BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Fenomena

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fenomena non linear merupakan suatu fenomena umum yang terjadi di
alam. Sebagai contoh fenomena non linear yang sering dijumpai di alam adalah
turbulensi, gelombang air laut, transmisi listrik, nois, gempa bumi dan lain-lain.
Selain itu, fenomena non linear juga dijumpai pada sekala eksperimen misalnya
pada fenomena Soft-mode Turbulence (SMT) dan Rayleigh Bernard Convection
(RBC).
Berbicara mengenai gempa bumi, Indonesia berada pada jalur pertemuan
tiga lempeng tektonik dunia, yaitu lempeng Indo-Australia di sebelah selatan,
lempeng Pasifik di sebelah timur dan lempeng Eurasia di sebelah utara dimana
sebagian besar wilayah Indonesia termasuk di dalamnya. Pada pergerakannya,
lempeng Indo-Australia bergerak relatif ke arah utara, lepeng Pasifik bergerak
relatif ke arah barat sedangkan lempeng Eurasia relatif diam. Akibat pergerakan
ketiga lempeng tersebut ditambah dua lempeng mikro lainnya yaitu lempeng
Filipina dan Carolina menyebabkan terjadinya gempa-gempa bumi di daerah batas
pertemuan antar lempeng.
Gambar 1.1 Kondisi tektonik Indonesia dengan panah menunjukan arah
pergerakan lempeng (Sumber: www.bmkg.go.id).
1
2
Selain itu akibat pergerakan lempeng-lempeng tersebut menimbulkan sesar
regional yang selanjutnya mejadi pusat-pusat gempa.
Hal ini menyebabkan Indonesia termasuk kedalam daerah cincin api (ring
of fire) di mana ribuan gempa bisa terjadi setiap tahunnya. Akan tetapi tidak
semua gempa-gempa tersebut dapat dirasakan oleh manusia. Sebagian besar
gempa-gempa tersebut hanya terdeteksi oleh alat seismograph. Sedangkan gempa
bumi yang dapat dirasakan oleh manusia ada sekitar 70-100 gempa bumi pertahun
dan yang mengakibatkan kerusakan di permukaan ada sekitar 1-2 gempa bumi
pertahun (sumber: BMKG). Banyaknya gempa bumi di Indonesia menyebabkan
hampir semua wilayah Indonesia rawan akan terjadinya gempa bumi, kecuali
wilayah Kalimantan yang cenderung lebih sedikit mengalami gempa bumi. Pada
Gambar 1.2 terlihat bahwa hampir seluruh wilayah indonesia (kecuali
Kalimantan) dipenuhi titik-titik yang berwarna merah, kuning dan hijau yang
menandakan wilayah tersebut pernah mengalami gempa bumi.
Gambar 1.2 Peta kegempaan di Indonesia periode 1973-2010 (Sumber:
www.bmkg.go.id).
Salah satu informasi penting terkait dengan gempa bumi adalah tentang
penjalaran gelombang gempa bumi yang lebih umum disebut sebagai gelombang
3
seismik. Oleh sebab itu mempelajari gelombang seismik merupakan hal yang
sangat penting untuk dilakukan. Salah satu sifat penting dari gelombang seismik
adalah adanya gelombang yang bersifat sebagai moda fundamental (fundamental
mode) dan ada gelombang yang memiliki bilangan gelombang yang lebih tinggi
(higher mode). Untuk selanjutnya, akan sangat membantu apabila ada suatu
fenomena yang bisa diwujudkan dalam skala laboratorium baik secara
komputasional maupun secara eksperimental yang bisa mewakili fenomena
gelombang seismik sehingga bisa mempelajari gelombang seismik secara lebih
terperinci. Dengan adanya hal tersebut, diharapkan bisa dilakukan pengujian
terhadap fenomena alam tersebut secara lebih mendalam dengan variasi parameter
kontrol secara bebas dan terukur. Oleh sebab itu, sifat penting dari gelombang
seismik tersebut harus dimiliki oleh model yang diajukan untuk memodelkan
penjalaran gelombang seismik.
Salah satu persamaan yang bisa digunakan untuk memodelkan penjalaran
gelombang seismik adalah persamaan yang diungkapkan oleh Nikolaevskiy pada
tahun 1989 yang menjelaskan penjalaran gelombang seismik dalam medium
viskoelastik. Pada persamaan Nikolaveskiy terjadi interaksi secara tak linear
antara mode Nambu-Goldstone (fundamental mode) dengan mode tak stabil
(higher mode). Hidaka (2006) melaporkan sutu fenomena konveksi pada kristal
cair yang disebut Soft-mode Turbulence (SMT). SMT terjadi akibat adanya
interaksi secara tak linear antara mode kebebasan berotasi dari molekul kristal cair
(fundamental mode) dengan mode konveksi elektrik (higher mode) menghasilkan
spatiotemperal chaos. Dengan adanya sifat ini, maka bisa dihipotesakan bahwa
fenomena SMT dan persamaan Nikolaevskiy bisa dipakai sebagai model untuk
gelomban seismik baik secara komputasional maupun secara eksperimen.
