APLIKASI SATELIT GRACE DALAM PADA GEMPA YANG TERJADI DI PULAU

SUMATRA

1. Pengenalan

Gempa bumi di pulau Sumatra (Andaman) dan dipulau nias merupan dua gempa bumi

terbesar yang di rekam dalam waktu sekitar 40 tahun. Gempa yang menimbulkan

gelombang tsunami tersebut merenggut ratusan ribuan nyawa dan secara permanen letak

geografi. Wilayah Sumatera - Andaman berubah meningkatkan pulau hingga 20 meter

[ Hopkin , 2005]. GRACE adalah misi gravitasi satelit kembar yang diluncurkan pada

Maret 2002 dan bersama-sama dilaksanakan oleh US National Aeronautics and Space

Administration ( NASA ) dan Jerman

Aerospace Center ( DLR ) [ Tapley et al . , 2004a ] . GRACE mengukur perubahan

gravitasi bumi yang memiliki tingkat akurasi yang dengan melacak perubahan jarak

antara dua satelit dan menggabungkan pengukuran ini dengan data dari on-board

accelerometers dan Global Positioning System( GPS ) receiver . Perubahan bulanan di

GRACE pada bidang gravitasi bumi digunakan untuk memperkirakan skala besar

redistribusi massa dalam sistem Bumi , termasuk air terestrial Perubahan storage

[misalnya , Tapley et al , 2004b ; . .Wahr et al , 2004; Chen et al . , 2005a ] , non - sterik

perubahan permukaan laut [misalnya Chambers et al , 2004; . . Chen et al , 2005b ] , dan

es di kutub sheet mencair [misalnya , Velicogna dan Wahr , 2006; . Chen et al ,

2006a ].

Sejumlah peneliti mulai menyelidiki kemungkinan

menggunakan data yang GRACE untuk mendeteksi efek coseismic menggunakan model

tsunami numerik , Bao et al . Pada tahun 2005 disimpulkan bahwa tsunami yang

dihasilkan oleh gempa bumi Sumatera – Andaman akan terdeteksi dalam pengukuran

kisaran dua Satelit GRACE . Kisaran GRACE pengukuran sebelum dan setelah gempa

memang menunjukkan anomali , karena padatnya Deformasi bumi.

2. Solusi Pengolahan Grace Gravitacy

GGM03 mengandung sekitar 43 solusi rata-rata gravitasi GRACE bulanan meliputi

periode Januari 2003 sampai September 2006. solusi ini dibebaskan sebagai bagian dari

Release 4 ( RL 04 ) solusi .Koefisien bulanan sepenuhnya dinormalisasi oleh koefisien

Spherical Harmonic dengan gelar dan ketertiban 60 [ Bettadpur , 2007a ] . perbaikan

relatif sama terhadap produk sebelumnya meliputi: gravitasi model baru GIF22a , dibuat

dari 22 - bulan time-series dari UTCSR Rilis - 02 produk gabungan dengan model

gravitasi GGM02C [ Tapley et al . , 2005 ]( SH derajat 121-200 ) dan EGM96 [ Lemoine

et al . , 1998] ( Gelar SH 201-360 ) , sebuah model pasut laut baru ( FES2004 ) untuk

periode diurnal dan semidiurnal [ Lyard et al , 2006. ] , dan sebuah Bumi yang solid

model tiang pasang diperbarui berdasarkan IERS2003 [ McCarthy dan Petit , 2003 ] .

Samudera efek pasang tiang yang dimodelkan menggunakan self- konsisten model

keseimbangan SCEQ berdasarkan data satelit altimeter [ Desai , 2002 ] . Rincian Standar

pengolahan data RL04 diberikan oleh Bettadpur [ 2007b ] . Produk dealiasing atmosfer /

lautan memiliki belum ditambahkan kembali ke bidang gravitasi GRACE dan Oleh

karena itu, efek atmosfer / lautan sebagian besar telah dihapus dari ladang GRACE .

4. Hasil

Setiap bulan permukaan massa time series global dihitung

pada 1 derajat x 1 derajat grid dari solusi bulanan 43 menggunakan 4

skema penyaringan:

a. 300 kmGaussian smoothing,

b. 500 km Gaussian smoothing,

c. decorrelation filtering (P3M6) ditambah 500 km smoothing Gaussian,

d. decorrelation filtering (P3M6) ditambah 300 km smoothing Gaussian.

Untuk menekan variasi musiman dan perubahan co-seismic isolat, kami menghitung

perbedaan antara bidang gravitasi rata-rata selama 2-tahun sebelum dan setelah gempa.

Mean untuk tahun 2003 dan 2004 (03 + 04) dihitung dari 21 solusi pertama , Januari

2003 sampai November 2004, dan rata-rata dari tahun 2005 dan 2006 (05 + 06) dihitung

dari 21 solusi terakhir, Januari 2005 sampai September 2006. Desember 2004 solusi

dikecualikan dalam perhitungan awal. Gambar 1a, 1b, 1c, dan 1d menunjukkan

perubahan massa dunia (satuan cm air )( 05 + 06 ) minus ( 03 + 04 ) untuk 4 skema

penyaringan .

