tugas1-21110110120038
advertisement
TUGAS PRAKTIKUM TEKNOLOGI INFORMASI Oleh : Nama : Ummi Athiyyah Y NIM : 21110110120038 Program Studi Teknik Geodesi Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2010 1 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i DAFTAR ISI ........................................................................................................... 2 DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. 3 Bab I Pendahuluan .............................................................................................. 4 I.1 Latar Belakang .......................................................................................... 4 I.2 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 6 I.3 Manfaat Penelitian .................................................................................... 6 I.4 Ruang Lingkup Pembahasan..................................................................... 7 I.5 Metodologi Penelitian ............................................................................... 7 I.6 Sistematika Pembahasan ......................................................................... 10 Bab II Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 11 II.1 Gempabumi ............................................................................................. 11 II.1.1 Sumber Penyebab Gempa Bumi ..................................................... 12 II.1.2 Siklus Gempabumi .......................................................................... 13 II.1.3 Geometri Bidang Gempa................................................................. 13 II.2 Gempa Bengkulu 2007 ........................................................................... 15 Bab III Geodesi Satelit ........................................................................................ 20 III.1 Konsep Dasar Geodesi Satelit ................................................................. 20 III.2 Aplikasi Geodesi Satelit .......................................................................... 21 2 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Focal Mechanism Gempa Bengkulu 2007 dan beberapa gempa susulan ................................................................................................. 5 Gambar I.2 Daerah kajian penelitian ..................................................................... 7 Gambar II.1 Lokasi Kegempaan di Daerah Indonesia dan Australia. ................. 11 Gambar II.2 Geometri Bidang Gempa (digambar ulang dari Stein & Wysession, 2003) .................................................................................................. 14 Gambar II.3 Tipe dasar sesar berdasar arah slip (digambar ulang dari Eakins (1987) dalam Stein & Wysession (2003)) ......................................... 15 Gambar II.4 Lokasi gempa Bengkulu 2007......................................................... 16 Gambar II.5 Distribusi slip gempa Bengkulu yang diproyeksikan ke permukaan dan ditumpangkan ke ETOPO2 hasil hitungan USGS (2007) .......... 17 Gambar II.6 Distribusi slip gempa Bengkulu hasil hitungan Gusman dkk (2009) ........................................................................................................... 18 Gambar II.7 Distribusi slip gempa Bengkulu hasil hitungan Ambikapathy dkk (2010)................................................................................................. 