STUDI POST-SEISMIC GEMPA ACEH 2004 MENGGUNAKAN

STUDI POSTPOST-SEISMIC GEMPA ACEH 2004
MENGGUNAKAN DATA GPS KONTINYU
Latar Belakang
Gempa Bumi
Earthquake Cycle
Interseismik
Pre-seismik
Co-seismik
Oleh : Imron Malra Setyawan
15103027
Pemantauan
Potensi &
Mitigasi
Gempa Bumi
Post-seismik
Pembimbing : 1. Hasanuddin Z.Abidin, Ir., M.Sc, Ph.D
2. Irwan Meilano, Ir., M.Sc, Ph.D
Gempa Aceh
26 Desember 2004
3. Heri Andreas, S.T., M.T
Post-seismik
Pemantauan
Menggunakan
GPS Kontinyu
Teknik Geodesi dan Geomatika
Institut Teknologi Bandung
2007
Geodesi Gravimetri 1
Maksud & Tujuan
Bergesernya titik-titik
kerangka dasar geodesi
Memicu gempa di sekitar
daerah yg telah terjadi gempa
Pada masa yang akan datang
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Ruang Lingkup
Maksud penulisan tugas akhir :
mengetahui pola deformasi post-seismic yang terjadi
pasca gempa Aceh 2004
Tujuan penulisan tugas akhir :
•
Memanfaatkan teknologi GPS kontinyu untuk
mengetahui vektor pergeseran yang terjadi pasca
gempa Aceh dan besar pergeserannya
•
Menganalisis pola deformasi post-seismic dari
vektor pergeseran yang didapat, serta estimasi
berapa lama post-seismik akan berlangsung
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
• Studi kasus meliputi zona subduksi Sumatra segmen
Aceh
• Data yang digunakan adalah data GPS kontinyu di sekitar
segmen Aceh (Maret 2005-November 2006, diperoleh dari
receiver GPS yang dipasang secara kontinyu di stasiun
Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh )
• Pola deformasi tahapan gempa bumi yang dianalisis
adalah tahapan setelah terjadinya gempa bumi (postseismic)
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
1
Titik ACEH, Stasiun GPS
Kontinyu
UNSYIAH, Banda Aceh
Manfaat
• Memberikan gambaran mengenai penggunaan GPS kontinyu untuk
pemantauan potensi gempa bumi
• Memberikan informasi mengenai pola deformasi post-seismic yang
terjadi pasca gempa Aceh 2004.
• Memberikan kontribusi dalam kaitannya dengan upaya mitigasi
bencana gempa bumi di sekitar zona subduksi Sumatra terutama
segmen Aceh pasca gempa Aceh 2004 dan di Indonesia pada
umumnya.
• Memberikan informasi mengenai besar deformasi akibat postseismik yang terjadi di sekitar zona subduksi Sumatra khususnya
segmen Aceh sehingga pergeseran titik-titik kerangka dasar
geodesi dapat diketahui.
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Metodologi Penelitian
Data pengamatan GPS kontinyu titik ACEH
Pengolahan Data menggunakan software Bernese 5.0
Metode Absolut
PPP (Precise Point Positioning )
Metode Differensial
Hasil Posisi dan ketelitiannya
Hasil Posisi dan ketelitiannya
HASIL KOORDINAT SECARA KONTINYU
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Gempa Bumi ?
Gempa bumi didefinisikan sebagai getaran
sesaat, bersifat tidak menerus, akibat terjadinya
sudden slip (pergeseran secara tiba-tiba) pada
kerak bumi. Sudden slip terjadi disebabkan karena
adanya sumber kekuatan (force).
Gempa bumi mempunyai sifat berulang, artinya
suatu gempa bumi di suatu daerah akan terjadi lagi
di masa yang akan datang dalam periode waktu
tertentu (biasanya ratusan tahun), yang dinamakan
earthquake cycle.
