bab iv pengolahan data dan analisis iv ... - … · smith (noaa) tahun 1988. ... antara 60-70 km....

29

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS

IV.1. PENGOLAHAN DATA

Dalam proses pemodelan gempa ini digunakan GMT (The Generic Mapping

Tools) untuk menggambarkan dan menganalisis arah vektor GPS dan sebaran gempa,

dan Matlab untuk perhitungan modelnya. GMT adalah suatu paket software untuk

membuat peta kualitas tinggi melalui postscript dalam berbagai jenis proyeksi. Software

ini di kembangkan oleh Paul Wessel (Universitas Manoa, Hawaii) dan Walter H.F.

Smith (NOAA) tahun 1988.

Data yang digunakan adalah data kejadian gempabumi selama 8 bulan di sekitar

pantai barat daya dari Bengkulu (Sumatera Bagian Selatan). Pada tabel 4.1 disajikan

data gempa utama dan beberapa gempa susulannya (tanggal 12 Sepetember 2007),

sementara untuk keseluruhan data sebaran gempa dapat dilihat pada lampiran (tabel 2b).

Tabel 4.1. Mainshock dan Aftershock Earthquake Bengkulu

(12 September 2007).

No Tahun Bulan Tanggal

Waktu

Kejadian (jam

menit detik)

Lintang

(derajat)

Bujur

(derajat)

Kedalaman

(km)

Skala

(magnitud)

1 2007 9 12 111026.83 -4.44 101.37 34 8.5

2 2007 9 12 112307.61 -2.59 101.79 35 5

3 2007 9 12 113011.57 -4.26 101.36 35 5.3

4 2007 9 12 114001.77 -2.84 100.22 35 5.5

5 2007 9 12 120609.45 -4.18 101.31 35 5

6 2007 9 12 122147.1 -2.71 100.28 35 5.2

7 2007 9 12 130207.44 -2.93 101.38 35 5.6

8 2007 9 12 130741.87 -3.53 100.75 35 5

9 2007 9 12 131719.14 -3.26 100.72 43 5.2

10 2007 9 12 144005.73 -3.16 101.46 35 5.9

11 2007 9 12 153509.95 -4.08 101.18 35 5

12 2007 9 12 163703.92 -3.14 101.4 35 5.8

13 2007 9 12 165327.11 -3.07 100.46 42 5

14 2007 9 12 220226.66 -4.43 101.4 28 5.1

15 2007 9 12 221721.55 -2.8 100.91 35 5.1

16 2007 9 12 231946.99 -4.01 101 26 5.1

17 2007 9 12 234903.72 -2.62 100.84 35 8.1

30

Langkah selanjutnya yang dilakukan adalah mengamati sebaran kejadian gempa.

Agar lebih mudah melihat sebarannya, maka dibuatlah visualisasi gambar sebaran

gempa yang terjadi di sebelah barat daya Bengkulu. Beberapa stasiun pengamatan

SUGAR dan sebaran Gempa (Mainshock dan Aftershock) di tunjukkan di bawah

(gambar 4.1) :

Gambar 4.1. Stasiun SUGAR dan Sebaran Gempabumi

September 2007 (Barat Daya Bengkulu)

Pengolahan data dilakukan untuk mencari parameter-parameter dislokasi yang

diperlukan dalam penentuan model dislokasi, antara lain : panjang bidang gempa (P),

lebar bidang gempa (W), sudut patahan yang terbentuk (dipping), dan slip yang terjadi

di bidang gempa.

Dalam perhitungan menggunakan model dislokasi, nilai parameter yang sudah

diperoleh di atas dimasukkan ke persamaan dislokasi untuk menentukan lebar bidang

gempa dan slip yang terjadi. Selanjutnya akan diperoleh beberapa model dislokasi

dengan nilai lebar dan slip tertentu.

Kemudian dari standar deviasi (residu) setiap model, dipilihlah model yang

memiliki nilai residu paling kecil mendekati nol, untuk ditentukan sebagai model yang

paling mendekati keadaan sebenarnya. Data vektor pergeseran GPS dengan model yang

sudah dipilih dibandingkan, untuk memperoleh kesimpulan akhir. (Gambar 4.2)

Stasiun SUGAR

Mainshock

Aftershock

31

Gambar 4.2. Diagram Alir Langkah-langkah Pengolahan Data.