18 3 Bab I I.1 Pendahuluan Latar Belakang Gempabumi adalah getaran yang disebabkan oleh beberapa hal yaitu aktifitas kerak bumi, aktivitas gunungapi, runtuhan batuan dan beberapa penyebab lain. Dari beberapa penyebab gempabumi, aktifitas kerak bumi yang bisa berupa tumbukan antar lempeng bumi atau aktivitas sesar, memberikan dampak guncangan yang relatif lebih besar dibandingkan penyebab yang lain. Gempabumi dapat menyebabkan kerusakan bangunan, infrastruktur yang dapat mengakibatkan kerusakan harta benda bahkan dapat menimbulan korban jiwa. Kepulauan Indonesia terletak pada pertemuan 3 lempeng utama dunia yaitu lempeng Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng Eurasia dan Australia bertumbukan di lepas pantai barat Pulau Sumatera, lepas pantai selatan pulau Jawa, lepas pantai Selatan kepulauan Nusatenggara, dan berbelok ke arah utara ke perairan Maluku sebelah selatan. Antara lempeng Australia dan Pasifik terjadi tumbukan di sekitar Pulau Papua. Sementara pertemuan antara ketiga lempeng itu terjadi di sekitar Sulawesi. Hal tersebut menyebabkan Indonesia termasuk daerah yang rawan terjadi gempabumi terutama di daerah dekat pertemuan lempenglempeng tersebut. Bengkulu merupakan salah satu wilayah di sebelah barat daya Sumatera-Indonesia yang dipengaruhi oleh aktivitas subduksi. Karena wilayahnya yang terletak di dekat zona subduksi lempeng samudera indo-australia dengan lempeng eurasia, maka daerah ini rawan terhadap kejadian gempa. Diketahui bahwa daerah ini juga dilewati Patahan Sumatera, dan mendapat pengaruh dari patahan di Kepulauan Mentawai. Oleh karena itu, di daerah Bengkulu ini sering terjadi gempabumi. Tercatat dari sejarah kegempaan di pantai barat Pulau Sumatera, di Bengkulu telah terjadi gempa dengan magnitude besar pada tahun 1833 (magnitude 8.7), tahun 2000 4 (magnitude 7.9) dan terakhir 12 September 2007 dengan magnitude gempa utama 8.5 pada kedalaman 34 km, diikuti gempa besar lain pada hari yang sama dengan magnitude 7.9, selanjutnya gempa-gempa susulan dengan magnitude yang cukup besar terus terjadi (USGS, 2007). Penggambaran mekanisme gempa Bengkulu 2007 dan beberapa gempa susulannya dapat dilihat pada Error! Reference source not found.. Gambar I.1 Focal Mechanism Gempa Bengkulu 2007 dan beberapa gempa susulan (data focal mechanism gempa diambil dari www.globalcmt.org) Teori dislokasi elastis mengasumsikan bahwa kerak bumi bersifat homogen, isotropis, linier dan elastis. Pergeseran di bidang gempa akan mengakibatkan pergeseran juga di permukaan bumi. Besarnya pergeseran di bidang gempa tidak bisa diukur secara langsung, tetapi dengan adanya data pergeseran di permukaan bumi yang bisa didapat dari pengukuran GPS, pergeseran di bidang gempa bisa dihitung dengan teknik inversi dari data-data pergeseran di permukaan (Okada, 1985). Permasalahan yang muncul dari hitungan inversi untuk masalah ini adalah sifat ketidakunikan dan ketidakstabilan dari solusi yang dihasilkan. Untuk itu 5 diperlukan beberapa teknik inversi dengan memanfaatkan sifat linier dari problem serta melibatkan beberapa macam konstrain dari informasi geofisika dan geologi untuk mendapatkan solusi inversi yang unik dan stabil (Du, 1992). Beberapa studi dan penelitian terdahulu yang menghitung distribusi slip dari gempa Bengkulu 2007 pernah dilakukan oleh USGS, Aditya Gusman dkk (2009) dan Ambikapathy (2010). USGS menghitung distribusi slip dengan menggunakan data teleseismik dan menggunakan diskrit bidang gempa dengan ukuran yang cukup kecil 20km x 14.5km. Gusman dkk menggunakan data gelombang tsunami dan data InSAR. Sedangkan Ambikapathy dkk menggunakan data SuGAr dengan diskrit gempa yang realtif masih besar. Dari beberapa studi tersebut belum ada yang melakukan hitungan inversi kuadrat terkecil dengan menggunakan diskrit bidang gempa dengan ukuran yang cukup kecil dan menggunakan data dari farfield (data GPS). Tesis ini akan menghitung distribusi slip di bidang gempa dengan dari data pengukuran SuGAr dengan beberapa teknik inversi kuadrat terkecil serta konstrain dari informasi geofisika dan geologi sehingga mendapatkan solusi distribusi pergeseran yang optimal pada kasus Gempa Bengkulu 12 September 2007. I.