Jurnal Einstein

Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
Jurnal Einstein
Available online http://jurnal.unimed.ac.id/2012/index.php/einstein
PREDIKSI PERIODE ULANG GEMPA BUMI TAPANULITENGAH
DENGAN MENGGUNAKAN METODEWEIBULL DAN
EXPONENSIAL
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani*
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Negeri Medan, Indonesia
Diterima Oktober 2014; Disetujui November 2014; Dipublikasikan Februari 2015
Abstrak
Tapanuli Tengah berada pada koordinat 1°11’00” - 2°22’0” LU, dan 98°07’ - 98°12’ BT
merupakan salah satu daerah rawan gempa bumi karena memiliki sumber gempa
dangkal yang disebabkan aktivitas patahan Sumatera. Penelitian bertujuan
memprediksi periode ulang gempa bumi di Tapanuli Tengah menggunakan metode
Weibull dan Exponensial. Data yang digunakan adalah data gempa bumi dari tahun
1997-2014 yang diperoleh dari BMKG dan USGS dengan magnitudo ≥ 5,0 SR.Data
diolah menggunakan metode Weibull dan Exponensial dengan bantuan perangkat
lunak Mathematica 8,0. Hasil analisa data untuk penentuan prediksi periode ulang
gempa bumi Tapanuli Tengah
menggunakan metode Weibull diperoleh %
kemungkinan terjadinya gempa adalah 74,9% dan menggunakan metode Exponensial
diperoleh 69,5%.
Kata kunci :MetodeWeibull, MetodeExponensial, Prediksi GempaBumi
How to Cite:Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani, (2015),Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi
Tapanuli Tengah Dengan Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial,Jurnal Einsten Prodi Fisika
FMIPA Unimed,1 (5): 37-41.
p-ISSN : I2338 – 1981
e-ISSN : 2407-747X
*Corresponding author:
E-mail: [email protected]
37
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani,Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi Tapanuli Tengah Dengan
Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial
Exponensial. Penelitian dilakukan di
PENDAHULUAN
Pulau Sumatera merupakan
suatu pulau yang memiliki tingkat
kegempaan tinggi karena aktivitas zona
penujaman (subduction) lempeng IndoAustralia menyusup ke bawah lempeng
Eurasia
sehingga
aktivitas
zona
penujaman
membentuk
jalur-jalur
gempa bumi. Jalur-jalur gempa bumi
menimbulkan terjadi patahan besar
kerak bumi yang membelah sepanjang
pulau Sumatera yang kemudian dikenal
sebagai patahan besar Sumatera (Great
Fault Sumatera). Kedalaman sumber
gempa di Sumatera bisa mencapai 300
km di bawah permukaan bumi dan di
Jawa bisa mencapai 700 km, sesuai
dengan kedalaman lempeng IndoAustralia menyusup dibawah lempeng
Eurasia.
Badan Meteorologi, Klimatologi,
dan Geofisika (BMKG) Bandar Lampung
menyatakan telah terjadi gempa bumi
tektonik berkekuatan 5,3 Skala Richter
di tenggara Sibolga, Sumatra Utara,
Kamis, 7 Pebruari 2013 pukul 07.41
WIB. BMKG melalui Kepala Stasiun
Geofisika
Kotabumi
Lampung
Yuharman, Kamis (7/2), merincikan
gempa 5,3 SR di Sibolga itu berada pada
daerah dengan koordinat 1.45 derajat
Lintang Utara (LU) dan 98.82 derajat
Bujur Timur (BT) dengan kedalaman 84
km. Gempa di utara daratan Pulau
Sumatera ini berada 29 km tenggara
Sibolga; 42 km barat daya Tapanuli
Selatan;
46
km
barat
laut
Padangsidempuan; 241 km tenggara
Medan Sumatera Utara; dan 1.224 km
barat laut Jakarta.
Prediksi penentuan periode ulang
gempa bumi perlu dikembangkan
dengan melakukan berbagai metode
seperti Metode Weibull dan Exponensial
sehingga penentuan periode ulang
gempa bumi dapat dilakukan secara
tepat dan proporsional.
BMKG Stasiun Geofisika Kelas I
Tuntungan.
Data
penelitian
berupamagnitude≥ 5,0 SR dan waktu
terjadi gempa tahun 1997-2014 diperoleh
dari BMKG dan USGS dianalisa
menggunakan
perangkat
lunak
Mathematica 8,0.
Diagram alir penelitian dapat
dilihat dari diagram berikut:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Perancangan
Weibull
Diagram
Alir
Metode
Perancangandiagram alir (flowchart)
untuk metode Weibull menggunakan
perangkat lunak Mathematica 8,0 dilihat
pada gambar 3.3 dibawah ini:
METODE PENELITIAN
Metode
penelitian
yang
digunakan adalah Metode Weibull dan
38
Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
Gambar 3. Diagram Alir Menggunakan
Metode Exponensial
Keterangan Gambar:
a. Input Data.
