parameter mekanisme sumber gempa logo bumi...

LOGO PEMODELAN TSUNAMI BERDASARKAN

PARAMETER MEKANISME SUMBER GEMPA BUMI DARI ANALISIS INVERSI WAVEFORM

TIGA KOMPONEN GEMPA BUMI MENTAWAI 25 OKTOBER 2010

Moh Ikhyaul Ibad 1110100046

Dosen Pembimbing: Prof. Dr. rer.nat Bagus Jaya Santosa, S.U

Sidang Tugas Akhir Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh nopemeber

Surabaya, 17 Juli 2014

Latar Belakang

GITST (2010)

Dampak Tsunami

Dampak gempa Mentawai 25 Oktober 2010: • 286 jiwa meninggal dunia • 252 orang hilang • 536 bangunan rusak PTWC (2010)

Gempa Mentawai: Mw 7,8 Richter 21:09:22 WIB 3,484 LS dan 100,114 BT Kedalaman 12 km

Rumusan masalah dan Tujuan Penelitian

Perumusan Masalah 1. Bagaimana menentukan momen tensor pada gempa bumi Mentawai 25

Oktober 2010? 2. Bagaimana menentukan bidang sesar meliputi panjang, lebar dan slip

pada gempa bumi Mentawai 25 Oktober 2010? 3. Bagaimana pemodelan tsunami di Pulau Mentawai yang meliputi

pemodelan sumber tsunami (source modeling), pemodelan penjalaran tsunami (ocean modeling), dan pemodelan ketinggian tsunami (run-up modeling) pada tsunami Mentawai 25 Oktober 2010?

1. Menentukan momen tensor pada gempa bumi Mentawai 25 Oktober 2010? 2. Menentukan bidang sesar meliputi panjang, lebar dan slip pada gempa

bumi Mentawai 25 Oktober 2010? 3. Pemodelan tsunami di Pulau Mentawai yang meliputi pemodelan sumber

tsunami (source modeling), pemodelan penjalaran tsunami (ocean modeling), dan pemodelan ketinggian tsunami (run-up modeling) pada tsunami Mentawai 25 Oktober 2010?

Tujuan Penelitian

Batasan masalah dan Manfaat penelitian

Batasan Masalah 1. Event Gempa yang digunakan pada penelitian ini adalah Gempa bumi

Mentawai 25 Oktober 2010 dengan Magnitude 7,8. 2. Penentuan momen tensor dan bidang sesar meliputi panjang, lebar dan

slip. 3. Pemodelan tsunami yang meliputi pemodelan sumber tsunami (source

modeling), pemodelan penjalaran tsunami (ocean modeling), dan pemodelan ketinggian tsunami (run-up modeling) pada tsunami Mentawai 25 Oktober 2010?

Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah dapat menggetahui dampak yang diakibatkan oleh propagasi tsunami nantinya dapat dipakai sebagai acuan untuk melakukan mitigasi bencana tsunami yang terjadi di area bencana dan untuk mengurangi resiko kerugian akibat tsunami maupun jumlah korban yang ditimbulkan.

LOGO

Tinjauan Pustaka

Tinjauan Pustaka Tektonik Sumatra

Tinjauan Pustaka Gempa

Gempa bumi adalah berguncangnya bumi yang disebabkan oleh tumbukan antar lempeng bumi, patahan aktif, aktivitas gunung api atau runtuhan batuan.

Tinjauan Pustaka Fault / Sesar

Geometri bidang sesar

Interpretasi bidang sesar pada diagram mekanisme fokus

Tinjauan Pustaka

Polarisasi gerakan pertama gelombang P dan S untuk sumber: a) Kopel tunggal dan b) Kopel ganda

Pengaruh polaritas gelombang P di permukaan bumi akibat gaya kopel

Teori Kopel Tunggal dan Kopel Ganda

Polarisasi Gelombang P

Tinjauan Pustaka

Karakteristik gempa yang dapat menimbulkan terjadinya tsunami: 1. Lokasi pusat gempa (episenter) berada di laut. 2. Kedalaman pusat gempa (hiposenter) kurang dari

60 km dari permukaan bumi (gempa dangkal). 3. Mekanisme patahan gempa tektonik bertipe sesar

naik (reverse fault) atau sesar turun (normal fault). 4. Magnitudo gempa lebih besar dari 7,0 SR 5. Batimetri, kelandaian dan bentuk dari pantai yang

sesuai

Gelombang laut yang disebabkan oleh terjadinya gangguan didasar laut sehingga massa air laut mengalami perubahan tekanan yang mengakibatkan terjadinya propagasi gelombang hingga ke permukaan air laut (MSL).

