pusunglondon arah Z, N2 : untuk Deles, E2 : Klatakan dan Z2 : Plawangan. Nilai Amak merupakan nilai amplitudo maksimum dari data gempa yang tercatat di stasiun Pusunglondon. Pengolahan nilai input data hanya dari data stasiun Pusunglondon dikarenakan hanya stasiun ini yang jadi patokan. Dan stasiun Pusunglondon ini tercatat mempunyai tiga arah komponen yaitu arah komponen E, N dan Z. Stasiun Pusunglondon mempunyai faktor penguatan tanah (Cg) kecil, sehingga perbesaran instrument seismografnya sendiri diperbesar 5 kali dari perbesaran seismograf lainnya (referensi). Untuk menghitung magnitudo dan energi gempa digunakan data stasiun Pusunglondon. Sedangkan pengambilan saat pencatatan datanya dianalisa terlebih dahulu berdasarkan referensi data dari stasiun Deles (DEL). Hal ini dikarenakan stasiun DEL mempunyai tingkat gangguan (background noise level) sangat rendah karena terletak pada lava flow. Selain itu jaringan seismik Gunung Merapi letaknya tidak terlalu jauh atau pun dekat dengan puncak sehingga gempa dangkal/dalam kurang lebih diperlakukan sama (Ratdomopurbo, 2000). Kemudian nilai energi total dihitung dengan rumus; E =10(11.8+1.5M ) erg (8) Berdasarkan pengolahan data seismik didapatkan nilai total energi gempa selama 8 Mei-7 Juni 2006 (masa erupsi gunungapi Merapi 2006) adalah sebesar commit to user 55.762,4043 x 1012 erg. Setelah peristiwa erupsi 14 Juni 2006 jumlah gempa perpustakaan.uns.ac.id 53 digilib.uns.ac.id harian berkurang. Tentu saja ini berarti bahwa energi yang dilepaskan oleh gunungapi Merapi pun juga berkurang. Pengurangan banyaknya gempa didominasi oleh gempa jenis multiphase. Berdasarkan data , gempa multiphase di bulan Juni mencapai 55 gempa, Agustus: 8 gempa, September: 1474 gempa. Hal ini dikarenakan setelah proses Erupsi yang terjadi justru gempa guguran sehingga intensitas skala gempa guguran sebelum dan sesudah erupsi akan jauh lebih besar setelah proses erupsi. Material-material setelah erupsi cenderung dilepaskan dalam bentuk jatuhan batu atau awan panas. Energi total gempa terbesar mulai tanggal 1 Juni 2006 dan hari- hari berikutnya (berdasarkan data seismik nilai Amak sama selama enam hari sesudahnya yaitu 115 milimeter). Berikut ini grafik energi total gempa selama 8 Mei – 7 Juni 2006 berdasarkan data seismik; Gambar 4 (c). Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik Pengolahan data seismik untuk menentukan total energi kumulatif gempa juga sangat membantu upaya pemantauan aktivitas suatu gunungapi. Sedangkan untuk grafik yang menunjukkan perubahan pertambahan energi gempa tiap harinya ditunjukkan oleh grafik di bawah ini (berdasarkan data seismik); commit to user perpustakaan.uns.ac.id 54 digilib.uns.ac.id Gambar 4 (d). Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data seismik Peningkatan yang signifikan dalam RSAM menandakan jumlah aktivitas gempa bumi. Dan peningkatan pesat dalam jumlah kumulatif RSAM digunakan sebagai dasar untuk menerbitkan peringatan sebelum letusan pada tanggal 14 Juni 2006. Meskipun kemajuan dalam akuisisi data berbasis komputer, drum perekam masih teknik paling penting untuk rekaman data seismik. Tinjauan sekilas pada drum memberi pandangan keseluruhan yang cepat dari tingkat kegempaan dan karakternya. Gambaran getaran gempa dalam seismogram juga dapat ditampilkan sebagai suatu sisi kualitatif dalam mengamati perubahan seismisitas pada periode waktu tertentu saat masa erupsi. Catatan perekaman secara analog juga digunakan untuk menginterpretasikan data dari teknik lainnya, misalnya mengukur sebagian dari sinyal di tanggal tertentu. RSAM dan SSAM dapat terkontaminasi dengan budaya telemetri atau kebisingan. Sedangkan catatan analog saat jenuh pun dapat memberikan konteks kualitatif dari rentetan gempa vulkanik. Selain itu catatan analog bisa digunakan untuk meneliti metode lain yang lebih kuantitatif. Namun demikian RSAM tetap merupakan metode yang lebih efisien untuk penyajian dan perekaman data gempa saat menjelang erupsi gunungapi Merapi. Hal ini sangat berkaitan dengan cepat lambatnya upaya mitigasi bencana erupsi gunungapi commit to user Merapi. 