Plot Sebaran Gempa (Bidang Gempa/Rupture Area)

Data Sebaran Gempa

Panjang Bidang Gempa (p) &

Sudut pada Bidang Gempa (Dipping/ θ)

Rumus Model Dislokasi Lebar (w) = 60-70 km

Slip (s) = 3-7 m (dalam negatif)

d(Gempa) = Ax d(Gempa) = f(p, θ, w, s)

Data GPS : Jarak dan

Vektor Pergeseran

(Horizontal & Vertikal)

Standar Deviasi: (d(GPS) – d(Gempa))2 yang paling minimum

Yes

No

Model Optimal dengan w, s

optimal

32

IV.I.1 Perhitungan Jarak SUGAR & Pengolahan Data Bidang Gempa

IV.I.1.1. Perhitungan Jarak SUGAR

Jarak (X2) merupakan parameter pertama yang ditentukan untuk penyelesain

rumus model dislokasi. Maka didapatkan jarak untuk stasiun-stasiun yang diamati

adalah sebagai berikut (tabel 4.1), letak stasiun SUGAR berada pada jarak <200 km

dari trench (zona subduksi) ke arah pantai :

Tabel 4.2. Jarak SUGAR terhadap Trench

Stasiun GPS Jarak (m)

MKMK 176744,186

LAIS 186046,5116

PRKB 97674,4186

LNNG 195348,8372

IV.I.1.2. Pengolahan Data Bidang Gempa

Secara teoritis sebaran gempa susulan menggambarkan cakupan dari gempa

utama (bidang tempat terjadinya gempa). Dari visualisasi dapat diketahui :

1. Sejauh mana jarak sebaran gempa yang terjadi terhadap trench, dan

2. Panjang bidang gempanya.

Langkah selanjutnya adalah menentukan bidang gempa dari data hasil plot

sebaran gempa di GMT, pengolahan data dijelaskan pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Diagram Pengolahan Data Sebaran Gempa

Untuk lebih jelasnya sebaran gempa dan stasiun SUGAR hasil plot di GMT

ditampilkan pada gambar 4.4 di bawah ini, stasiun SUGAR yang diamati adalah yang

Pengolahan

Output : Peta Bidang Sebaran Gempa

Input : Bujur dan Lintang Gempa & SUGAR

33

terletak di dalam zona studi bidang gempa dan memiliki nilai pergeseran paling

signifikan yaitu PRKB, MKMK, LAIS, dan LNNG sedangkan untuk stasiun BTET,

JMBI, PPNJ, MNNA, dan MLKN nilai pergeserannya tidak signifikan dan tidak masuk

dalam zona studi bidang gempa.

Gambar 4.4. Bidang Gempa dan Sebaran Stasiun SUGAR

IV.I.2. Pengolahan Nilai Dipping (α)

Pengolahan dilakukan dengan mengamati jarak bidang sebaran gempa dari

trench (subduksi) terhadap kedalaman masing-masing pengamatan sebaran gempa

(gambar 4.5). Jarak didapat dari perhitungan dengan rumus :

Jarak = Keterangan :

Xi = koordinat easting toposentrik trench

Xn = koordinat easting toposentrik gempa

Yi = koordinat northing toposentrik trench

Yn = koordinat northing toposentrik

Trench

C

D

Panjang

Jarak

Aftershock

A

B

Stasiun SUGAR

34

Gambar 4.5. Sebaran Gempa (Jarak terhadap Kedalaman)

Dari sebaran gempa dan melalui proses fitting trend-linear diperoleh nilai

dipping (α) = 10,650. Nilai α yang sudah diketahui ini adalah parameter kedua yang

didapat (fix) dan digunakan dalam penyelesaian model dislokasi sederhana ini.

IV.I.3. Penentuan Width dan Slip

IV.I.3.1. Pengolahan Model

Pengolahan model dipakai sebagai pembanding terhadap data pergeseran hasil

pengolahan GPS, dengan syarat semakin kecil selisih hasil pengamatan terhadap model,

maka data pergeseran hasil pengolahan GPS makin baik dan makin fit (cocok) dengan

model, pada kedalaman dan slip tertentu.

Pergeseran Observasi = Obs

Pergeseran Model Kalkulasi = Mod

(Obs-Mod)2 mendekati 0 (nol) atau nilai terkecil.