Gambar 1a - 1d mengungkapkan sejumlah fitur terkait baik untuk efek hidrologi non -

musiman ( misalnya , Amazon basin) , untuk

Rebound post- glacial ( Utara Kanada ) , dan pengaruh lainnya .

Sebuah fitur di wilayah Sumatra - Andaman jelas

dengan 300 km smoothing Gaussian ( Gambar 1b ) . Namun,

garis kebisingan yang jelas atas kedua wilayah daratan dan lautan .

Dengan 500 km smoothing , garis-garis sebagian besar ditekan ,

tetapi fitur pecah juga sangat dilemahkan . setelah

menerapkan filter decorrelation ( P3M6 ) dan 300 km

Gaussian smoothing ( Gambar 1d) , fitur ruptur

menonjol , sedangkan garis-garis kebisingan secara efektif ditekan .

Gambar 2 menunjukkan pandangan yang lebih rinci dari hasil

Gambar 1d , diinterpolasi ke seperempat derajat jaringan . Episentrum

gempa bumi Sumatera - Andaman dan Nias

ditandai dengan segitiga merah muda dan putih , masing-masing. Gambar 2

menunjukkan dengan jelas efek gravitasi pecah , dan

sangat mirip dengan Gambar 2 dari Han et al. Zona subduksi

( perubahan negatif gravitasi ) dan zona uplift ( perubahan positif ) baik dipisahkan

spasial.

Untuk menganalisis deformasi coseismic dan postseismic , kami memilih dua lokasi A

( 0,5 ? N , 96,5 ? E ) dan B ( 6,5 ? N ,

96,5 ? E ) , yang ditandai dengan salib putih pada Gambar 2 , dan menunjukkan

deret waktu perubahan massa GRACE selama 4 tahun

periode di dua lokasi di Angka 3a dan 3b . untuk lebih

menggambarkan fitur pecah dan efek pasca - gempa , kami

menghapus musiman ( sinusoidal tahunan dan tengah tahunan ) variasi

melalui kuadrat terkecil dari setiap seri waktu dua

periode terpisah , 2003-2004 dan 2005-2006.

Desember 2004 solusi ( titik tengah dari time series ) dikecualikan

dalam kuadrat terkecil cocok.

Ada lompatan yang signifikan sebelum dan sesudah

Gempa bumi Sumatera - Andaman di kedua mengangkat dan subduksi

zona . Besaran perubahan di zona subduksi

( titik B , ? 35 cm perubahan air yang setara ) lebih

signifikan dibandingkan di zona uplift ( titik A , ? 10 cm dari

perubahan air setara) . Setelah Sumatra - Andaman

gempa , ada peningkatan jelas dalam massa di kedua

mengangkat dan subduksi daerah . Afterslip mungkin diharapkan untuk

berlanjut dalam arah yang sama dengan deformasi co - seismic

[ Pollitz et al . , 2006 ] . Namun perubahan gravitasi pasca - gempa

tampaknya sepenuhnya positif . Ogawa dan Heki [ 2007 ]

mengusulkan suatu mekanisme yang melibatkan infiltrasi super- kritis

air di zona dilatant diciptakan oleh menghilangkan stres dari

acara . Sebuah pengamatan yang menarik adalah sejauh mana

deformasi diamati oleh GRACE , yang memperpanjang beberapa

ratus km sebelah selatan dari Sumatera - Andaman gempa ,

yang tidak setuju dengan hasil Han et al . [ 2006 ]

berdasarkan GRACE Level- 1 kisaran / data yang marah -rate dan seismik

GRACE perubahan massa non - musiman di dua

titik-titik grid yang dipilih , ( a) A zona uplift dan di

sisi barat daya pecah , dan ( b ) B sisi timur laut

pecah . Musiman sinyal ( tahunan dan tengah tahunan ) yang

dihapus dari time series menggunakan kuadrat terkecil . merah

garis putus-putus mewakili waktu dari Sumatera - Andaman

gempa . Untuk lebih mempertahankan melompat sepanjang pecah tersebut,

kuadrat terkecil musiman fit diperkirakan secara terpisah untuk preshock yang

( 2003 dan 2004) dan gempa susulan ( 2005 dan 2006)

periode . Desember 2004 solusi ditandai dengan kosong

lingkaran tidak termasuk dalam kuadrat terkecil perkiraan fit .

prediksi model pecah Sumatra - Andaman atau perkiraan

berasal dari array data seismik [ Ishii et al . , 2005]. penjelasan yang masuk akal adalah

bahwa apa yang kita lihat di sini adalah

dikombinasikan pecah akibat gempa bumi Sumatra- Andaman

dan yang pendamping gempa Nias ( Mw = 8,7 ) 3 bulan

nanti. Karena kita membedakan dua 2 - tahun rata-rata ( sebelum

dan setelah Desember 2004) , deformasi dari Nias

gempa bumi pada Maret 2005 dapat dideteksi juga ( jika

sinyal cukup besar ) .