BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Medan magnet bumi sangat penting bagi eksistensi kehidupan di bumi, karena

medan magnet bumi merupakan perisai di sekeliling bumi yang dapat melindungi bumi

dari energi plasma matahari (angin matahari), radiasi matahari yang mengandung

partikel energi tinggi dan perisai ini disebut magnetosphere (Gunnarsdóttir, 2012). Bila

masuk ke dalam atmosfer bumi, partikel angin matahari ini dapat menyebabkan

gangguan yang dapat merusak sistem aliran listrik di bumi, sistem navigasi,

komunikasi radio, dan terhambatnya upaya survei magnetik. Magnetosphere

menghalangi masuknya partikel angin matahari ke dalam atmosfer bumi dengan cara

membelokkan aliran partikel tersebut sehingga aliran ini menjauhi bumi. Namun

magnetosphere tidak sepenuhnya sempurna dalam mencegah masuknya partikel angin

matahari ke atmosfer bumi sehingga sebagian partikel angin matahari akan selalu ada

yang lolos atau dengan kata lain masuk ke atmosfer bumi. Inilah yang menyebabkan

adanya gangguan medan magnet di bumi.

Medan magnet bumi terdiri atas beberapa komponen. Namun pada penelitian

ini akan dibahas bagaimana karakteristik pola variasi diurnal magnet dari komponen

horisontal (H) saja, karena komponen ini paling terpengaruh terhadap aktivitas

matahari. Nilai komponen horisontal (H) bervariasi seiring dengan perubahan waktu.

Fluktuasi nilai variasi diurnal magnet bumi ini sebagian besar disebabkan oleh arus

listrik induksi bumi yang berasal dari pengaruh eksternal, yaitu dari bagian atas

atmosfer bumi atau ionosfer. Arus listrik di ionosfer terjadi karena adanya aktivitas

matahari. Aktivitas matahari ada yang bersifat jangka panjang seperti siklus bintik

matahari selama 11 tahun dan gangguan jangka pendek seperti aktivitas Coronal Mass

Ejection (CME), Solar flare, Sudden Storm Comencement (SSC), dan lain-lain.

1

Aktivitas matahari ini menghasilkan arus listrik induksi ke bumi di ionosfer sehingga

terjadi variasi nilai medan magnet bumi.

Variasi diurnal medan magnet menggambarkan aktivitas matahari yang terjadi

selama sehari di ionosfer bumi. Selama terjadi aktivitas matahari yang tidak signifikan

di ionosfer bumi, maka kecenderungan nilai variasi diurnal relatif lebih teratur dan

periodik (berulang), karena hanya terjadi arus induksi bumi yang disebabkan rotasi dan

pergerakan mengorbit (revolusi) dari bumi, matahari, dan bulan. Namun, saat terjadi

aktivitas matahari yang signifikan seperti aktivitas Coronal Mass Ejection (CME),

Solar flare, Sudden Storm Comencement (SC), dan lain-lain, nilai variasi diurnal ini

cenderung fluktuatif dan tidak stabil.

Nilai komponen medan magnet bumi dapat dianggap sebagai kuantitas statistik

agar dapat dipelajari evolusi atau karakter perubahan nilainya (Gururajan, 2013). Atas

dasar inilah, penulis akan membuat prediksi nilai variasi diurnal medan magnet dari

data Stasiun Geofisika Tuntungan dengan menggunakan metode statistik yaitu analisis

time series. Pada prinsipnya, analisis time series dapat digunakan untuk membuat

model prediksi untuk data yang bersifat periodik (berulang). Oleh karena itu, penelitian

ini menitikberatkan pada variasi diurnal medan mganet bumi saat aktivitas matahari

tidak signifikan atau saat medan magnet bumi bervariasi secara teratur. Teknik

penghalusan data (smoothing) yang digunakan pada analisis time series ini berupa

teknik moving average (rata-rata bergerak).

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Variasi diurnal medan magnet yang tercatat selama sehari menggambarkan

bagaiamana aktivitas matahari di ionosfer bumi. Salah satu manfaat dari nilai variasi

diurnal magnet ini adalah untuk upaya reduksi data sebagai koreksi dalam survey

magnetik. Atas dasar inilah prediksi nilai variasi diurnal geomagnet sangat perlu

dilakukan, sehingga dapat dijadikan sebagai referensi dalam membuat rencana jadwal

pengukuran geomagnet.