55 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id IV. 2. 2. Keterkaitan antara Parameter Gempa Magnitudo, Energi Total dan Energi Kumulatif Gempa Selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei Juni 2006) berdasar Data Digital (RSAM) Gambar 4 (e). Grafik hubungan antara nilai magnitudo, energi total, dan energi kumulatif gempa berdasarkan data digital Gambar grafik di atas merupakan grafik yang terbentuk dari tiga komponen parameter gempa vulkanik. Parameter tersebut diantaranya nilai magnitudo, nilai energi total, dan nilai energi kumulatif gempa. Meskipun tidak menunjukkan nilai kesebandingan yang berbanding lurus, namun grafik tersebut memperlihatkan bahwa terdapat kecenderungan peningkatan nilai magnitudo gempa vulkanik terhadap kenaikkan nilai energi gempanya. Magnitudo gempa adalah besaran yang berhubungan dengan kekuatan gempa di sumbernya. Dalam hal ini yang menjadi sumber gempa adalah aktivitas magma di dalam gunungapi Merapi selama masa erupsi. Atau bisa dikatakan bahwa rentetan gempa vulkanik commit terjadi to karena user adanya pergerakan magma dari 56 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id dalam bumi ke atas menuju ke arah permukaan melalui lubang vulkanisme. Akibat adanya pergerakan magma dengan energi yang kuat tersebut, maka didaerah sekitar gunungapi Merapi tersebut timbul suatu getaran. Peningkatan getaran menjelang erupsi gunungapi Merapi berakibat pada meningkatnya jumlah aktivitas gempa bumi. Kemudian peningkatan jumlah kumulatif RSAM digunakan sebagai dasar untuk menerbitkan peringatan – peringatan selama masa erupsi Merapi tahun 2006. IV. 2. 3. Korelasi kedua Grafik dari Data Digital dan Seismik selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006). berdasar Data Digital dan Seismik. Gambar 4 (f). Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik dan digital commit to user perpustakaan.uns.ac.id 57 digilib.uns.ac.id Gambar 4 (g). Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi. Kedua gambar di atas secara berurutan menunjukkan grafik energi total dari dua sumber data (seismik dan digital), dan memaparkan pula statistik diskriptifnya. Warna merah mewakili data seismik dan warna ungu mewakili data digital. Dengan melihat hasil perpaduan kedua grafik tersebut, dapat diketahui bahwa data terdistribusi hampir sama untuk awal bulan (tanggal 8-12 Mei 2006). Hal ini menunjukkan pula bahwa di awal Mei gunungapi Merapi mengalami peningkatan aktivitas vulkaniknya. Korelasi atau hubungan antara dua data yang dipakai ditunjukan oleh gambar 4 (f) dan 4 (h). Analisis korelasi dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan asosiasi (hubungan) linear antara dua variabel energi gempa vulkanik gunungapi Merapi periode 8 Mei- 7 Juni 2006. Korelasi dalam penelitian ini tidak menunjukkan hubungan fungsional atau dengan kata lain analisis korelasi tidak membedakan antara variabel dependen dengan variabel independen. (Nugroho, 2005:35). Hasil analisis korelasi adalah berupa koefisien korelasi dari masing-masing data yang dipakai. commit to user 58 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Nilai koefisien korelasi berkisar antara –1 sampai +1 (Umar, 2002:314). Batas-batas nilai koefisien korelasi diinterpretasikan sebagai berikut (Nugroho, 2005:36): 1. 0,00 sampai dengan 0,20 berarti korelasinya sangat lemah. 2. 0,21 sampai dengan 0,40 berarti korelasinya lemah. 3. 0,41 sampai dengan 0,70 berarti korelasinya kuat. 4. 0,71 sampai dengan 0,90 berarti korelasinya sangat kuat. 5. 0,91 sampai dengan 0,99 berarti korelasinya sangat kuat sekali. 6. 