Tsunami

Tinjauan Pustaka

Kecepatan penjalaran di dasar laut yang dangkal lebih lambat dari kecepatan Tsunami di dasar laut yang lebih dalam, sehingga membuat gelombang menjadi lebih besar dan dinamakan dengan TSUNAMI.

h= 5000m

800km/h

h= 500m

250km/h

h= 100m

100km/h

h= 10m

36km/h

Penjalaran Gelombang Tsunami

LOGO

Metodologi penelitian

Metodologi Penelitian

Diagram Alir Penelitian

Metodologi Penelitian Daerah Penelitian

No Nama Lattitude Longitude

1 MNA -4.36 102.95

2 GSI 1.30 97.57

3 LHM 5.22 96.94

Data batimetri yang digunakan untuk pemodelan tsunami adalah wilayah dengan koordinat 10 N sampai 70 S dan 970 E sampai 1050 E

Metodologi Penelitian Data Penelitian

BHN BHE

BHZ

Stasiun MNA


No Vp (km/s)

Kedalaman (km)

Vs (km/s)

Massa Jenis

(g/cm3)

Qp Qs

1 2.31 0.0 1.300 2.500 300 150 2 4.27 1.0 2.400 2.900 300 150 3 5.52 2.0 3.100 3.000 300 150 4 6.23 5.0 3.500 3.300 300 150 5 6.41 16.0 3.600 3.400 300 150 6 6.70 33.0 4.700 3.400 300 150 7 8.00 40.0 4.760 3.500 1000 500

Pengolahan Data Untuk Mendapatkan CMT

Model Bumi H-S (Haslinger-Santosa )

Tampilan Program ISOLA-GUI

Metodologi Penelitian Hasil plot moment tensor

Hasil plot sintetic waveforms

Metodologi Penelitian Tektonik Sumatra

Earth Observatory Singapore (2012)

Metodologi Penelitian Pengolahan Data Untuk

Plot Bidang Sesar

Tampilan Program H-C Plot

Hasil Plot Bidang Sesar

• Bidang pertama/bidang patahan (hijau) besar strike = 172, dip = 86 dan rake = -83 • Bidang kedua/auxiliary plane (merah) besar

strike = 294, dip = 8 dan rake = -148. • Jarak antara hiposenter gempa dengan bidang pertama

sebesar 2,04 km sedangkan jarak dengan bidang kedua sebesar 7 km. Untuk jarak antara titik centroid-nya dengan jarak hiposenter sebesar 7 km.


• Mw = 4.86 + 1.32 × Log RL • Mw = 4.04 + 2.11 × Log RW • Log RA = -3.49 + 0.91 × Mw

• Secara empiris panjang, lebar dan slip fault dapat ditentukan berdasarkan persamaan Wells and Coppersmith.

• Hubungan antara momen seismik dan Slip dapat ditentukan berdasarkan persamaan Hanks and Kanamori,

M0= µ × A × D

Dimana: RL = rupture length (km) RW = rupture width (km) RA = rupture area (km2)

Dimana: M0= momen seismik gempa (Nm) µ = regiditas batuan (Nm2) A = Luas Bidang Sesar (m2) D = Slip/dislokasi (m)