2

I.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian ini adalah

a. Untuk mengidentifikasi karakteristik dan pola nilai variasi diurnal magnet

komponen H dari data pengamatan stasiun geofisika BMKG Tuntungan.

b. Untuk memprediksi nilai variasi diurnal magnet komponen H pada beberapa

hari berikutnya.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 MEDAN MAGNET BUMI

Bumi memiliki medan magnet yang secara dominan dihasilkan dari dalam bumi

dan membentuk perisai pelindung di sekitar bumi yang dinamakan magnetosphere.

Perisai ini melindungi bumi dari partikel energi tinggi matahari yang berbahaya.

Medan magnet yang teramati di bumi (medan geomagnet) dihasilkan dari beberapa

sumber yang berbeda. Sumber-sumber pembangkit medan magnet bumi ini adalah:

1. Sumber internal. Medan magnet bumi secara global dibangkitkan oleh dinamo

magnetik yang berasal dari inti luar bumi yang cair dan variasinya berubah

sangat lambat dan kecil terhadap waktu. Medan magnet ini memilki pengaruh

dominan terhadap bumi sekitar 99 % dan disebut medan magnet utama.

2. Sumber lokal. Medan ini berasal dari kerak bumi dan disebabkan oleh arus

induksi di bumi akibat benda-benda termagnetisasi yang terpendam di kerak

bumi, seperti fossil, artefak besi dan beberapa jenis batuan yang mengandung

mineral-mineral magnetik.

3. Sumber eksternal. Medan magnet bumi dapat pula berasal dari luar bumi,

seperti dari aktivitas matahari dan benda-benda langit yang menghasilkan arus

di ionosfer dan magnetosfer. Medan ini bervariasi terhadap waktu relatif lebih

cepat daripada medan magnet yang berasal dari sumber internal.

Asal mula timbulnya medan magnet bumi merupakan salah satu pertanyaan

mendasar. Salah seorang ilmuwan terkemuka yang pertama kali pernah meneliti

masalah medan magnet bumi adalah William Gilbert (1600). Ia mengidentifikasi

bahwa medan magnet bumi berasal dari dalam (pusat) bumi sehingga pusat bumi

dapat dimodelkan seperti suatu magnet batang raksasa (lihat gambar 2.1).

4

Gambar 2.1 bumi dimodelkan seperti suatu batang magnet raksasa. (Sumber:

http://ase.tufts.edu)

Namun, teori tersebut ditinggalkan ketika ditemukan bahwa ternyata suhu di

dalam bumi sebagian besar lebih besar dari suhu curie, yaitu suhu pada saat sifat

kemagnetan suatu material hilang akibat panas. Penelitian tentang suhu curie ini

dilakukan oleh Heberling Adams dan J.Wilbur Green pada tahun 1931. Berselang

beberapa tahun setelah Gilbert, ada beberapa ilmuwan yang meneliti tentang asal mula

terbentuknya medan magnet. Hingga pada tahun 1939, yakni pada era modern

perkembangan teori medan magnet, Walter M. Elsasser menyatakan teori dinamo

hidromagnetik, teori ini menyatakan bahwa medan magnet dapat ditimbulkan dengan

sendirinya di dalam inti bumi karena pergerakan inti bumi yang cair dapat

menimbulkan arus konveksi yang menghasilkan arus listrik yang dapat menginduksi

bumi dan menghasilkan medan magnet bumi (Parkinson, 1900).

.

5

Gambar 2.2 bumi (sebelah kanan) membentuk perisai magnet (garis-garis biru) yang

melindungi bumi dari partikel angin matahari (sebelah kiri). (Sumber: Gunnarsdóttir, 2012)

Inti bumi terdiri atas besi dan sejumlah kecil nikel dimana inti dalam bumi

berbentuk padat (solid) dan inti luar bersifat cair (liquid). Berdasarkan teori dinamo

hidromagnetik, medan magnet bumi terbentuk akibat arus konveksi listrik yang berasal

dari inti luar bumi yang cair. Rotasi bumi menyebabkan inti luar bumi yang cair itu

berputar dan menghasilkan arus konveksi listrik. Medan magnet yang terbentuk dari

medan listrik ini membentuk perisai yang dapat membelokkan angin matahari yang

menuju bumi. Perisai ini yang dinamakan magnetosphere. Angin matahari menekan

magnetosphere di salah satu sisi dan menyebabkan sisi lainnya memanjang melebihi

100 kali radius bumi (gambar 2.2). Induksi magnet di magnetosphere berkisar antara

10 sampai 60.000 nano tesla (Reeve, 2010).