1.00 berarti korelasinya sempurna. Berdasarkan hasil pengolahan data, didapatkan korelasi untuk grafik energi sebagai berikut; a. Nilai koefisien korelasi grafik energi untuk data digital dan seismik adalah sebesar 0,08751. b. Nilai 0,08751 tersebut menunjukkan bahwa korelasi antara grafiknya sangat lemah. Meski demikian pada poltting grafik cukup menunjukkan bahwa kenaikan nilai energi terjadi di awal bulan Mei yakni kisaran tanggal 8-12 Mei 2006 dalam kurun waktu masa erupsi gunungapi Merapi tahun 2006. c. Berdasarkan pengolahan grafik energi diketahui pula dari; 1. Data digital - Rataan energi yang tersebar : 4,41875 x 10 9 erg - Standar Deviasi energi : 2,27224 x 10 9 erg - Sum : 1,28611 x 10 11 erg - Min : 4,66824 x 10 8 erg - Max : 9,75816 x 10 9 erg 2. Data seismik analog - Rataan energi yang tersebar : 2,62485 x 10 9 erg - Standar Deviasi energi : 1,66659 x 10 9 erg - Sum : 8,13705 x 10 10 erg - Min : 1,10556 x 10 9 erg - Max commit to user : 8,44793 x 10 9 erg 59 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 4 (h). Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data seismik dan digital Gambar 4 (i). Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi kumulatif commit to user 60 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sedangkan untuk grafik hubungan antara energi kumulatif dari kedua data didapatkan nilai koefisien korelasi sebesar 0,94098. Dan hal ini mengindikasikan bahwa kedua data sangat kuat sekali berkaitan. Meskipun demikian ada beberapa selisih nilai yang menyebabkan kedua data tidak berkorelasi =1, dimungkinkan karena untuk pada RSAM, pencacahan dan penghitungan nilai energi jauh lebih runtut (termasuk untuk penghitungan nilai energi dari faktor noise seperti hujan dan faktor-faktor lain yang dapat terekam oleh sistem. Sedangkan perhitungan pada data analog hanya mampu memperhitungkan nilai dari penjumlahan energi dari masing-masing gempa satu persatu tanpa memperhitungkan noise. Secara keseluruhan dari kedua data menunjukkan bahwa terjadi peningkatan energi harian selama masa erupsi gunungapi Merapi. Peningkatan energi terdistribusi secara merata hampir pada awal bulan Mei. Dalam rentang 8 Mei – 7 Juni 2006, energi gempa yang dilepaskan gunung api Merapi adalah bersifat random. Hal ini disebabkan karena nilai / besarnya energi adalah bergantung pada aktivitas vulkanik yang terjadi di dalam gunugapi Merapi. Saat gunungapi Merapi mengalami masa krisis banyak aktivitas vulkanik yang tidak dapat diduga. Meski demikian dengan adanya pemantauan aktivitas gunungapi seperti halnya yang terjadi di gunungapi Merapi akan mempermudah para pengamat untuk mendapatkan informasi terkait intensitas aktivitas vulkaniknya. IV. 2. 4. Informasi Spektral dari Data Digital selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006) Berdasarkan penelitian ini dapat diketahui bahwa teknologi dan informasi yang cepat dan akurat sangat diperlukan saat gunungapi Merapi mengalami masa krisis. RSAM (Real-Time Seismic Amplitude Measurement) dapat menyediakan informasi kualitatif yang tepat saat terjadi krisis seismik gunungapi. Begitu pula dengan adanya SSAM (Spectral Seismic Amplitude Measurement). Perekaman secara digital terkait spektral energi gunungapi Merapi selama 8 Mei-7 Juni 2006 diperlihatkan oleh tabel.9, sebagai berikut; commit to user 61 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id commit to user 62 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Dari data digital diketahui pula informasi spektral saat gunungapi Merapi mengalami masa erupsi. Pembatasan data juga dilakukan yaitu pada rentang 8 Mei – 7 Juni 2006. Analisis spektral didasarkan pada data digital dengan stasiun Pusunglondon arah komponen Z. Pada stasiun ini terdapat 16 channel frekuensi yang sudah diatur. Pengaturan channel ini disesuaikan dengan penerimaan frekuensi. Adapun channel frekuensi yang terpasang untuk 16 channel data SSAM di Gunung Merapi adalah : 0.5 Hz, 0.9 Hz, 1.3 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz, 1.9 Hz, 2.1 Hz, 2.3 Hz, 2.5 Hz, 2.7 Hz, 2.9 Hz, 3.1 Hz, 3.2, Hz 3.6 Hz, 4.4 Hz, dan 9.9 Hz. Dan data SSAM ini diambil setiap satu hari. Kemudian sebaran nilai energi spektral terhadap waktu (yakni tanggal 8 Mei – 7 Juni 2006) dari masing-masing channel ditunjukkan gambar di bawah ini; Gambar 4 (j). Grafik seismisitas spektral gunungapi Merapi tanggal 8 Mei – 7 Juni 2006 Saat gunungapi Merapi mengalami masa krisis, perekaman data digital memaparkan bahwa terjadi peningkatan power spectral commit to user dari masing-masing 63 