Nilai ISOLA IRIS USGS GLOBAL CMT

Mw (Richter) 7.4 7.8 7.8 7.8

µ (N/m2) 4,28x1010 4,28x1010 4,28x1010 4,28x1010

Β (m/s) 3566 3566 3566 3566

M0 (Nm) 1,36x1020 6,773x1020 6,66x1020 6,77x1020

L (km) 83,992 168,761 168,761 168,761 W (km) 39,12 60,53 60,53 60,53

A (km2) 1753,881 4055,085 4055,085 4055,085

D (m) 1,81 3,90 3,84 3,90

Hasil Perhitungan Parameter Fault


No Daerah Ketinggian Tsunami 1 Batimonga Bay 2.2 meter 2 Bosua/Ghobi

Bay 1.5 meter

3 Tumele Bay 4 meter 4 Macaroni/

Pasangan Bay 2.4 meter

5 Sabeugunggu Bay

8 meter

6 Malacopa Bay 2.5 meter 7 Asahan Bay 2.8 meter

Untuk data survei ketinggian tsunami dan waktu penjalaran tsunami Mentawai 25 Oktober 2010 didapat dari German-Indonesia Tsunami Survey Team (GITST).

Data Survei Ketinggian Tsunami dan waktu penjalaran tsunami

Waktu penjalaran tsunami menuju pantai di kepulaan Mentawai selama 5-10 menit

Metodologi Penelitian Pengolahan Data Untuk Pemodelan Tsunami

Data batimetri yang digunakan untuk pemodelan tsunami adalah wilayah dengan koordinat 10 N sampai 70 S dan 970 E sampai 1050 E

Tampilan Program Tsunami-L2008

Metodologi Penelitian Source Modeling

Tampilan Menu Source Modeling

Setting parameter gempa pada software

Metodologi Penelitian Run-up Modeling

Daerah penelitian untuk run-up tsunami: Pantai Batimonga, Pantai Ghobi, Pantai Tumele, Pantai Macaroni, Pantai Sabeugunggu, Pantai Malacopa, Pantai Asahan.

Tampilan Menu Run-up Modeling

Metodologi Penelitian Ocean Modeling / Penjalaran Tsunami

Tampilan Menu Ocean Modeling

Metodologi Penelitian Cross-section Ocean Bottom

Cross-section Ocean Bottom/Dasar permukaan laut: • Pulau Sipora • Pulau Pagai Utara • Pulau Pagai Selatan

Tampilan Menu Cross-section

LOGO

Analisis data dan pembahasan

Analisi Data dan Pembahasan

Mtt = Mxx = 0.183 × 1020 Mpp = Myy = 0.087 × 1020 Mrr = Mzz = -0.270 × 1020 Mtp = Mxy = -0.154 × 1020 Mrt = Mxz = -0.151 × 1020 Mrp = Myz = 1.322 × 1020

Centroid Moment Tensor

XX XY XZ

kj XY YY YZ

XZ YZ ZZ

M M MM M M M

M M M

=

Stein (2003)

Analisi Data dan Pembahasan Source Modeling

• Hasil dari source modeling adalan vertical displacement yaitu deformasi yang terjadi di dasar laut.

• Pergerakan vertikal lantai samudra naik dan turun dengan cepat sebagai respon dari gempa bumi dan menyebabkan naik dan turun air laut.

(a) Model 1 (b) Model 2 (c) Model 3 (d) Model 4

Analisi Data dan Pembahasan Ocean Modeling

Pulau Sipora

Pulau Pagai Utara

Pulau Pagai Selatan

Model 1 (ISOLA)

Waktu penjalaran gelombang tsunami sampai ke Pulau Sipora, Pagai Utara dan Pagai Selatan Menit ke 16 lebih 40 detik


Pulau Sipora

Pulau Pagai Utara

Pulau Pagai Selatan

Model 2 dan 4 (IRIS dan Global CMT)



Pulau Sipora

Pulau Pagai Utara

Pulau Pagai Selatan

Model 3 (USGS)


Analisi Data dan Pembahasan

Area Penelitian

Model 1 ISOLA

Model 2 IRIS

Model 3 USGS

Model 4 GCMT Survei

Run up (meter)

Run up (meter)

Run up (meter)

Run up (meter)

Run up (meter)

Batimonga Bay 0.63 2.24 2.43 2.24 2.2

Bosua/Ghobi Bay 0.55 1.73 2.11 1.73 1.5

Tumele Bay 0.78 3.25 4.29 3.25 4

Macaroni/ pasangan Bay 1.47 2.62 2.88 2.62 2.4

Sabeugunggu Bay 1.75 5 6.34 5 8

Malacopa Bay 2.41 2.88 2.94 2.88 2.5

Asahan Bay 3.16 2.86 2.97 2.86 2.8

Hasil Ketinggian Tsunami (Run up) pada daerah penelitian

Ocean Modeling

Analisi Data dan Pembahasan Cross-section Ocean Bottom

Plot cross-section A-B (Pulau Sipora), jarak A ke B adalah 215.4944 km, interval 3.1231 km).

