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 ) .