Penentuan Tinggi dan Waktu Tempuh Penjalaran Gelombang

Penentuan Tinggi dan Waktu Tempuh Penjalaran Gelombang Tsunami
Menggunakan Model Numerik Linier TUNAMI N1
di Pantai Kabupaten Padang Pariaman dan Kota Pariaman
Sumatera Barat
Ketua : Dwi Pujiastuti
Pembimbing: Daz Edwiza
Anggota : Meli Muchlian
Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Andalas
6/16/2008
PENDAHULUAN
DAMPAK TSUNAMI (TAHUN 1833)
DI KAB. PADANG PARIAMAN DAN KOTA PARIAMAN
SUMATERA BARAT
PENENTUAN TINGGI DAN WAKTU TEMPUH
SERTA PEMODELAN PENJALARAN GELOMBANG TSUNAMI
EARLY WARNING SYSTEM
BATASAN MASALAH
1. Sistem koordinat derajat dan UTM (Universal
2.
3.
4.
5.
6.
Tranvers Mercator)
Jarak antar grid 810 m
Data Batimetri  GEBCO
“(General Bathymetric Chart of the Oceans)”
Data Topografi  SRTM
“(Shuttle Radar Topography Mission)”
Model Numerik Tsunami Linier TUNAMI N1
Daerah tinjauan Kab. Padang Pariaman dan Kota
Pariaman (S. Limau, Pariaman Tengah, Ketaping)
Skenario gempabumi 7,5; 8,0; 8,5 Mw
DAERAH TINJAUAN
TEKTONIK SUMATERA BARAT
Tsunami dan karakteristiknya
Tsunami Rangkaian gelombang laut yang menjalar dengan
kecepatan tinggi, memiliki panjang gelombang
yang sangat panjang dan periode yang lama,
dipicu oleh gangguan impulsif di dasar laut .
PENYEBAB TIMBULNYA TSUNAMI
Aktivitas vulkanik
Gempa bumi bawah laut
Faults: Dip Slip
Tumbukan benda luar angkasa
Longsoran bawah laut
MEKANISME PEMBANGKITAN TSUNAMI
I . Kondisi awal /(dislokasi di dasar laut)
II. Terbentuk gelombang tsunami
III. Pembesaran gelombang tsunami
IV. Run-up (limpasan ke daratan)
Mekanisme pembangkitan
tsunami
di daerah subduksi
METODOLOGI PENELITIAN
Pre processing
Processing (running program)
Post processing
Pre processing
Pembuatan file input data kedalaman laut dan ketinggian daratan
 Luas daerah kajian
Pengolahan data
topografi dan garis
pantai
 Menentukan batas daerah kajian
SRTM &
 Data topografi & batimetri
 Menginterpolasi data topo+gp+bati
Penyimpanan data
domain (.txt)
 Menampilkan data numerik
Processing (running program)
Mulai
Konsep numerik TUNAMI N1
Pengumpulan data
Memasukkan
data batimetri
Pembuatan gambar data batimetri
Memasukkan
parameter
bidang sesar
Running listing program Imamura
Pembuatan pusat gempa
Pembentukan inisial model
Penyelesaian model numerik imamura
Data tinggi dan waktu tempuh
penjalaran gelombang tsunami
hm ~ hr
Verifikasi hasil pemodelan
Visualisasi penjalaran
Gelombang tsunami
Selesai
}
Processing (running program)
A. Penentuan Pusat gempa
Domain daerah tinjauan
Lokasi
Domain
Jarak Grid
DX=DY
Ukuran
Grid
Koordinat
SUMATERA
BARAT
A
810
540 × 630
97,94o - 101,98 BT
0,085o - 4,80o LS
Processing (running program)
B. Initial Condition
Parameter sesar sumber gempa
Kejadian
Xo
Yo
M
HH
D
L
W
TH
DL
RD
Skenario 1
99,3
-3,3
7,5
10
1,81
62
31
135
100
80
Skenario 2
99,3
-3,3
8,0
10
3,225
111
55
135
100
80
Skenario 3
99,3
-3,3
8,5
10
9,09
313
156
135
100
80
di mana: Xo Longitude Epicenter (deg), Yo Latitude Epicenter (deg),
M Magnitude (Mw), HH Focal depth (km), D Dislocation (m),
L Panjang fault (km), W Lebar fault (km), TH Strike (derajat),
DL Dip (derajat) dan RD Slip (derajat).
Processing (running program)
C. Program linier penjalaran gelombang tsunami
INPUT