Trend model dislokasi sederhana (half-space) ini meliputi pergerakan horizontal

dan pergerakan vertikal. Untuk pergerakan horizontal, nilai (-) diartikan bahwa

pergeseran akibat gempa terjadi ke arah barat, dan nilai (+) diartikan bahwa pergeseran

akibat gempa terjadi ke arah timur. Sedangkan untuk pergerakan vertikal, nilai (-)

35

diartikan bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah utara, dan nilai (+) diartikan

bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah selatan.

IV.I.3.2 Penentuan Data Pergeseran pada SUGAR

Pengolahan data SUGAR dilakukan untuk memperoleh nilai parameter lebar

(width) dan besar slip yang terjadi pada saat gempa dari data vektor pergeseran GPS

yang disesuaikan dengan model. Nilai yang dipilih adalah nilai dengan standar deviasi

lebih kecil dari nilai standar deviasi pada model. Di bawah ini, disajikan informasi

pergeseran horizontal stasiun SUGAR (PRKB, MKMK, LAIS, dan LNNG). Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Posisi dan Besar Pergeseran Horizontal Stasiun SUGAR

[Meilano, 2008]

Nama

Stasiun

Bujur

(derajat)

Lintang

(derajat)

dE (m)

(pergeseran

easting)

dN (m)

(pergeseran

northing)

LAIS 102,0458 -3,52922 -0,616538 -0,371153

LNNG 101,1565 -2,28531 -0,163509 -0,341367

MKMK 101,0914 -2,54267 -0,305251 -0,528957

PRKB 100,3996 -2,9666 -0,732255 -0,959663

Pada gambar 4.6a di bawah, ditampilkan visualisasi vektor pergeseran dari data

GPS terhadap arah horizontal. Dari gambar 4.6a ini dapat diamati bahwa pergerakan

horizontal stasiun SUGAR menuju arah barat daya.

36

Gambar 4.6a. Pergerakan Horizontal Stasiun GPS

Pergeseran yang diamati juga dalam lingkup vertikal (naik atau turun). Di

bawah ini, disajikan informasi pergeseran vertikal stasiun SUGAR (PRKB, MKMK,

LAIS, dan LNNG). Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Posisi dan Besar Pergeseran Vertikal Stasiun SUGAR

[Meilano, 2008]

Nama

Stasiun

Bujur

(derajat)

Lintang

(derajat)

dU (m)

(pergeseran

vertikal)

LAIS 102,0458 -3,52922 -0,09827

LNNG 101,1565 -2,28531 -0,0217

MKMK 101,0914 -2,54267 -0,09562

PRKB 100,3996 -2,9666 -0,08509

Untuk lebih jelasnya arah pergerakan vertikal ditampilkan dalam visualisasi

vektor pergeseran dari data SUGAR terhadap arah vertikal (gambar 4.6b), dari gambar

dapat dilihat bawah pergerakan stasiun SUGAR menunjukkan ke arah bawah/turun

(bernilai negatif).

3

37

Gambar 4.6b. Pergerakan Vertikal Stasiun SUGAR

Perhitungan pergeseran yang terjadi pada stasiun SUGAR selanjutnya

dibandingkan dengan penyelesaian rumus dari model dislokasi menggunakan

parameter-parameter yang telah diperoleh pada pengolahan data di atas. Dari tabel 4.3

dan tabel 4.4 diperoleh nilai vektor pergeseran. Nilai vektor pergeseran horizontal (tabel

4.5a) dan vertikal (tabel 4.5b) ini merupakan pergeseran observasi SUGAR, koordinat

setelah pergeseran akibat gempa dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.5a. Posisi dan Pergeseran Horizontal Observasi Stasiun SUGAR setelah Gempa

Stasiun GPS dE (m) dN (m)

R

(dE2+dN2)1/2

(m)

Α*

(derajat)

Pergeseran Horizontal

R . -cos α (m)

PRKB -0,732255 -0,959663 1,207124873 14 -1,171268105

MKMK -0,305251 -0,528957 0,610715712 20 -0,573885048

LAIS -0,616538 -0,371153 0,71963439 12 -0,703908652

LNNG -0,163509 -0,341367 0,378505775 25 -0,343042731

(Α* adalah sudut yang dibentuk oleh R dan garis yang tegak lurus terhadap trench)