DEFORMASI POST-SEISMIC ?
ESTIMASI LAMA POST-SEISMIC BERLANGSUNG
ANALISIS
KESIMPULAN & SARAN
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
2
Siklus Gempa
- Interseismic
- Pre-seismic
GPS (Global Positioning System)
- Co-seismic
adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi menggunakan
satelit. Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus
dalam segala cuaca ini, didesain untuk memberikan posisi dan
kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga informasi mengenai
waktu, secara kontinyu di seluruh dunia [Abidin, 2007].
- Post-seismic
Post-seismic adalah tahapan setelah gempa utama
terjadi dimana sisa-sisa energi dilepaskan secara
perlahan dalam kurun waktu yang lama (biasanya
bersifat aseismic) namun tetap menghasilkan deformasi
secara permanen mencapai orde submeter bahkan orde
meter untuk gempa berkekuatan besar.
Ketelitian yang dihasilkan GPS dapat digunakan utk memantau
tahapan post-seismic.
Untuk gempa yang berkekuatan besar seperti gempa
Aceh 2004 (9.2 Mw), tahapan post-seismic ini mungkin
dapat terjadi sampai sekitar 10 tahun lamanya, dan
memberikan nilai deformasi dalam fraksi meter
[Kimata, 2005]
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Metode Diferensial
Metode Pengolahan
• Metode PPP
Keunggulan yang diperoleh dengan menggunakan
metode survey statik diferensial, antara lain :
• Ketelitian metode diferensial (baseline) + data
fase dan code sampai ke fraksi milimeter.
• Proses differencing dapat mengeliminir atau
mereduksi efek-efek dari berbagai kesalahan dan
bias.
Kerangka referensi yang digunakan adalah ITRF
2005 mencakup IGS station DGAR, COCO,
UTSD(Jepang), Filipina, dan Cina
Metode PPP adalah metode penentuan
posisi absolut yang menggunakan data
one-way fase dan pseudorange dalam
bentuk kombinasi bebas ionosfer. Metode
ini umumnya dioperasionalkan dalam
metode statik dan memerlukan data GPS
dua frekuensi yang diamati menggunakan
receiver GPS tipe geodetik [Abidin, 2007]
Parameter yang ditentukan dalam
pengolahan data metode PPP adalah : tiga
komponen koordinat, offset jam receiver,
bias troposfer basah di arah zenith, dua
parameter gradien troposfer serta nilai real
dari sejumlah ambiguitas fase dari data fase
bebas ionosfer yang terlibat [Gao and Shen,
2004]. Kesalahan multipath harus direduksi
dengan menggunakan antena GPS yang
baik serta pemilihan lokasi yang memadai.
Parameter
Sudut Elevasi
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Bernese 5.0
10 °
Interval data pengamatan
30 detik
Gelombang yang digunakan
L1 dan L2
Informasi orbit
Precise Ephemeris
Metode pemecahan Ambiguitas
QIF
Penanganan Bias Troposfer
Estimasi Parameter Troposfer
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
3
Hasil Pengolahan
Metode Differensial
Metode PPP
h
Keterangan :
• Merah : komponen
easting(m)
• Hijau : komponen
northing(m)
• Biru : komponen
height(m)
Keterangan :
• Merah : komponen
easting(m)
• Hijau : komponen
northing(m)
• Biru : komponen
height(m)
h
N
E
E
N
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Grafik hasil PPP (komponen height fluktuatif)
h
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Grafik standar deviasi (hasil metode PPP)
Komponen height
memperlihatkan suatu