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menghitung distribusi slip di bidang gempa dari data pengukuran GPS dengan beberapa teknik inversi kuadrat terkecil serta konstrain dari informasi geofisika dan geologi sehingga mendapatkan solusi distribusi slip yang optimal pada kasus Gempa Bengkulu 12 September 2007. I.3 Manfaat Penelitian Dari segi keilmuan hasil penelitian ini dapat digunakan untuk mengetahui distribusi slip gempabumi yang terjadi pada Gempa Bengkulu 12 September 2007, serta memperkaya kajian teknik-teknik inversi kudrat terkecil yang tepat untuk memodelkan pergeseran di bidang gempa. 6 Dari segi praktis, jika distribusi slip dari proses gempa (baik tahapan sebelum, saat dan sesudah gempa) bisa dihitung dengan hasil yang teliti maka pergeseran titik-titik di permukaan bumi bisa dihitung dengan teliti pula. I.4 Ruang Lingkup Pembahasan Ruang lingkup pembahasan tesis ini adalah: Daerah bidang gempa yang diamati adalah bidang gempa Bengkulu 12 September 2007 seperti pada gambar di bawah ini. Gambar I.2 Daerah kajian penelitian Data seismitas yang dipakai untuk mengestimasi besar area bidang gempa adalah data dari USGS dengan batasan lokasi antara 98.60 BT – 105.30 BT dan 5.20 LS – 1.30 LU pada tanggal 10 September 2007 sampai dengan 10 Maret 2008. Data seismitas yang dipakai untuk mengestimasi sudut kemiringan bidang gempa (dip) adalah data dari Engdahl dengan batasan lokasi antara 98.60 BT – 105.30 BT dan 5.20 LS – 1.30 LU. Data GPS yang digunakan adalah data pengukuran GPS kontinu dari SuGAr. Teknik inversi yang akan dilakukan adalah inversi dengan teknik penghalusan solusi, penambahan konstrain nilai slip = 0 di tepi bidang gempa dan variasi pembobotan dari teknik penghalusan solusi dan konstrain. I.5 Metodologi Penelitian 7 Untuk menghitung distribusi slip bidang gempa dilakukan hitungan inversi dari data pergeseran di beberapa stasiun GPS kontinu yang ada di permukaan dengan mengunakan beberapa teknik inversi. Dalam hal ini akan melibatkan beberapa metoda penelitian secara sekaligus, yaitu: studi literatur (STL), inventarisasi data dan informasi yang sudah ada (IDI), serta pengolahan data, pemodelan dan analisis (PDA). Pemanfaatan meroda-metoda tersebut di ilustrasikan pada Error! Reference source not found. berikut, sebagai fungsi dari parameter yang akan diteliti serta data yang diperlukan Parameter dan metode penelitian Parameter yang diteliti Informasi geologi dan geofisika dan data kejadian gempa Bengkulu Area bidang gempa Bengkulu Dip/kemiringan bidang gempa Vektor pergeseran stasiun GPS akibat gempa Bengkulu Distribusi slip bidang gempa Data yang diperlukan Data sekunder dari literature Metode STL Data seismitas dari USGS setelah gempa bengkulu sampai kurang lebih 6 bulan sesudahnya. Data seismitas dari Engdahl Data pengamatan GPS sesaat dan sesudah gempa Bengkulu Vektor pergeseran stasiun GPS akibat gempa Bengkulu IDI dan PDA 8 IDI dan PDA IDI dan PDA STL, IDI dan PDA Data Seismisitas USGS Data Seismisitas Engdahl Digitasi Area Gempa Bengkulu Hitungan Regresi Linier Model Bidang Gempa (Panjang, Lebar, Strike, Koordinat) Data pengamatan GPS SuGAr Pengolahan Data GPS Koordinat Geosentrik SuGAr Dip bidang gempa Transformasi Koordinat Parameter Model Bidang Gempa (Panjang, Lebar, Strike, Dip, Depth, Koordinat) Koordinat Toposentrik SuGAr Hitungan selisih koordinat toposentrik sesaat dan sesudah gempa Diskritisasi Bidang Gempa Vektor pergeseran stasiun GPS akibat gempa Parameter Model Bidang Gempa yang sudah didiskrit Checker Board Test Kombinasi Bobot Terpilih Hitungan Inversi Distribusi Slip Hitungan RMS Hitungan Momen Gempa & Mw Distribusi Slip Hasil Inversi RMS Momen Gempa & Mw Analisis Hasil Distribusi Slip Optimal Diagram alir metodologi penelitian 9 I.6 Sistematika Pembahasan Secara garis besar sistematika tesis ini dijelaskan sebagai berikut : Bab I Pendahuluan Bab ini akan menjelaskan latar belakang penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, ruang lingkup penelitian, metodologi penelitan dan sistematika penulisan. Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini akan menguraikan secara singkat mengenai teori gempabumi, gempa Bengkulu dan studi mengenainya, survei geodesi untuk gempabumi, elastic half-space, dislokasi elastis serta perhitungan distribusi slip gempa dengan inversi kuadrat terkecil. Bab III Pemodelan Parameter Model Bidang Gempa Bab ini akan membahas tentang parameter model gempa dari data yang dibutuhkan sampai perhitungan parameter model gempa yang digunakan dalam tesis ini, Bab IV Pengolahan Data SuGAr Bab IV akan mengkaji pengolahan data SuGAr hingga mendapatkan vektor pergeseran stasion SuGAr akibat gempa Bengkulu. Bab V Hitungan Inversi Kuadrat Terkecil Bab ini akan mengkaji beberapa hal yaitu : checker board test untuk mencari kombinasi bobot yang akan digunakan dalam inversi, hitungan inversi, hitungan RMS, hitungan momen gempa dan Mw beserta analisisnya. Bab VI Kesimpulan dan Saran Bab ini akan berisi kesimpulan dari keseluruhan pelaksanaan penelitian ini dan juga saran untuk penelitian selanjutnya. 10 Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Gempabumi Gempabumi didefinisikan sebagai getaran yang bersifat alamiah, terletak pada lokasi tertentu, dan sifatnya tidak berkelanjutan. Getaran pada bumi terjadi akibat dari adanya proses pergeseran secara tiba-tiba pada kerak bumi. Pergeseran secara tiba-tiba terjadi karena adanya sumber gaya sebagai penyebabnya, baik bersumber dari alam maupun dari bantuan manusia. Selain disebabkan oleh pergeseran tiba-tiba, getaran pada bumi juga bisa disebabkan oleh gejala lain yang sifatnya lebih halus atau berupa getaran kecil yang sulit dirasakan manusia. Getaran tersebut dapat disebabkan oleh lalu-lintas, mobil, kereta api, tiupan angin pada pohon atau bangunan tinggi. Getaran seperti ini dikelompokkan sebagai mikroseismisitas. Gambar II.1 Lokasi Kegempaan di Daerah Indonesia dan Australia. Lokasi gempa sebagian besar terdapat di sekitar batas lempeng (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/seismicity/australia.php) Gempa bumi biasanya akan menyebabkan kerak bumi di sekitarnya terdeformasi, baik dalam arah horizontal maupun vertikal. Dalam suatu siklus terjadinya gempa bumi, proses deformasi dapat dibagi kedalam beberapa tahapan, yaitu: interseismik, praseismik, koseismik, dan pascaseismik (Mori, 2004; Natawidjaja dkk, 2004). Tahapan interseismik merupakan tahapan awal suatu siklus gempa bumi. Pada tahapan ini energi dari dalam bumi 11 menggerakkan lempeng, dan energi mulai terakumulasi di bagian-bagian lempeng tempat biasanya terjadinya gempa bumi (batas antarlempeng dan sesar). Sesaat sebelum terjadinya gempa bumi dinamakan tahapan praseismik, dan ketika terjadinya gempa utama dinamakan tahapan koseismik. Deformasi koseismik adalah deformasi kerak bumi yang diakibatkan oleh gempa utama dan gempa-gempa susulannya yang besar. Deformasi ini umumnya berupa deformasi horizontal maupun deformasi vertikal dan cakupan spasialnya proporsional dengan magnitudo gempanya. Tahapan pascaseismik didefinisikan sebagai tahapan ketika sisa-sisa energi gempa terlepaskan secara perlahan dan dalam kurun waktu yang lama sampai kondisi kembali ke tahap kesetimbangan yang baru. Deformasi yang cepat hasil sebuah gempa dari sebuah bidang deformasi yang kompleks yang meluas sampai ke daerah yang luas dan waktu yang lama. Oleh karena itu, informasi tambahan tentang gempa bumi dan proses yang menyebabkan mereka dapat diperoleh dengan mengukur deformasi tanah yang lambat, menggunakan teknik dari geodesi. Kebanyakan mengandalkan tehnik seperti mendeteksi gerakan monumen geodetik. Data koordinat