9

38

Tabel 4.5b. Posisi dan Pergeseran Vertikal Observasi Stasiun SUGAR setelah Gempa

Nama

Stasiun

Bujur

(derajat)

Lintang

(derajat)

Pergeseran

Vertikal (m)

LAIS 102,0458 -3,52922 -0,09827

LNNG 101,1565 -2,28531 -0,0217

MKMK 101,0914 -2,54267 -0,09562

PRKB 100,3996 -2,9666 -0,08509

Untuk menghitung pergeseran pada model (arah horizontal dan vertikal)

menggunakan rumus model dislokasi maka ditentukan variasi lebar (60-70 km dengan

interval 10 km) dan variasi slip (3-7 meter, dalam negatif, dengan interval 0,5 meter).

Penentuan variasi lebar (width) bidang gempa berdasarkan pada plot sebaran gempa

(gambar 4.4) yang terkonsentrasi dalam jarak 30-100 km, maka jaraknya diperkirakan

antara 60-70 km. Variasi slip ditentukan berdasarkan besar kekuatan gempa coseismic

nya (skala magnitud 8.5), diasumsikan bahwa slip yang terjadi untuk kekuatan gempa

dengan skala tersebut antara 3-7 meter.

Perhitungan model dislokasi dengan cara ini dilakukan untuk mencari lebar dan

slip mana yang paling mendekati nilai vektor pergeseran dari SUGAR. Metode yang

dipakai ini dikenal dengan sebutan Metode Grid Search. (tabel 4.6)

Tabel 4.6. Nilai Pergeseran Stasiun GPS berdasarkan Metode Grid Search

Parameter-

parameter yang

Ditentukan

V (m)

(pergeseran horizontal) di masing-

masing stasiun SUGAR

W (m)

(pergeseran vertikal) di masing-masing

stasiun SUGAR

Width

(km) Slip (m) PRKB MKMK LAIS LNNG PRKB MKMK LAIS LNNG

60 -5,5 -0,3894 -0,7623 -0,7097 -0,7131 -0,1594 -1,1761 -0,6752 -0,1494

60 -5 -0,354 -0,693 -0,6451 -0,6482 -0,1449 -1,0692 -0,6138 -0,1358

70 -4,5 -0,3462 -0,7724 -0,7417 -0,7377 -0,1396 -1,0982 -0,737 -0,3579

39

Proses pencocokan (fitting) beberapa model dan data pengamatan untuk mencari

model yang paling sesuai (mendekati) dapat dilihat pada langkah-langkah berikut, untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada plotting. Semua model dengan parameter kedalaman

(D) = 30 km, jarak SUGAR, dan dipping = 10,650.

1. Model pertama dengan width = 60, slip = -5. Nilai yang diamati untuk pergeseran

horizontal memiliki Standar Deviasi pergeseran horizontal (x) sebesar 0,195

(gambar 4.8a). Pada gambar 4.8a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR

dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya

cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB

yang nilainya -1,171268105 tidak mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi

yang nilainya -0,354 dengan standar deviasi yang cukup besar yaitu 0,667927. Dapat

dijelaskan pada gambar di bawah ini, pemodelan bidang gempa dari model (1) :

Gambar 4.7. Pemodelan Bidang Gempa (1)

Gambar 4.8a. Fitting Model (1) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran horizontal)

w = 60 km

p = 162,5 km

α = 10,65

s = -5 m

SUGAR

Model

40

Nilai yang diamati untuk pergeseran Standar Deviasi pergeseran vertikal (y)

sebesar 0,308 (gambar 4.8b). Pada gambar 4.8b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal

SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya

cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang

nilainya -0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1449

dengan standar deviasi yang kecil yaitu 0,003578.

Gambar 4.8b. Fitting Model (1) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran vertikal)

SUGAR Model*

41

Pada gambar 4.8c di plot titik-titik model (1) yang sama dengan jarak stasiun

SUGAR, untuk mengamati selisih nilai pergeseran observasi dengan pergeseran model

baik pergeseran horizontal (gambar 4.8a) maupun pergeseran vertikal (gambar 4.8b).