Program dengan memberikan datadata input terlebih dahulu. Data
input pada program yaituwaktu
tunggu gempa bumi yang satu
dengan yang lainnya.
Gambar 2. Diagram Alir Menggunakan
Metode Weibull
Keterangan Gambar:
a. Input Data.
Program dengan memberikan datadata input terlebih dahulu. Data
input pada program yaitu waktu
tunggu terjadinya gempa bumi
tektonik yang satu dengan yang
lainnya.
b. Baca Data.
Data-data yang diberikan tersebut,
kemudian dibaca oleh sistem.
c. Tentukan Parameter α, β dan μ
Data-data yang diberikan tersebut
kemudian
ditentukan
nilai
parameter untuk α, β dan μ oleh
sistem.
d. Waktu Tunggu Terjadi Gempa.
Sistem akan menentukan waktu
tunggu terjadinya gempa yang
dihitung sejak terjadinya gempa
yang terakhir dari data yang
dimasukkan.
1.2. Perancangan
Diagram
Alir
Metode Exponensial
Perancangandiagram alir (flowchart)
untuk metode Exponensialperangkat
lunak Mathematica 8,0
b. Baca Data.
Data-data yang diberikan tersebut,
kemudian dibaca oleh sistem.
c. Tentukan parameter α
Data-data yang diberikan tersebut
kemudian ditentukan nilai untuk α
oleh system.
d. Waktu Tunggu Terjadi Gempa.
Sistem akan menentukan waktu
tunggu terjadinya gempa yang
dihitung sejak terjadinya gempa
yang terakhir dari data yang
dimasukkan.
HASIL
PENELITAN
DAN
PEMBAHASAN
Metode Weibull
Hasil
penelitianmetode
Weibulluntuk kekuatan gempa ≥5,0SR,
diperoleh parameter metode Weibullnya
adalah α = 17,8991, β = 4268,92dan μ= 39
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani,Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi Tapanuli Tengah Dengan
Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial
3608,88 dengan % ralat 50,2% untuk
tahun 2000. Untuk tahun 2010dengan α
= 740,518, β = 211071 dan μ= -210946
dengan % ralat 13,6 %. Untuk tahun
2011 denganα = 912,409, β = 253126 dan
μ=-253008 dengan % ralat 11,4 %. Untuk
ramalan yang akan datang diperoleh α =
800,848, β = 215148 dan μ = -215034
diperkirakan terjadi pada 13 September
2014. Nilai rata-rata % ralat untuk
metode Weibull adalah:
%𝑅1 +%𝑅2 +%𝑅3
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =
%
3
50,2+13,6+11,4
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =
%
3
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 25,1%
Metode Exponensial
Hasil
penelitianmetode
Exponensialuntuk
kekuatan
gempa
≥5.0SR, diperoleh parameter metode
Exponensialnya adalah α = 0,00188679
dengan % ralat 50,7% untuk tahun 2000.
Untuk tahun 2010dengan α = 0,0263534
dengan % ralat 15,7 %. Untuk tahun
2011 denganα = 0,0283486 dengan %
ralat 25 %. Untuk ramalan yang akan
datang
diperoleh
α
=
0,027898
diperkirakan terjadi pada 8 September
2014.
Nilai rata-rata % ralat untuk metode
Weibull adalah:
%𝑅1 +%𝑅2 +%𝑅3
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =
%
3
50,7+15,7+25
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =
3
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 30,5 %
Gambar 4. Grafik Histogram Distribusi
Weibull
Gambar 5. Grafik Histogram Metode
Exponensial
Setelah
dianalisis
dengan
menggunakan metode Weibull dan
Exponensial dengan bantuan program
Mathematica 8,0 diperoleh grafik
histogram yang ditunjukkan pada
gambar 4.1. dan 4.2. Pada metode
Weibull waktu tunggu yang nilainya ≤
100 hari nilai probability density
mencapai ±0,01. Untuk waktu tunggu
nilai 100-200 nilai probability density
mencapai nilai yang sangat kecil.
Pada metode Exponensial waktu
tunggu yang nilainya ≤ 200 hari nilai
probability density mencapai ± 0,005.