pola (fluktuatif),
dipengaruhi oleh :
efek musiman dari
atmosfer
N
E
h
E
N
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
4
Skema Outlier Removing
D a ta
Pers. Marone :
⎡⎛ β ⎞
⎤
U p = α ln ⎢ ⎜ ⎟ t + 1 ⎥
⎣⎝ α ⎠
⎦
•
Up : besar pergeseran post-seismic (meter)
α
: karakteristik litosfer
β
: kecepatan rate co-seismik
t
•
Pers. Marone merupakan model postseismic yang digunakan sebagai curve
fitting, untuk memperoleh :
Informasi berapa lama tahapan postseismic akan berlangsung
Informasi berapa pergeseran mulai dari
H+1 setelah gempa Aceh (27 Desember
2004)
P e ra ta a n
H it u n g o u t li e r
(> > 3 *R M S )
: waktu berlangsungnya post-seismic (hari)
C e k s e t ia p
d a ta
Resultan pergeseran :
Upr = Upe .cosθe +Upn.cosθn +Uph
Besar Pergeseran :
+UpAO =
D a t a y a n g v a l id
( b u k a n o u t li e r )
L ih a t y g
p e n y im p a n g a n n y a
p a li n g b e s a r
f (UptA ) − f (Upt 0 )
Δt
E l im i n a s i d a t a
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Grafik curve fitting data hasil metode PPP 21 bulan
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Grafik curve fitting data hasil metode PPP 10 bulan
α
β
α
= -0.226387891414391 - 1.67003868577855e-086i
β = -0.00257167233899607 + 2.24108402881303e-087i
= -0.213636133425183
= -0.0026583342206245
β
α
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
5
Grafik curve fitting data hasil metode differensial 10 bulan
α
β
= -0.23701891591759
=-0.00222293655824453
Pergeseran
Setelah outlier removing, diperoleh hasil :
Pengolahan metode PPP
(Maret 05-November 06),
• Pergeseran arah easting : -32.71 cm/21 bulan
• Pergeseran arah northing : -36.06 cm/21 bulan
• Pergeseran arah height : 1.31 cm/21 bulan
Vektor pergeseran :
PPP 21 bulan
Horisontal : 48.68 cm ke Barat daya
Vertikal : 1.31 cm (naik)
Pemotongan data
Untuk perbandingan :
Pengolahan metode PPP (Maret 05-Desember 05)
• Pergeseran arah easting : -22.26 cm/10 bulan
• Pergeseran arah northing : -23.93 cm/10 bulan
• Pergeseran arah height : -1.42 cm/10 bulan
Pengolahan metode Differensial (Maret 05Desember 05)
• Pergeseran arah easting : -24.74 cm/10 bulan
• Pergeseran arah northing : -23.62 cm/10 bulan
• Pergeseran arah height : 3.10 cm/10 bulan
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Analisis
•
vs
Vektor pergeseran :
PPP 10 bulan
Horisontal : 34.21 cm ke Barat daya
Vertikal : 3.1 cm (naik)
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Analisis
Pengolahan data metode PPP (Maret 05-November 06)
vektor pergeseran horisontal = 48.68 cm ke arah Barat daya
vektor pergeseran vertikal (naik) = 1.31 cm.
Pengolahan data metode PPP (Maret 05-Desember 05)
vektor pergeseran horisontal = 32.68 cm ke arah Barat daya
vektor pergeseran vertikal (naik) = 1.42 cm.
Pengolahan dengan metode diferensial (Maret 05-Desember 05)
vektor pergeseran horisontal = 34.21 cm ke arah Barat daya
vektor pergeseran vertikal (naik) = 3.10 cm.
Vektor pergeseran horisontal yang didapat dari kedua metode menuju ke
arah yang sama. Dengan data yang lebih sama (10 bulan), pergeseran
horisontal hasil pengolahan metode PPP dan diferensial terpaut 1.53 cm.
Akan tetapi, vektor pergeseran vertikal hasil pengolahan metode PPP dan
differensial menuju ke arah yang berlawanan.