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id channel. Tepatnya sepanjang 18-23 Mei dan peningkatan secara tajam 30 Mei – 2 Juni. Puncak power spectral tertinggi pada tanggal 2 Juni 2006. Peningkatan didominasi oleh frekuensi 1,3 dan 1,5 Hz. Hal ini berarti bahwa dalam penelitian ini gempa vulkanik yang terjadi selama periode 8 Mei – 7 Juni 2006 cenderung berupa gempa berfrekuensi 1,3 - 1,5 Hz. Berdasarkan teori, untuk gempa vulkanik memiliki frekuensi tinggi, yaitu rentang frekuensi antara 4,5 Hz – 6 Hz. Sedangkan gempa tektonik jauh (gempa Telle) memiliki frekuensi yang relatif rendah. Frekuensi gempa didominasi oleh nilai 1,3 - 1,5 Hz. Hal ini diduga sebagai gempa yang terjadi akibat distribusi tekanan magma (yang berada didalam) yang semakin bertambah. Sebagai akibatnya adalah perekaman intensitas terjadinya gempa Low Frequency (LF) sangat tinggi. Dengan demikian pada rentang tanggal tersebut sering terjadi gempa yang berkaitan dengan aktivitas fluida di dalam kubah lava. Gempa Low Frequency (LF) tersebut berfrekuensi rendah dan memiliki sumber dangkal. Amplitudo dari gempa tersebut tercatat paling besar didasarkan pada data stasiun Pusunglondon. Pemilihan channel 1,3 Hz dan 1,5 Hz ini didasarkan penelitian sebelumnya dan channel tersebut baru dipilih dan digunakan setelah 1989, karena sebelumnya belum pernah terjadi gempa LF. commit to user 64 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id BAB V PENUTUP V. 1. Kesimpulan Dari penelitian ” Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitudo Measurement (RSAM) dan Perbandingannya Terhadap Data Seismik Periode Mei-Juni 2006 “ ini diperoleh beberapa kesimpulan, diantaranya adalah sebagai berikut; 1. Nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi gunungapi Merapi baik berdasarkan data RSAM maupun data Seismik periode bulan Mei-Juni 2006 cenderung meningkat dengan diikutinya peningkatan aktivitas vulkanik menjelang erupsi 14 Juni 2006. Rentetan gempa vulkanik terjadi karena adanya pergerakan magma dari dalam bumi ke atas menuju ke arah permukaan melalui lubang vulkanisme, akibatnya terdapat pergerakan magma dengan energi yang kuat tersebut (di daerah sekitar gunungapi Merapi timbul suatu getaran). Peningkatan getaran menjelang erupsi gunungapi Merapi berakibat pada meningkatnya jumlah aktivitas gempa bumi. Kemudian peningkatan jumlah kumulatif RSAM digunakan sebagai dasar untuk menerbitkan peringatan – peringatan selama masa erupsi Merapi tahun 2006. Sistem RSAM mempermudah kegiatan pemantauan aktivitas gunungapi Merapi sehingga diperoleh informasi secara real-time saat merapi mengalami masa krisis. 2. Nilai koreksi energi kumulatif dari perbandingan data RSAM dan Data Seismik gempa erupsi Gunung Merapi periode bulan Mei-Juni 2006 adalah sebesar 0,94098. Dan hal ini mengindikasikan bahwa kedua data sangat kuat sekali berkaitan (berdasarkan Nugroho, 2005:36 nilai 0,91 sampai dengan 0,99 berarti korelasinya sangat kuat sekali). Meskipun demikian ada beberapa selisih nilai yang menyebabkan commit to user kedua data tidak berkorelasi =1, dimungkinkan karena pada RSAM, 64 65 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id pencacahan dan penghitungan nilai energi jauh lebih runtut (termasuk untuk penghitungan nilai energi dari faktor noise seperti hujan dan faktor-faktor lain yang dapat terekam oleh sistem. Sedangkan perhitungan pada data analog hanya mampu memperhitungkan nilai dari penjumlahan energi dari masing-masing gempa satu persatu tanpa memperhitungkan noise. V. 2. Saran Dalam penelitian berikutnya terkait analisis energi kumulatif gempa gunungapi Merapi ini sebaiknya dilakukan tambahan variasi lain dalam pengolahan data. Variasi yang dapat ditambahkan misalnya memperbanyak pengolahan grafik data terkait parameter - parameter gempa vulkanik yang lain. Dalam hal ini mungkin akan memberikan efek pada hasil pengolahan data sehingga diperoleh informasi seismik dan vulkanik yang lebih akurat. commit to user
![Gempa Bumi baru [Compatibility Mode]](http://s1.studylibid.com/store/data/000103501_1-93426cf2450b61129358ad71a5f94423-300x300.png)