monumen sebelum dan sesudah gempabumi memberikan pergerakan koseismik monumen geodetik. Teknologi geodesi yang pertama kali digunakan untuk pengukuran koordinat monumen geodetik adalah dengan triangulasi dan trilaterasi untuk pengukuran komponen horizontal serta dengan pengukuran sipat datar teliti untuk komponen vertikal. Saat ini, teknologi Global Positioning System merupakan teknologi yang banyak digunakan untuk pemantauan deformasi akibat aktivitas tektonik dengan ketelitian hingga sub-centimeter. Teknologi lain yang sering digunakan adalah dengan InSAR (Stein & Wyssesion, 2003) II.1.1 Sumber Penyebab Gempa Bumi Para peneliti kebumian berkesimpulan bahwa penyebab terjadinya gempabumi berawal dari adanya gaya pergerakan di dalam interior bumi (gaya konveksi mantel) yang menekan kerak bumi yang bersifat rapuh, sehingga ketika kerak bumi sudah tidak kuat untuk merespon gaya gerak dari dalam bumi tersebut maka akan membuat sesar dan menghasilkan gempabumi. Akibat gaya gerak dari dalam bumi ini maka kerak bumi telah terbagi-bagi menjadi beberapa fragmen yang disebut lempeng. Gaya gerak penyebab gempabumi ini selanjutnya disebut gaya sumber tektonik. 12 Selain sumber tektonik yang menjadi faktor penyebab terjadinya gempabumi, terdapat beberapa sumber lainnya yang dikategorikan sebagai penyebab terjadinya gempabumi, yaitu sumber non-tektonik dan gempabumi buatan. II.1.2 Siklus Gempabumi Gempabumi mempunyai sifat berulang. Suatu gempabumi yang terjadi di suatu daerah akan terjadi lagi di masa yang akan datang dalam periode waktu tertentu. Istilah perulangan gempabumi ini dinamakan siklus gempabumi. Satu periode siklus gempabumi ini biasanya berlangsung dalam kurun waktu puluhan sampai ratusan tahun (Shimazaki dan Nakata dalam Vigny, 2005). Dalam satu siklus gempabumi terdapat beberapa tahapan mekanisme terjadinya gempabumi, yaitu tahapan interseismik, koseismik, dan post-seismik. Tahapan interseismik merupakan tahapan awal dari suatu siklus gempabumi. Pada tahapan ini energi dari dalam bumi menggerakkan lempeng dan energi mulai terakumulasi di bagian-bagian lempeng tempat biasanya terjadi gempabumi. Tahapan koseismik adalah saat terjadinya gempa utama. Tahapan post-seismik didefinisikan sebagai tahapan ketika sisa-sisa energi gempa terlepaskan secara perlahan dan dalam kurun waktu yang lama sampai kondisi kembali ke tahap kesetimbangan awal yang baru. Selain tiga tahapan di atas, dikenal juga tahapan diantara tahapan interseismik dan koseimik yaitu tahapan preseismik yang merupakan tahapan sesaat sebelum terjadinya gempabumi. Para peneliti kemudian menyebut tahapan ini sebagai tahapan precursor gempabumi. Selain itu ada juga tahapan yang terjadi setelah koseismik dan sebelum post-seismik, yaitu tahapan afterslip yang didefinisikan sebagai tahapan ketika sisa-sisa energi gempa terlepaskan melalui gempa susulan yang kekuatannya lebih kecil dari kekuatan gempa utama. II.1.3 Geometri Bidang Gempa Geometri bidang gempa dapat dideskripsikan dalam orientasi bidang gempa dan arah slip sepanjang bidang tersebut. Bidang sesar dikarakterisasi oleh vektor normal 𝑛̂ dan vektor slip 𝑑̂ . Vektor slip merupakan arah gerakan hanging wall (bagian atas) terhadap foot wall (bagian bawah). Vektor slip selalu terletak pada bidang gempa dan tegak lurus terhadap vektor 13 normal. Sudut kemiringan bidang gempa (dip) adalah sudut antara permukaan atau bidang horizontal dan bidang gempa. Garis strike didefinisikan sebagai garis perpotongan antara bidang horizontal dengan bidang gempa. Arah strike mengikuti kaidah tangan kiri, dengan jari telunjuk ke arah strike dan jari empu ke arah dip. Sudut strike f adalah sudut yang dihitung searah jarum jam dari arah utara geografis ke arah strike. Arah gerak hanging wall dinyatakan oleh sudut slip yang diukur berlawanan arah