Visualisasi vektor pergeseran dari model (1) di atas dapat dilihat di bawah ini :

Gambar 4.8c. Visualisasi Pergeseran Horizontal (atas) dan Vertikal (bawah) Hasil Fitting Model (1)

61 cm

35 cm

42

2. Model pertama dengan width = 60, slip = -5,5. Pada model ini diperoleh standar

deviasi antara pergeseran observasi dengan pergeseran model : untuk pergeseran

horizontal Standar Deviasi (x) nya sebesar 0,196 (gambar 4.10a). Pada gambar

4.10a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR dibandingkan terhadap

model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai

contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -1,171268105 tidak

mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,3894 dengan

standar deviasi yang cukup besar yaitu -0,1594. Dapat dijelaskan pada gambar di

bawah ini, pemodelan bidang gempa dari model (2) :



SUGAR

Model

w = 60 km

p = 162,5 km

α = 10,65

s = -5,5 m

43

Nilai yang diamati untuk pergeseran vertikal Standar Deviasi (y) nya sebesar

0,380 (gambar 4.10b). Pada gambar 4.10b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal

SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya

cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang

nilainya -0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1594

dengan standar deviasi yang kecil yaitu 0,005523 .


SUGAR Model*

44






39 cm

68 cm

45

3. Model ketiga dengan width = 70, slip = -4,5. Pada model ini diperoleh standar

deviasi antara pergeseran observasi dengan pergeseran model : untuk pergeseran

horizontal Standar Deviasi (x) nya sebesar 0,219 (gambar 4.11a). Pada gambar

4.11a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR dibandingkan terhadap

model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai

contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -1,171268105 tidak

mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,3462 dengan

standar deviasi yang cukup besar yaitu 0,680737. Dapat dilihat dari gambar di bawah

ini, realisasi paramter-parameter berdasarkan pemodelan bidang gempa dari model

(3) :



SUGAR

Model

w = 70 km

p = 162,5 km

α = 10,65

s = -4,5 m

46

Nilai untuk pergeseran vertikal Standar Deviasi (y) nya sebesar 0,382 (gambar

4.12b). Pada gambar 4.12b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal SUGAR

dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya cukup

menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya

-0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1396 dengan

standar deviasi yang kecil yaitu 0,002972.


SUGAR

Model *

47






Nilai perhitungan masing-masing pergeseran dan standar deviasi dari ketiga

model secara lebih lengkap dapat dibaca dalam lampiran (tabel 4.7) beserta koordinat

sesudah gempa.

35 cm

14 cm

48

IV.2. ANALISIS

Dari pengolahan data menggunakan model dislokasi, maka dapat dianalisis

beberapa hal sebagai berikut :

1. Plot data gempa yang didapat dari USGS sejak gempa pada tanggal 12 September

2007sampai 20 Mei 2008 di Bengkulu menunjukkan sebaran gempa

terkonsentrasi (bidang Gempa) di sebelah selatan Pulau Sumatera, barat daya

Bengkulu.

2. Nilai Dipping yang diperoleh dari hasil pengamatan bidang gempa adalah 10,620.

3. Berdasarkan pengamatan sebaran gempa yang terjadi, dari penentuan bidang

gempa maka diperoleh panjang bidang gempa adalah ±162,5 kilometer (km).

4. Dari model dislokasi diperoleh Lebar bidang gempa adalah 60 kilometer (km)

dengan nilai slip -5 meter (m), pemilihan berdasarkan pada nilai standar deviasi

terkecil dari ketiga model, yaitu memiliki Standar Deviasi pergeseran horizontal

(x) sebesar 0,195 dan Standar Deviasi pergeseran vertikal (y) sebesar 0,308.

5. Model dislokasi yang dipakai memiliki sensitivitas tehadap fungsi jarak. Bahwa

jarak pengamatan mempengaruhi arah pergerakan horizontal (barat atau timur)

maupun vertikal (naik atau turun) yang diakibatkan oleh gempabumi.

6. Data hasil pengamatan vektor pergeseran SUGAR (Jaringan GPS Sumatera)

menunjukkan adanya pergerakan ke arah barat daya pada permukaan bidang

gempa, pergerakan turun di daerah sekitar rupture area (dekat pantai, pusat

terjadinya Gempabumi), namun terjadi kenaikan di wilayah Sumatera (>200km

dari pusat gempa).

w = 60 km

p = 162,5 km

α = 10,65

s = -5 m

bab iv pengolahan data dan analisis iv ... - … · smith (noaa) tahun 1988. ... antara 60-70 km....

Documents