 Data Batimetri & Topografi
 Input parameter fault & ukuran grid masing-masing
domain
 Penetapan total time model, yaitu 3 jam (10800 detik)
 Penentuan titik pasang surut tsunami
SETUP MODEL
titik 1  Sungai Limau (S 0,51 E 100,05)
titik 2  Pariaman Tengah(S 0,65 E 100,09)
titik 3  Ketaping (S 0,80 E 100,27)
Post processing
 Penyajian grafik pasang surut
 Membuat profil pantai
 Mengkorversi data (.txt) menjadi (.bmp)
 Mengkorversi data (.bmp) menjadi (.avi)
 Video animasi penjalaran tsunami
Data Hasil Pemodelan
Data skenario pemodelan tinggi dan waktu
tempuh penjalaran gelombang tsunami
Skenario (Mw)
Koordinat Lokasi
No.
7.5
Nama Lokasi
8
8.5
Lintang
(LS)
Bujur
(BT)
Tinggi
(m)
Waktu
(detik)
Tinggi
(m)
Waktu
(detik)
Tinggi
(m)
Waktu
(detik)
1
Sungai Limau
0,51
100,05
0,08
4166
0,31
2234
3,09
3057
2
Pariaman Tengah
0,65
100,09
0,11
3766
0,23
1838
3,85
2659
3
Ulakan
0,71
100,17
0,05
3801
0,21
1841
4,50
2545
Sungai Limau
Pemodelan Tsunami Mw 7,5
Pemodelan Tsunami Mw 8,5
Pemodelan Tsunami Mw 8
Profil pantai
Pariaman Tengah
Pemodelan Tsunami Mw 7,5
Pemodelan Tsunami Mw 8,5
Pemodelan Tsunami Mw 8
Profil pantai
Ketaping
Pemodelan Tsunami Mw 7,5
Pemodelan Tsunami Mw 8,5
Pemodelan Tsunami Mw 8
Profil pantai
Hasil Pemodelan Tsunami Skenario Mw 7,5
Hasil Pemodelan Tsunami Skenario Mw 8,0
Hasil Pemodelan Tsunami Skenario Mw 8,5
Hasil Simulasi Gel. Tsunami Awal
Di daerah pembangkitan, gelombang tsunami menunjukan perubahan ketinggian muka
air positif dan negatif dengan lembah gelombang mengadap daerah pantai barat
Pulau Mentawai.
Skenario Mw 7,5
Skenario Mw 8
Skenario Mw 8,5
Visualisasi Penjalaran Gelombang Tsunami
Simulasi model menghasilkan data matrik ketinggian muka air di daerah kajian
untuk langkah waktu yang telah ditentukan besarannya. Dalam hal ini, pencetakan
hasil dibuat tiap 20 detik satu data. Dengan demikian, selama kurun waktu 3 jam
atau 10.800 detik akan dihasilkan data sejumlah 540 file.
Skenario Mw 7,5
1000 dt setelah gempabumi
4200 dt setelah gempabumi
Visualisasi Penjalaran Gelombang Tsunami
Skenario Mw 8
1000 dt setelah gempabumi
5000 dt setelah gempabumi
2240 dt setelah gempabumi
Visualisasi Penjalaran Gelombang Tsunami
Skenario Mw 8,5
500 dt setelah gempabumi
3060 dt setelah gempabumi
2300 dt setelah gempabumi
KESIMPULAN
 Pada daerah tinjauan pasang surut tsunami, (setelah terjadi
gempa bumi dan sebelum terjadinya tsunami mencapai
pantai) terjadi penurunan muka air laut.
 Tinggi gelombang
pemodelan Mw 8,5.
tsunami
paling
besar
skenario
Daerah yang mengalami tinggi gelombang tsunami paling
besar adalah Ketaping (4,50 m), selanjutnya disusul oleh
Pariaman Tengah (3.85 m) dan terakhir Sungai Limau (3,09
m).
 Daerah yang paling cepat dihantam gelombang tsunami
adalah Ketaping (2545 detik), selanjutnya disusul oleh
Pariaman Tengah (2659 detik), dan terakhir Sungai Limau
(3057 detik).
 Bentuk geometri dan profil pantai juga mempengaruhi tinggi
gelombang tsunami yang menerjang pantai daerah tinjauan.
ANIMASI PENJALARAN
GELOMBANG TSUNAMI
SEKIAN
TERIMA KASIH
Tinggi Tsunami Vs Geometri pantai
Kecepatan Tsunami
Gelombang
Gel.perairan dangkal
Tinggi Gel.Tsunami
Gempa yang bagaimana yang
akan menimbulkan Tsunami?
(dan berdampak kerusakan)
 Gempa Besar dengan