jarum jam dari suatu garis pada bidang gempa yang sejajar dengan arah strike (Stein & Wysession, 2003). Gambar II.2 Geometri Bidang Gempa (digambar ulang dari Stein & Wysession, 2003) Jika kita mengasumsikan sebuah bidang gempa dengan bentuk persegipanjang, maka ukuran sepanjang strike disebut sebagai panjang dan ukuran sepanjang arah dip disebut lebar. Bidang gempa yang sebenarnya mempunyai bentuk geometri yang tidak sederhana seperti persegipanjang dan slip yang terjadi pada satu bidang gempa tidak harus homogen. Bidang robekan gempa dapat terjadi dalam beberapa bagian dari bidang gempa yang masing-masing bisa mempunyai orientasi dan besar slip yang berbeda. Oleh karena itu untuk mendekati bidang gempa yang sebenarnya, kita dapat membagi bidang gempa menjadi sub-bidang gempa (diskrit) dengan ukuran lebih kecil (Stein & Wysession, 2003). Meskipun arah slip bervariasi dari 00 – 3600, tetapi ada beberapa geometri fault dasar yang dapat digambarkan dengan arah slip tertentu. Ketika sisi fault bergerak horizontal relatif terhadap sisi yang lainya, hal ini dikenal sebagai strike-slip fault. Jika arah slip () = 00, 14 berarti bagian hanging wall bergerak ke kanan dan disebut sebagai left-lateral. Jika = 1800, hanging wall bergerak ke kiri dan disebut right-lateral. Ketika sisi fault bergerak vertikal relatif terhadap sisi yang lainya, hal ini dikenal sebagai dip-slip fault. Jika = 2700, hanging wall bergerak ke arah bawah dan disebut normal faulting. Jika = 900, hanging wall bergerak ke atas dan disebut reverse/thrust faulting (Stein & Wysession, 2003). left-lateral strike-slip fault ( = 00) ( = 1800) right-lateral strike-slip fault normal dip-slip fault reverse/thrust dip-slip fault ( = 2700) ( = 900) Gambar II.3 Tipe dasar sesar berdasar arah slip (digambar ulang dari Eakins (1987) dalam Stein & Wysession (2003)) II.2 Gempa Bengkulu 2007 Gempabumi Bengkulu pada tanggal 12 September 2007 mempunyai titik pusat pada koordinat 4.520°S, 101.374°E dengan kedalaman 34 km. Gempabumi terjadi sebagai akibat dari dorongan patahan di perbatasan antara lempeng Australia dan lempeng Sunda. Di lokasi gempa ini, lempeng Australia bergerak ke timur laut terhadap lempeng Sunda dengan kecepatan sekitar 60 mm / tahun. Arah gerak relatif lempeng miring terhadap orientasi batas lempeng lepas pantai dari pantai barat Sumatera. Komponen pergerakan lempeng tegak lurus terhadap batas tersebut diakomodasi oleh dorongan faulting pada batas-lempeng lepas pantai. Sebagian besar komponen gerak lempeng paralel dengan batas lempeng yang diakomodasi oleh strike-slip faulting pada sesar Sumatera, yang berada pada daratan Sumatera (USGS, 2007). 15 Gambar II.4 Lokasi gempa Bengkulu 2007 ( Koordinat dan focal mechanism gempa diambil dari www.globalcmt.org ) Beberapa studi dan penelitian terdahulu yang menghitung distribusi slip dari gempa Bengkulu 2007 pernah dilakukan oleh USGS, Aditya Gusman dkk (2009) dan Ambikapathy (2010). USGS menghitung distribusi slip dengan menggunakan data teleseismik dan menggunakan diskrit bidang gempa dengan ukuran yang cukup kecil 20km x 14.5km. Gusman dkk menggunakan data gelombang tsunami dan data InSAR. Sedangkan Ambikapathy dkk menggunakan data SuGAr dengan diskrit gempa yang realtif masih besar. USGS melakukan hitungan distribusi slip dengan menggunakan data teleseismik. Bidang gempa dibuat diskrit dengan ukuran 20km x 14.5 km, sejumlah 28 buah sepanjang strike dan 11 buah sepanjang downdip dengan total diskrit sejumlah 308 buah diskrit. Hasil distribusi slip yang dihasilkan pada Error! Reference source not found. menunjukkan bahwa distribusi slip maksimal sebesar 4 m berada di tengah bidang gempa dan nilai slip cenderung mengecil ke tepi bidang gempa. 