Plot cross-section C-D (Pulau Pagai Utara), jarak C ke D adalah 215.4944 km, interval 3.1231 km).

Analisi Data dan Pembahasan Cross-section Ocean Bottom

Plot cross-section E-F (Pulau Pagai Selatan), jarak E ke F adalah 215.4944 km, interval 3.1231 km).

• Bentuk permukaan dasar laut (ocean Bottom) Pulau Pagai Utara untuk kedalaman dari 1000-4000m dibawah permukaan laut terlihat lebih curam dibandingkan Pulau Pulau Pagai Selatan dan Pulau Sipora.

• Bentuk permukaan dasar laut (ocean Bottom) Pulau Pagai Selatan untuk kedalaman 1000m-4000m di bawah pemukaan laut terlihat lebih curam dibandingkan dengan Pulau Sipora.

LOGO

Kesimpulan dan saran

Kesimpulan

1). Nilai Besar Momen Tensor untuk gempa Mentawai 25 Oktober 2010: M11 = 0.183exp20, M22 = 0.087exp20, M33 = -0.270exp20, M31 = -0.151exp20, M32 = 1.322exp20, M21 = -0.154exp20 Nodal Plane 1 strike 172⁰, dip 86⁰, Rake -83⁰ Nodal Plane 2 strike 294⁰, dip 8⁰, Rake -148⁰ 2). Nilai Panjang fault, lebar fault dan slip gempa Mentawai 25 Oktober 2010: Untuk penelitian (ISOLA) panjang fault = 83,992 km, lebar fault = 39,12 km, slip = 1,81 m Untuk IRIS dan Global CMT panjang fault = 168,761 km, lebar fault = 60,53 km, slip = 3,90 m Untuk USGS panjang fault = 168,761 km, lebar fault = 60,53 km, slip = 3,84 m 3). Hasil Pemodelan tsunami.

• Source modeling berupa nilai Vertical Displacement: Model 1 (ISOLA) Nilai maximum = 1,02 meter Model 2 dan 4 (IRIS dan Global CMT) Nilai maximum = 1,59 meter Model 3 (USGS) Nilai maximum = 1,55 meter

Kesimpulan

Kesimpulan

• Ocean Modeling, Waktu penjalaran gelombang tsunami yang mendekati survey

adalah Model 1 (ISOLA), Menit ke 16 lebih 40 detik.

• Untuk run-up modeling , ketinggian tsunami yang mendekati hasil survei adalah Model 2 (IRIS) dan Model 4 (Global CMT), Nilai ketinggian tsunami hasil pemodelan yang mendekati hasil survei sebagai berikut:

Pantai Batimongga = 2,24 meter (IRIS dan Global CMT) Pantai Ghobi = 1,73 meter (IRIS dan Global CMT) Pantai Tumele = 4,29 meter (USGS) Pantai Pasangan = 2,62 meter (IRIS dan Global CMT) Pantai Sabeugunggu = 6,34 meter (USGS) Pantai Asahan = 3,16 meter (ISOLA)

Saran

• Adapun saran berkaitan dengan penelitian ini adalah perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai penentuan momen tensor dan pola bidang sesar dari focal mechanism, terutama dalam hal proses perhitungan fungsi green, inversi dan proses filtering. Sehingga didapatkan hasil yang lebih bagus dalam fitting kurva displacement dan hasil solusi Centroid Moment Tensor. .

• Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pemodelan tsunami di Indonesia terutama wilayah Jawa dan sumatra untuk mitigasi bencana agar dapat memberikan informasi peringatan dini.

LOGO

www.themegallery.com

“The joy of being a seismologist comes to you, when you find something new about the earth’s interior from the observation of seismic waves obtained on the surface and realize that you did it without penetrating the earth or touching or examining it directly ” - Keiiti Aki, Presidential Seismological Society of America, 1980

parameter mekanisme sumber gempa logo bumi...

Documents