Pada penelitian ini akan dicoba menerapkan suatu analisis yaitu analisis
autokorelasi terhadap ketiga fenomena tersebut. Penelitian ini diharapkan bisa
menunjukan adanya kemungkinan untuk memodelkan fenomena SMT dan
gelombang seismik dengan persamaan Nikolaevskiy.
4
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan permasalahan pada penelitian tesis ini dirinci sebagai
berikut:
a.
Bagaimana
menganalisis
penyelesaian
persaman
Nikolaevskiy
menggunakan analisis autokorelasi?
b.
Bagaimana menganalisis data Soft-mode turbulence (SMT) menggunakan
analisis autokorelasi?
c.
Bagaimana menganalisis data gelombang gempa bumi menggunakan
analisis autokorelasi?
d.
Apakah ada kemungkinan untuk memodelkan fenomena Soft-mode
turbulence (SMT) dan gelombang seismik menggunakan persamaan
Nikolaevskiy, jika dilihat dari parameter-parameter yang didapat dari hasil
analisis autokorelasi?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian tesis ini, yaitu:
a.
Menganalisis penyelesaian persaman Nikolaevskiy menggunakan analisis
autokorelasi.
b.
Menganalisis data Soft-mode turbulence (SMT) menggunakan analisis
autokorelasi.
c.
Menganalisis data gelombang gempa bumi menggunakan analisis
autokorelasi.
d.
Mencari kemungkinan untuk memodelkan fenomena Soft-mode turbulence
(SMT) dan gelombang seismik menggunakan persamaan Nikolaevskiy,
jika dilihat dari parameter-parameter yang didapat dari hasil analisis
autokorelasi.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, permasalahan dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
5
a.
Data Soft-mode Turbulence (SMT) yang dipakai merupakan data sekunder
dengan parameter kontrol ε ≤ 3 , dengan parameter kontrol didefinisikan:
ε
=
b.
(V
2
− Vc2 ) Vc2 .
Event gempa bumi diambil dari situs www.webdc.eu dengan daerah lokasi
gempa bumi, yaitu: Lintang: 7.9 LS s/d 8.4 LS dan Bujur: 107.0 BT s/d
107.5 BT.
c.
Data sinyal gempa bumi yang digunakan merupakan sinyal gempa BHZ
(Broadband Horizontal Vertikal) yang terekam pada stasiun Wanagama,
Indonesia tahun 2009.
d.
Persamaan Nikolaevskiy yang digunakan hanya terbatas pada persamaan
Nikolaevskiy 1 dimensi.
e.
Analisis yang digunakan adalah analisis autokorelasi.
1.5 Manfaat Penelitian
Dengan adanya penelitian ini, penulis dapat mengembangkan ilmu
pengetahuan khususnya pada bidang fisika teoritik, komputasi dan geofisika.
Melalui penelitian ini pula, diharapkan bisa memberi sudut pandang baru dalam
memahami pola-pola gempa bumi yang ada di Indonesia sehingga dapat
memperkaya wawasan khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca
penelitian ini.
1.6 Sistematika Penulisan
Pada BAB I Pendahuluan, akan dikemukakan mengenai latar belakang
permasalahan yang menjadi dasar penelitian yang akan dilakukan dalam rangka
menyusun tesis ini. Dari latar belakang dapat dirumuskan permasalahan yang akan
dihadapi sebagai batasan dari penelitian yang akan dikerjakan. Dari sana
dirumuskan tujuan yang ingin dicapai dari penelitian yang dilakukan. Kemudian
dijelaskan juga manfaat dari penelitian serta sistematika penulisan skripsi.
Pada BAB II akan dikemukakan mengenai tinjauan pustaka yang
merupakan penelitian-penelitian yang sudah dilakukan. Pada bagian ini akan
dikemukakan mengenai penelitian tentang persamaan Nikolaevskiy yang
6
merupakan persamaan matematik yang dipakai model dalam penelitian ini yang
menunjang pada penelitian tesis yang akan dilakukan. Selain itu, akan
dikemukakan juga penelitian-penelitian yang sudah dilakukan mengenai Softmode Turbulence (SMT) dan mengenai gelompang seismik pada gempa bumi.
Pada BAB III akan dikemukakan dasar teori yang berisi mengenai
penjelasan tentang gempa bumi secara umum serta penjelasan mengenai Softmode Turbulence (SMT). Kemudian pada bagian ini juga dijelaskan mengenai
persamaan Nikolaevskiy serta mengenai analisis Autokorelasi.
Pada BAB IV akan dikemukakan mengenai metodologi penelitian yang
berisi mengenai uraian secara rinci mengenai urutan prosedur penelitian, peta
lokasi gempa bumi yang digunakan, perangkat yang digunakan serta mengenai
uraian tentang cara yang digunakan untuk menganalisis data.
Pada BAB V akan ditampilkan mengenai hasil analisis data pada
penelitian ini. Dari hasil analisis data tersebut akan dikemukakan mengenai
interpretasi untuk memperjelas hasil yang didapat.
Pada BAB VI akan dikemukakan mengenai kesimpulan yang diperoleh
dari penelitian Tesis yang dilakukan serta akan dikemukakan pula mengenai
saran-saran yang perlu dilakukan untuk penelitian selanjutnya.