Medan magnet bumi merupakan medan vektor. Sehingga di setiap titk dalam

ruang, besar dan arah medan magnet dapat diukur. Medan magnet bumi terdiri dari

beberapa komponen vektor yang dapat diilustrasikan seperti gambar 2.3:

Gambar 2.3 komponen vektor medan magnet bumi. (Sumber: M Husni, 2010)

Keterangan:

X = komponen utara geografis bumi

Y = komponen timur geografis bumi

Z = komponen vertikal/ intensitas vertikal magnet

H = komponen horizontal magnet (menunjuk utara meridian magnetik lokal)6

F = intensitas total magnet

D = sudut deklinasi (sudut di antara utara geografis (X) bergerak ke arah timur menuju

komponen horizontal magnet (H))

I = sudut inklinasi (sudut di antara komponen horizontal magnet (H) dan intensitas

total magnet (F))

Hubungan komponen-komponen tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai

berikut:

H2 = X2 + Y2 .......................(2.1)

X = H cos(D) .......................(2.2)

Y = H sin(D) = X tan(D) ............(2.3)

Z = H tan(I) = F sin(I) ............(2.4)

I = arctan(Z/H) ........................(2.5)

D = arctan(Y/X) ........................(2.6)

2.2 VARIASI MEDAN MAGNET BUMI SECARA TEMPORAL

Pengukuran medan magnet bumi menunjukkan bahwa medan magnet bumi

bevariasi terhadap waktu. Berdasarkan durasi waktunya, variasi medan magnet bumi

dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Variasi jangka panjang (long term variation). Medan magnet bumi bervariasi

dalam waktu dengan jangka panjang selama bertahun-tahun (variasi sekuler)

dan variasi ini disebabkan oleh sumber internal bumi.

b. Variasi jangka pendek (short term variation). Variasi medan magnet dapat

terjadi dalam setiap detik dan variasi yang tercatat selama sehari disebut

sebagai variasi harian atau variasi diurnal. Variasi yang terjadi secara intensif

7

karena durasinya yang singkat ini diyakini berasal dari sumber eksternal bumi,

seperti pengaruh utama dari arus di ionosfer dan magnetosphere bumi yang

dapat bersumber dari aktivitas matahari, rotasi dan pergerakan mengorbit

(revolusi) dari bumi, bulan dan matahari, serta pengaruh arus induksi yang

terjadi di kerak bumi. Variasi yang berubah secara intensif dan cepat ini yang

direkam sebagai data magnetik pada observatorium magnet. Di stasiun

Geofisika Tuntungan nilai variasi medan magnet bumi yang tercatat merupakan

variasi jangka pendek yang terekam secara real time dalam setiap detik. Nilai

variasi diurnal medan magnet yang tercatat selama sehari disimpan dalam

sebuah file komputer (dengan ekstensi *.txt) yang berisi nilai variasi medan

magnet dalam setiap detik.

Karena data magnet yang terekam di observatorium magnet adalah variasi yang terjadi

dalam durasi singkat (variasi jangka pendek), maka pembahasan akan difokuskan

mengenai variasi jangka pendek.

2.2.1 Variasi Jangka Pendek (Variasi Diurnal)

Variasi jangka pendek merupakan variasi medan magnet yang berubah secara

cepat terhadap waktu dan dapat berdurasi dalam skala detik. Variasi yang terjadi dalam

setiap detik ini direkam oleh observatorium magnet sebagai data magnet harian yang

dikenal sebagai variasi diurnal medan magnet. Variasi jangka pendek berhubungan

dengan variasi medan magnet bumi yang disebabkan oleh arus listrik induksi bumi

yang berasal dari sumber eksternal dimana matahari merupakan faktor dominan yang

mempengaruhi besarnya nilai variasi medan magnet ini, meskipun arus listrik induksi

yang berasal dari kerak bumi juga mempengaruhi besarnya variasi medan magnet ini.