Untuk waktu tunggu nilai 200-400 nilai
probability density mencapai nilai yang
sangat kecil. Perbedaan metode Weibull
dan Exponensial dilihat dari grafik pada
Exponensial dapat memprediksi lebih
baik hingga waktu tunggu 200 hari
sedangkan metode Weibull hanya
sampai waktu tunggu 100 hari. Jika
waktu tunggu besar yang berarti jarang
%
Histogram Data Gempa Bumi
Pembuktian kebenaran nilai parameter
yang diperoleh dari pengolahan data
menggunakan
perangkat
lunak
Mathematica 8,0 maka dapat dilihat
bentuk histogramnya. Jika bentuk dari
histogram memenuhi bentuk pada
distribusi maka dapat dipastikan nilai
parameter yang dihasilkan sudah akurat
atau sudah benar.
Grafik histogram dari data untuk
masing-masing
distribusi
yang
digunakan yaitu metode Weibull dan
Exponensial
digambarkan
sebagai
berikut.
40
Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
terjadi gempa bumi maka sangat sulit
untuk memprediksi gempa yang akan
terjadi.
8/penjelasan-macam-macam-skalagempa-bumi.html, Diakses tanggal
2 Pebruari 2013
Maji,
T.,
(2009),
http://tegarmaji.com/2009/09/ukur
an-kekuatan-gempa-skala-richterdan-skala-mercalli/,
Diakses
tanggal 2 Pebruari 2013
Malau.
Nya,
(2012),
Peramalan
KESIMPULAN
Dari
hasil
analisis
data
penelitian di Tapanuli Tengah diperoleh
% nilai rata-rata ralat untuk metode
Weibull diperoleh 25,1% dan untuk
metode Exponensial diperoleh % nilai
rata-rata ralat 35%. Terlihat bahwa
metodeWeibull lebih mendekati waktu
tunggu yang sebenarnya dibanding
metode Exponensial. Prediksi gempa
bumi dimasa akan datang terjadi pada
13
September
2014
dengan
menggunakan metode Weibull dan 08
September 2014 dengan menggunakan
metode Exponensial. Nilai % ralat
tertinggi didapat saat memprediksi
gempa
bumi
pada
tahun
2000
disebabkan mulai tahun 1997 sampai
tahun 2000 jarang sekali terjadi gempa.
Terjadinya Gempa Bumi Tektonik
untuk
Wilayah
Pulau
Nias
Menggunakan Metode Distribusi
Weibull,
Gumbel
dan
Ekspnensial., Skripsi, FMIPA,
USU, Medan.
Mozaiksains,
(2011),
http://mozaiksains.wordpress.com/
2011/05/27/skala-gempa-bumi/,
Diakses tanggal 3 Pebruari 2013
Newswire, (2013), http://www.bisnissumatra.com/index.php/2013/02/ge
mpal-melanda-sibolga/,
Diakses
tanggal 2 Januari 2013
Pratiwi, A., (2011), Peramalan Gempa
Bumi Tektonik Untuk Wilayah
Sumatera
Utara
Dengan
Menggunakan Metode Distribusi
Weibull dan Distribusi Gumbel,
DAFTAR PUSTAKA
Bishop, M. G., (2000),
Petroleum
Systems of The Northwest Java
Province Java and Ofshore South
East Sumatra Indonesia, USA,
Skripsi, FMIPA, USU Medan
Rohadi, S., Grandis, H., Ratag,M.,
(2008),
Studi
Potensi
USGS.
BMKG,
(2013),
http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusa
t/Geofisika/gempabumi.bmkg,
Diakses tanggal 6 Januari 2013
Faisal, A., (2012), Mengenal dan
Meramal Gempa. Bahan Kuliah
M.K. Vibrasi & Teori Gempa
2012/2013, UMSU Medan
Geo-Earth,
(2010),
http://iaghaporia.blogspot.com/2010/01/ge
mpa-jatuhan.html,
Diakses
tanggal 10 Januari 2013
Hindadari, W dan Tangkalalo, D.,
(1999), Aplikasi Data Seismik 3D
Seismotektonik Sebagai Precursor
Tingkat Kegempaan Di Wilayah
Sumatera, Jurnal Meteorologi Dan
Geofisika, Vol. 9 No.2 November
2008 : 65 – 77
Santai
Sejenak,
(2012),
http://www.santaisejenak.com/benc
ana-alam/proses-terjadinyagempa-bumi-tektonik/html,
Diakses tanggal 7 Januari 2013
Soerya,
(2005),
http://soerya.surabaya.go.id/eduka
si.net/Fenomena.Alam/Gempa.htm
, Diakses tanggal 7 Januari 2013
Untuk Reassement Lapangan
Minyak Tua Studi Kasus Struktur
Rantau, Jakarta, Prosiding Lomba
Karya Tulis, Direktorat Eksplorasi
dan Produksi Pertamina
Katel.
W.,
(2012),
http://www.wayankatel.com/2012/0
41