16 Gambar II.5 Distribusi slip gempa Bengkulu yang diproyeksikan ke permukaan dan ditumpangkan ke ETOPO2 hasil hitungan USGS (2007) (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqinthenews/2007/us2007hear/finite_fault.php) Sedangkan momen gempa yang dihasilkan gempa Bengkulu 2007, menurut USGS adalah 5.05 x 1021 N.M (setara dengan Mw = 8.4). Sedangkan momen magnitude yang dikeluarkan oleh USGS dari data seismologi adalah 8.5. Gusman dkk melakukan hitungan inversi distribusi slip dengan menggunakan data gelombang tsunami dan data InSAR. Mereka membagi bidang gempa menjadi 72 diskrit dengan ukuran 25 km x 25 km. Hasil hitungan inversi yang dilakukan oleh Gusman dkk (2009) menghasilkan distribusi slip seperti pada Error! Reference source not found.. Pada gambar tersebut distribusi slip yang digambarkan secara diskrit menunjukkan nilai maksimal sebesar 6 m di dua lokasi diskrit. 17 Gambar II.6 Distribusi slip gempa Bengkulu hasil hitungan Gusman dkk (2009) Sedangkan momen gempa yang dihasilkan gempa Bengkulu 2007, menurut Gusman dkk adalah 3.8 x 1021 N.M (setara dengan Mw = 8.3). Ambikapathy dkk juga melakukan hitungan distribusi slip gempa Bengkulu 2007 dengan menggunakan data SuGAr dengan hasil seperti pada Error! Reference source not found.. Pada gambar tersebut, nilai slip maksimal sebesar Gambar II.7 Distribusi slip gempa Bengkulu hasil hitungan Ambikapathy dkk (2010) 18 Ambikapathy dkk hanya menghitung sejumlah 7 buah diskrit bidang gempa dengan ukuran cukup besar dibandingkan USGS dan Gusman dkk dan hasil slipnya belum smooth antar diskrit. Ambikapathy tidak menghitung momen gempa dari distribusi slip yang dihasilkan. Dari ketiga studi tersebut USGS dan Gusman dkk sudah menggunakan ukuran diskrit yang lebih kecil dibandingkan Ambikapathy dkk. Tetapi hanya USGS yang menghitung dengan bidang gempa yang lebih besar menjangkau hingga tepi trench. Dengan asumsi bahwa bidang gempa adalah bidang yang mengalami robekan secara kontinyu tetapi tidak homogen nilai slipnya maka dengan penggunaan ukuran diskrit yang lebih kecil diharapkan distribusi slip yang dihasilkan dapat mendekati fenomena fisis yang sebenarnya. Data yang digunakan oleh USGS dikategorikan data far-field (diamati dari jauh), sehingga relatif kurang sensitif dibandingkan jika menggunakan data pengamatan GPS (SuGAr) yang digunakan oleh Ambikapathy dkk atau data gelombang tsunami dan data InSAR dalam menangkap fenomena slip bidang gempa. Untuk itu dalam penelitian tesis ini dilakukan hitungan distribusi slip inversi kuadrat terkecil dengan memperlakukan bidang gempa sebagai bidang-bidang diskrit yang berukuran kecil dan menggunakan data SuGAr (data near-feld). Global CMT Solution juga menghitung momen seismik dan momen magnitude gempa Bengkulu. Hasil hitungan momen seismik sebesar 6.71 x 1021 N.M (setara dengan Mw = 8.5). 19 Bab III Geodesi Satelit III.1 Konsep Dasar Geodesi Satelit Misi geodesi mengalami kemajuan yang signifikan dengan dikembangkannya metode dan teknologi satelit bumi buatan untuk survei geodetik dan geofisik seperti penentuan posisi teliti 3D dan satellite altimetry untuk penentuan geoid. Kemajuan yang signifikan tersebut dicapai oleh karena kapabilitas metode dan teknologi satelit yang sangat tinggi, terutama dalam aspek jangkauan wilayah operasi (dari jarak puluhan meter sampai ratusan bahkan ribuan kilimeter), ketelitian hasil survei, dan kemudahan serta kecepatan operasi. Kendala cuaca dan waktu pengamatan malam hari tidak lagi menjadi masalah karena pengamatan dan pengukuran ke/dari satelit menggunakan gelombang elektromagnetik. Disamping itu karena ketinggian orbit satelit maka cakupan wilayah survei menjadi sangat luas sehingga titik-titik di permukaan bumi yang terpisah jauh dimungkinkan untuk mengamati satelit dalam waktu bersamaan tanpa terkendala oleh syarat saling dapat melihat antar stasiun pengamatan. Penerapan teknologi satelit bumi