Variasi jangka pendek dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Variasi teratur (regular variation). Variasi yang sifatnya teratur dan relatif

berulang (periodik), ini disebabkan oleh rotasi bumi dan pergerakan mengorbit

(revolusi) bumi terhadap matahari serta bulan terhadap bumi.

8

b. Variasi tidak teratur (irregular variation). Variasi medan magnet yang tidak

teratur akibat adanya gangguan magnetik yaitu berupa interaksi antara angin

matahari dengan magnetosfer bumi. Interaksi yang terjadi ini menghasilkan

arus di magnetosfer dan ionosfer yang kemudian menginduksi bumi.

Penelitian ini hanya menitikberatkan pada variasi teratur sehingga pembahasan

mengenai variasi tidak teratur tidak dijelaskan secara rinci dalam penelitian ini.

2.2.1.1 Variasi Teratur (Regular Variation)

Variasi teratur cenderung bersifat periodik (berulang). Hal ini disebabkan oleh

rotasi bumi dan pergerakan mengorbit (revolusi) dari bumi terhadap matahari serta

bulan terhadap bumi. Variasi diurnal atau biasa disebut variasi harian matahari (solar

daily variation) didominasi oleh nilai medan magnet yang memiliki variasi teratur.

Variasi diurnal sebagian besar disebabkan oleh arus listrik yang bergerak di ionosfer,

namun arus listrik induksi di kerak bumi juga mempengaruhi variasi diurnal medan

magnet. Pada siang hari, matahari meradiasikan energi surya ke ionosfer bumi,

sehingga terjadi pertambahan densitas ion di ionosfer dan menyebabkan peningkatan

arus listrik di ionosfer bumi. Sistem arus di ionosfer ini menyebabkan timbulnya

medan magnet. Sistem arus ini dikendalikan oleh angin yang disebabkan adanya

perbedaan suhu antara siang dan malam hari dan angin yang secara elektris

terkonduksi akibat gaya tarik-menarik (gaya gravitasi) dari bulan dan matahari

(Gunnarsdóttir, 2012). Pada malam hari, nilai variasi diurnal medan magnet hanya

berasal dari arus listrik induksi di kerak bumi yang berasal dari selain matahari.

Gambar 2.4 menunjukkan karakteristik variasi diurnal medan magnet dengan

koordinat lintang geomagnet yang berbeda pada saat variasi teratur (tidak ada

gangguan magnetik).

9

Gambar 2.4 variasi medan magnet pada lintang geomagnet yang berbeda-beda pada saat

variasi teratur atau tidak ada gangguan magnetik. (Sumber: Gunnarsdóttir, 2012)

2.2.1.2 Variasi Tidak Teratur (Iregular Variation)

Variasi yang tidak teratur disebabkan oleh adanya interaksi antara medan

magnet dari angin matahari dengan medan magnet dari magnetosfer bumi. Interaksi ini

menyebabkan terjadinya transfer plasma dan energi, sehingga arus dalam magnetosfer

dan ionosfer berubah-ubah terhadap waktu dan medan magnet bumi mengalami

gangguan magnetik. Perubahan arus dan medan magnet di magnetosfer ini disebut

badai magnet. Medan magnet yang terjadi selama badai magnet bersifat sangat tidak

teratur, tak terduga, dan dapat berlangsung selama beberapa hari (M. Husni: modul

magnet bumi, 2010). Gangguan magnetik ini dapat menyebabkan variasi dari 1-1000

nT dan mempengaruhi semua komponen medan magnet bumi; Z , H dan D

(Gunnarsdóttir, 2012).

Badai magnet terjadi ketika ada variasi medan magnet bumi secara cepat.

Secara umum, ada dua penyebab utama terjadinya badai magnet:

Pertama, Matahari sesekali memancarkan coronal mass ejection (CME),

berupa ledakan kuat atau loncatan emisi partikel bermuatan (dari korona

matahari) yang menyebabkan meningkatnya kecepatan dan densitas angin

matahari (Gambar 2.5-kiri). Ketika ledakan CME ini menabrak magnetosfer 10

bumi, medan magnet bumi terganggu dan berosilasi, sehingga membangkitkan

arus listrik di ionosfer dan daerah luar angkasa di sekitar bumi. Arus listrik ini

membangkitkan tambahan variasi medan magnet di bumi yang terukur sebagai

badai magnet.