•
Vektor pergeseran :
PPP 10 bulan
Horisontal : 32.68 cm ke Barat daya
Vertikal : -1.42 cm (turun)
Trend hasil pengolahan metode PPP dan diferensial menunjukkan pola
eksponensial untuk komponen horisontal (hal ini sesuai dengan hukum
Omori), sedangkan untuk komponen vertikal, khusus untuk metode PPP
menunjukkan pergerakan berulang (naik-turun).
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
•
Estimasi berapa lama post-seismic gempa Aceh akan berlangsung
dilakukan dengan mencocokkan(fitting) hasil pengolahan dengan
model post-seismic [Marone, 1991] berikut :
⎡⎛ β ⎞
⎤
Up = α ln ⎢ ⎜ ⎟ t + 1⎥
⎣⎝ α ⎠
⎦
Estimasi dari data hasil metode PPP (10 bulan) : 12 tahun (11.98 tahun)
Estimasi dari data hasil metode PPP (10 bulan) : 11 tahun (10.98 tahun)
• Secara praktis memberikan implikasi bahwa titik-titik ikat di Aceh harus
dikoreksi dengan memperhitungkan fakta bahwa post-seismic masih
berlangsung.
• Secara ilmiah : pengamatan dan pemodelan dari pergeseran post-seismic
sangat penting untuk mengetahui efek dari proses ini, terjadi sistem sesar
di wilayah Aceh serta untuk mengetahui periodisasi dari gempa Aceh
•Terdapat perbedaan 1 tahun antara metode PPP dan metode differensial.
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
6
Analisis
Kesimpulan
•
Titik ACEH (stasiun GPS kontinyu Unsyiah) terletak di Sunda Block
(pergerakan Sunda Block ke arah timur). Vektor pergeseran titik ACEH
yang dihasilkan dari pengolahan dengan metode PPP (32.68 cm dari data
10 bulan) dan diferensial (34.21 cm dari data 10 bulan) merupakan vektor
pergeseran yang dipengaruhi juga oleh pergerakan Sunda Block sebesar
2-3 cm per tahun.
•
Dari curve fitting menggunakan [Marone, 1991] :
Informasi besar pergeseran mulai dari H+1 setelah gempa (27 Desember
2004).
Hasil pengolahan metode PPP 10 bulan :
Pergeseran dari 27 Desember 2004-18 Desember 2005 = 76.22 cm
Hasil pengolahan metode differensial 10 bulan :
Pergeseran dari 27 Desember 2004-20 Desember 2005 = 56.34 cm
Proses outlier removing hanya menghilangkan random error dari
masing-masing metode
•
Hasil pengolahan data menggunakan metode PPP dan
metode diferensial (Maret 05-Desember 05) menunjukkan
trend pergerakan yang sama untuk komponen horisontal,
dengan pola eksponensial. Untuk kompenen vertikal
menunjukkan arah yang berlawanan.
•
Metode PPP (data 10 bulan)
Vektor pergeseran horisontal : 32.68 cm arah Barat daya
Vektor pergeseran vertikal : 1.42 cm (turun)
Metode Diferensial (data 10 bulan)
Vektor pergeseran horisontal : 34.21 cm arah Barat daya
Vektor pergeseran vertikal : 3.10 cm (naik)
merupakan vektor pergeseran yang telah dipengaruhi oleh
pergeseran Sunda Block.
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
•
Dari hasil curve fitting menggunakan [Marone, 1991] diperoleh
estimasi lama tahapan post-seismic akan berlangsung.
Hasil pengolahan metode PPP, tahapan post-seismic akan
berlangsung selama kurang lebih 12 tahun.
Hasil pengolahan metode differensial, tahapan post-seismic akan
berlangsung selama kurang lebih 11 tahun.
•
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
Deformasi post-seismic yang diperoleh dapat digunakan sebagai
data untuk mempelajari siklus gempa di zona subduksi Aceh dan
sebagai informasi tentang pergeseran titik-titik kerangka geodesi di
sekitar titik ACEH.
Terima kasih…
Wassalam
Studi Post-seismik Gempa Aceh 2004
7