Magnitude Mw >7
 Lokasi di Laut
 Kedalaman dangkal
< 40km.
 Terjadi deformasi
vertikal dasar laut
Karakteristik Tsunami
 Panjang gelombangnya lebih panjang dibandingkan dengan
kedalaman laut
 Kecepatan gelombang tergantung pada kedalaman air pusat
terjadinya gangguan seismik, kecepatan gelombang bisa
mencapai 900 km/jam (560 mile/jam dan melambat sampai
kira-kira 50 km/jam (31 mile/jam) saat gelombang
mencapai pantai
 Waktu tempuh penjalaran tergantung pada jarak dari pusat
gempa ke pantai
 Dampak umumnya ditandai dengan surutnya air pada batas
normal yang menandakan kedatangan gelombang raksasa.
 Tinggi gelombang tsunami bisa mencapai 30 m (yang
pernah tercatat
UTM
UTM  “UNIVERSAL TRANSVERS MERCATOR”
(SILINDER MELINTANG MERCATOR)
Jarak antar 2 garis bujur = 6 derajat  Zona
Indonesia berada di zona 46-54 (sumatera barat zona 47)
CIRI-CIRI PROYEKSI UTM
 Proyeksi bekerja pada setiap bidang Elipsoide yang dibatasi cakupan garis
meridian dengan lebar 6º yang disebut Zone.
ZONE :
Penomoran Zone merupakan suatu kesepakatan yang dihitung dari Garis Tanggal
Internasional (IDT) pada Meridian 180º Geografi ke arah Barat - Timur, Zone 1 =
180ºW sampai dengan 174ºW). Wilayah Indonesia dilingkup oleh Zone 46 sampai
dengan Zone 54 dengan kata lain dari Bujur 94º E(ast) sampai dengan 141 E(ast)
 Proyeksi garis Meridian Pusat (MC) merupakan garis lurus vertical pada tengah
bidang proyeksi.
 Proyeksi garis lingkar Equator merupakan garis lurus horizontal di tengah bidang
Proyeksi.
CIRI-CIRI PROYEKSI UTM
 Grid merupakan perpotongan garis-garis yang sejajar dengan dua garis proyeksi
pada butir 2 dan 3 dengan interval sama. Jadi, garis pembentuk grid bukan hasil
proyeksi dari garis Bujur atau garis Lintang Elipsoid (kecuali garis Meridian Pusat
dan Equator).
 Faktor skala garis (scale factor) di Pusat peta adalah 0.9996, artinya garis
horizontal di tanah pada ketinggian muka air laut, sepanjang 1 km akan
diproyeksikan sepanjang 999.6 m pada Peta. Catatan : Faktor skala tidak sama
dengan skala peta.
 Penyimpangan arah garis meridian terhadap garis utara Grid di Meridian Pusat =
0º, atau garis arah Meridian yang melalui titik diluar Meridian Pusat tidak sama
dengan garis arah Utara Grid Peta, simpangan ini disebut Konfergensi Meridian.
Dalam luasan dan skala tertentu tampilan simpangan ini dapat diabaikan karena
kecil (tergantung posisi terhadap garis Ekuator).
PERSAMAAN MATEMATIKA
Persamaan Gerak gelombang tsunami diekspresikan dengan
Teori Gelombang Perairan Dangkal (Dean dan Dalrymple, 1984)
u
u
v
u
1 P 1   xx  xy  xz
u
v
w

 


t
x
y
z
 x   x
y
z
u
u
v
u
1 P 1   xy  yy  yz 

u
v w

 


t
x
y
z
 y   x
y
z 
1 P
g
0
 z



PERSAMAAN MATEMATIKA
Dengan mengintegrasikan persamaan di atas dari dasar
sampai permukaan menggunakan aturan Leibnitz, diperoleh
persamaan di bawah yang terintegrasi (Imamura, 1994)
 2M 2M 
M   M 2    MN 
  x
  

 
  A 2 
  gD
2 
t x  D  y  D 
x 
y 
 x
 2 N 2 N 
N   MN    N 2 
  x
  gD
 
  A 2  2 
  
t x  D  y  D 
y 
y 
 x
PERSAMAAN MATEMATIKA
Persamaan kontinuitas
 M N


0
t
x y

M   udz  u (h   )
h

N   vdz  v (h   )
h
PERSAMAAN MATEMATIKA
Persamaan gelombang suku linier
 M N


0
t
x
y
M

 gH
0
t
x
N

 gH
0
t
y
G
R
I
D
D
O
M
A
I
N