Kedua, sebagian besar daerah di korona matahari menjadi lebih dingin

sehingga garis-garis medan magnet matahari membentang jauh ke luar

matahari dan masuk ke dalam media antar planet (interplanetary medium).

Pada daerah yang lebih dingin tersebut terjadi aliran partikel yang cepat

sehingga fenomena ini disebut Coronal hole high-speed stream (Gambar 2.5-

kanan). Garis-garis medan magnet matahari dapat langsung terhubung dengan

medan magnet bumi, proses ini disebut magnetic reconnection (rekoneksi

magnetik). Partikel bermuatan ini dapat menjalar di sepanjang garis medan

magnet matahari dan masuk ke magnetosfer bumi. Arus yang dihasilkan

menyebabkan medan magnet bumi bervariasi dan terganggu. Magnetic

reconnection adalah proses yang berkelanjutan dan besar dampaknya

tergantung pada tekanan plasma, medan magnet dan arahnya dan faktor lainnya

(Reeve, 2010).

11

Gambar 2.5 (kiri) CME berupa ledakan besar di matahari, dimana matahari melepaskan partikel bermuatan yang dapat mengganggu medan magnet bumi. CME terkadang diikuti oleh kobaran besar lidah api matahari (solar flare). (kanan) Coronal hole high-speed stream, daerah gelap menunjukkan densitas plasma yang lebih rendah dan lebih dingin daripada daerah yang terang. Daerah ini memungkinkan garis medan magnet matahari membentang jauh menuju medan magnet bumi. (Sumber: Reeve, 2010)

CME yang sampai ke bumi dan menekan magnetosfer dapat menyebabkan

storm sudden commencement (SC atau SSC). SC adalah fenomena yang menyebabkan

bertambahnya intensitas medan magnet bumi yang terukur di magnetometer pada

lintang rendah dan terkadang diikuti oleh badai magnet (Veenadhari, 2012). Penambahan nilai medan magnet ini disebabkan oleh perubahan tekanan angin

matahari secara tiba-tiba yang melawan batas antara matahari dan magnetosfer (pada

jarak sekitar 10 kali radius bumi) (Jankowski, 1996). Perubahan tekanan angin

matahari ini yang terukur sebagai penambahan nilai intensitas medan magnet di bumi

secara tiba-tiba juga dapat menyebabkan SI (sudden impulse). SI dan SC dapat

menghasilkan variasi nilai medan magnet sekitar beberapa puluh nano tesla (nT). SC

merupakan fase awal dari badai magnet (meskipun tidak semua badai magnet diawali

dengan SC) sementara SI merupakan istilah umum yang digunakan untuk menyatakan

perubahan nilai medan magnet bumi secara tiba-tiba akibat CME yang menghasilkan

perubahan tekanan angin matahari, sekalipun tidak diikuti oleh badai magnet atau

dengan kata lain, SI dapat berdiri sendiri tanpa ada badai magnet yang mengikutinya

(Veenadhari, 2012). Gambar 2.6 dan 2.7 berturut-turut menunjukan SI dan SSC

yang tercatat pada magnetogram, variasi SI tidak sebesar variasi badai magnet.

Gambar 2.6 SI yang terkam pada 28 mei 2010 jam 03.00 UTC di observatorium Reeve, Anchorage, Alaska USA. SI ini diidentifikasi sebagai peringatan yang dikeluarkan oleh SWPC

(Space Weather Prediction Center). SI ini disebabkan oleh CME yang terjadi pada 5 hari sebelumnya (23 mei 2010). (Sumber: Reeve, 2010)

12

Gambar 2.7 rekaman magnetometer saat badai magnet yang diawali oleh SSC di observatorium Nurmijarvi. (Sumber: M Husni, 2010)

2.3 ANALISIS TIME SERIES

Dalam membuat prediksi, biasanya orang akan mendasarkan diri pada pola atau

tingkah laku data pada masa-masa lampau. Data yang dikumpulkan dari waktu ke

waktu disebut rangkaian waktu atau time series.