buatan untuk survei geodetik dan geofisik telah medorong studi geodesi global secara komprehensif. Kenyataan ini kemudian mengangkat satellite geodesy(geodesi satelit) menjadi salah satu subyek dalam pengembangan ilmu geodesi dan penerapannya. Apakah gerangan geodesi satelit itu? Seeber (1993) mengungkapkan bahwa geodesi satelit mencakup teknik-teknik pengamatan dan perhitungan yang memungkinkan pemecahan masalah-masalah geodesi dengan menggunakan pengukuran teliti ke, dari, atau antar satelit bumi buatan. Sementara itu Seeber juga mengidentifikasi tiga masalah dasar geodesi sebagai berikut: Penentuan posisi teliti tiga dimensi secara global (pengembangan jaring kontrol geodetik). Penentuan medan gayaberat bumi atau geoid secara teliti. Pengukuran dan pemodelan fenomena geodinamik seperti gerakan kutub, rotasi bumi, dan deformasi kerak bumi Dalam geodesi satelit dikenal pengamatan dengan metode geometrik dan metode dinamik. Dalam metode geometrik, satelit-satelit dianggap sebagai target pengamatan dengan posisi “fixed” atau sebagai titik-titik kontrol, sementara titik-titik pengamatan di bumi secara bersamaan mengamat dan mengukur jarak (ranging) ke satelit-satelit tersebut. Posisi satelitsatelit (fixed) dan titik-titik pengamatan serta jarak terukur membentuk jaringan segitiga dalam ruang dalam sistem koordinat global tiga dimensi. Dalam metode dinamik, satelit-satelit dipandang atau difungsikan sebagai sensor di dalam medan gayaberat bumi. Pengamatan dilakukan di titik-titik kontrol di bumi terhadap lintasan 20 orbit satelit yang hasilnya kemudian dianalisis untuk menentukan parameter-parameter orbit satelit dan variasinya. Jenis dan besar gaya-gaya atau percepatan yang bekerja pada satelit diinterpretasi dari parameter-parameter orbit satelit dan variasinya tersebut. Salah satu fokus analisis ialah hubungan antara realitas medan gayaberat bumi dengan penyimpangan orbit satelit yang sesungguhnya terhadap orbit normal menurut teori Kepler. Dengan metode dinamik ini dikaji perilaku orbit satelit dalam sistem acuan (koordinat) geosentrik. Dalam analisis perilaku orbit satelit untuk menyimpulkan gaya-gaya yang bekerja mempengaruhi gerak satelit, selain dihitung parameter medan gayaberat bumi, dapat pula dihitung parameter rotasi bumi (gerakan kutub, variasi kecepatan rotasi) dan parameter-parameter yang lain, seperti parameter-parameter geofisik/geodinamik dan atmosfer. III.2 Aplikasi Geodesi Satelit Geodesi satelit (terjemahan dari “satellite geodesy”) merupakan konsep dan aplikasi satelit di bidang geodesi. Selain di bidang geodesi, teknologi satelit juga diaplikasikan di bidang komunikasi, iklim dan cuaca, inderaja, dsb. Pada awal perkembangannya, geodesi satelit diterapkan untuk misi ilmiah seperti studi tentang bentuk dan dimensi bumi, medan gayaberat bumi, unifikasi datum geodetik, pengukuran tinggi permukaan laut (altimetri), dan sebagainya. Dalam fase ini dilaksanakan uji coba melalui proyek-proyek EXPLORER-1, ECHO-1, ANNA-1B, TRANSIT-1B, GEOS-3, STARLETTE, dan LAGEOS. Dalam perkembangan selanjutnya geodesi satelit dikembangkan, disamping untuk penyelenggaraan misi geodesi ilmiah, juga untuk penyelenggaraan misi praktis. Diawali dengan proyek TRANSIT (satelit Doppler) yang kemudian dilanjutkan dengan NAVSTAR GPS, GLONASS, TOPEX/POSEIDON, misi geodesi ilmiah dan praktis diselenggarakan secara lebih intensif. Dalam kerangka misi ilmiah, geodesi satelit diterapkan antara lain untuk studi tentang dinamika orbit dan rotasi bumi, medan gayaberat bumi dan geoid, dan dinamika kerak bumi. Sementara itu dalam kerangka misi praktis, geodesi satelit diterapkan terutama untuk mendukung kegiatan-kegiatan survei-pemetaan, baik di darat, laut, maupun udara, melalui perannya sebagai pengontrol posisi spasial atau penyedia data dan informasi spasial. 21