Analisis rangkaian waktu mencoba menentukan pola hubungan antara waktu

sebagai variabel bebas (independent variable) dengan suatu data sebagai variabel

tergantung (dependent variable). Artinya besar-kecilnya data tersebut dipengaruhi oleh

waktu. Data tersebut memiliki variasi (gerakan) yang berbeda. Secara umum variasi

(gerakan) dari data rangkaian waktu tersebut terdiri dari:

1. Gerak jangka panjang (longterm movements atau Trend, disingkat Tt), yaitu

suatu gerak yang menunjukkan ke arah mana tujuan dari time series itu pada

13

umumnya, di dalam jangka waktu yang lama (variasi yang berubah secara

perlahan terhadap waktu).

2. Gerak bermusim (seasonal variations, disingkat St), yaitu suatu gerak yang

teratur dan serupa (atau hampir serupa) berupa gerak naik-turun di dalam

jangka waktu yang singkat (bagian-bagian dari tahun atau musim), yang lebih

dikenal dengan Gerak Periodik.

3. Gerak siklis (cyclic variations, disingkat Ct), yaitu gerak naik atau turun secara

periodik dalam jangka panjang. Gerak ini bersifat periodik seperti gerak

bermusim (St) namun periodenya lebih panjang.

4. Gerak tak teratur (irregular variations, disingkat It), yaitu gerak yang hanya

terjadi sekali-kali dan tidak mengikuti aturan tertentu dan karenanya tidak

dapat diramalkan terlebih dahulu.

14

Data diurnal medan magnet (Xt) yang digunakan dalam analisis time series

dapat di-dekomposisi (diuraikan) menjadi beberapa komponen yaitu:

Komponen trend (Tt): menyatakan bagaimana pola (trend) data secara umum,

dapat berupa pola linier, eksponensial, polinomial orde dua, tiga, dan lain

sebagainya (dalam penelitian ini selama beberapa hari).

Komponen musiman (St): menyatakan bagaimana pola data berulang selama

periode musiman (dalam penelitian ini selama 24 jam).

Komponen acak (It) : namun karena pengolahan data dibatasi untuk variasi

diurnal pada saat aktivitas matahari tidak signifikan (saat variasi diurnal

magnet bernilai teratur) maka komponen acak (It) tidak diperhitungkan dalam

penelitian ini.

Sehingga prediksi data merupakan perkalian antara komponen musiman dan

komponen trend, yang dapat ditulis sebagai berikut:

= Tt x St ....................................................................(2.7)

Keterangan:

: prediksi

Tt : komponen trend

St : komponen musiman

(sumber: Modul Introduction to Statistical Analysis of Time Series, Richard A. Davis,

Department of Statistics)

Pada penelitian ini, data nilai medan magnet selama beberapa hari di smoothing

(penghalusan pola data) dengan menggunakan rata-rata bergerak atau moving average

15

(MA). Nilai MA ini dijadikan sebagai baseline untuk menentukan seberapa

menyimpang komponen data dari rata-rata setiap harinya. Penyimpangan ini

menyatakan variasi komponen musiman (St) dan komponen acak (It). Lalu komponen

musiman (St) dipisahkan dari komponen acak (It) dengan cara rata-rata sederhana

dalam setiap jam (jam 0 sampai jam 23). Lalu dicari penyimpangan komponen

musiman (St) terhadap data sebenarnya dengan cara membagi nilai data sebenarnya

(Xi) terhadap nilai komponen musiman (St), teknik ini disebut deseasonalizing. Hasil

dari teknik deseasonilizing di cari komponen trend-nya (Tt) dengan menggunakan

regresi linier. Kemudian nilai prediksi dapat ditentukan dengan mengalikan komponen

musiman (St) dan trend-nya (Tt).

2.4 UKURAN AKURASI PREDIKSI

Untuk menentukan seberapa baik hasil prediksi terhadap data yang sebenarnya,

maka perlu diperhitungkan nilai kesalahannya, beberapa di antaranya adalah sebagai

berikut:

1. Standar deviasi (Sd), nilai Sd yang semakin kecil (mendekati nol) maka

semakin baik atau akurat nilai prediksinya (Zhou, 1998).

Sd .......................................(2.8)

Keterangan:

n : jumlah data

: hasil prediksi

Xi : data yang sebenarnya

2. Efisiensi prediksi (PE), semakin baik hasil prediksi terhadap data pengamatan

maka PE akan semakin mendekati 100% (Zhou, 1998).

PE = (1 – ARV) x 100% .....................................................(2.9)

16

Dimana ARV bernilai,

..........................................(2.10)

Keterangan:

PE : efisiensi prediksi (prediction efficiency)

ARV : variasi relatif rata-rata (average relative variation)

: hasil prediksi

Xi : data yang sebenarnya

: rata-rata dari data yang sebenarnya

17

BAB III

DATA DAN METODE

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan data magnet yang berasal dari stasiun geofisika

Tuntungan, yang terletak pada:

Koordinat geografis:

Lintang geografis : 3° 30’ 1,4” lintang utara (LU)

Bujur geografis : 98° 33’ 51,6” bujur timur (BT)

Ketinggian diatas Mean Sea Level (MSL) : 86 meter

Waktu lokal : GMT + 7 jam

Keadaaan di sekitar stasiun Geofisika Tuntungan didominasi oleh tumbuh-tumbuhan,

ada beberapa pemukiman penduduk dan sebuah pabrik opak yang diduga sedikit

banyak memberi pengaruh noise pada data magnet yang terekam di stasiun Geofisika

Tuntungan.

3.2 DATA

Data yang digunakan adalah nilai variasi medan magnet komponen horisontal

(H) yang berasal dari komponen X dan Y bulan Maret dan April 2013 yang direkam

oleh Digital Fluxgate Magnetometer (FGM) LEMI-018, dengan periode sampling satu

detik dan resolusi minimum alat 0,01 nano tesla (nT).

18

3.3 METODE PENELITIAN

Berikut ini adalah alur pengolahan data yang diangkat dalam penelitian ini:

1. Dari data komponen X dan Y dari setiap detik yang terekam pada FGM

LEMI-018, komponen medan magnet horisontal (H) dihitung dengan

persamaan (2.1). Kemudian data H per detik ini dirata-rata agar diperoleh

nilai H per jam.

2. Data H per jam di smoothing dengan teknik moving average, dimana data

ke-1 (data jam 00) sampai data ke-24 (data jam 23) dirata-rata, lalu data ke-

2 sampai data ke-25 dirata-rata, dan seterusnya sampai data terakhir.

3. Hasil moving average di rata-rata kembali sehingga diperoleh nilai centered

moving average (CMA).

4. Cari komponen St dan It dengan cara membagi nilai Xt (data H) dengan

nilai CMA yang telah diperoleh.

5. Cari nilai variasi musim (St) dengan memisahkan nilai yang diperoleh pada

poin 4 (komponen St dan It), yaitu dengan cara merata-ratakan nilai pada

poin 4 untuk setiap jam (data St & It pada jam 00 pada hari ke 1, 2, dan

seterusnya di rata-ratakan, kemudian pada jam 01 pada hari ke 1,2, dan

seterusnya dirata-ratakan, ulangi langkah ini untuk jam jam lainnya hingga

jam 23).

6. Cari komponen trend (Tt) dengan cara men-deseasonilizing data yaitu nilai

Xt dibagi dengan nilai St (yang telah diperoleh sebelumnya pada poin 5).

Kemudian lakukan regresi linear dari hasil deseasonilizing tersebut

sehingga diperoleh nilai slope (s) dan intercept (i). Hasil slope dan intercept

ini dijadikan persamaan linier dengan input nilai waktu (t). Persamaan

liniernya ditulis sebagai berikut:

Tt = s*t + i ....................................................................................(3.1)

7. Hasil yang diharapkan adalah nilai prediksi variasi harian komponen H

sebagaimana persamaan (2.7) dan akurasi hasil prediksi tehadap data

sebenarnya untuk mengukur seberapa baik nilai prediksi yang diperoleh

sebagaimana dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8) dan

(2.9).

19

3.4 DIAGRAM ALIR

Secara ringkas dapat dilihat pada diagram alir berikut ini:

20

input:data variasi medan magnet komponen H

per jam

data smoothing moving average (MA)

data smoothing centered moving average (CMA)

komponen St, It

komponen St

komponen Tt

output:nilai prediksi variasi harian komponen H

dan akurasinya