BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Gambaran ellipsoid, geoid dan permukaan topografi.

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang. Geodesi adalah ilmu yang mempelajari tentang bentuk dan ukuran bumi, termasuk penentuan medan gaya berat bumi beserta variasi temporalnya. Salah satu representasi bentuk bumi yang didasarkan pada informasi data medan gaya berat bumi adalah geoid. Geoid merupakan suatu bidang ekuipotensial gaya berat yang berimpit dengan permukaan air laut dalam keadaan tenang dan tanpa gangguan dimana geoid memiliki peranan terpenting dalam berbagai keperluan aplikasi misalnnya: geodesi, oceanografi, klimatologi, dan geofisika. Ilustrasi geoid terhadap ellipsoid dan permukaan topografi dapat dilihat pada Gambar 1.1 di bawah ini: Undulasi geoid Ellipsoid Geoid Permukaan topografi Gambar 1.1 Gambaran ellipsoid, geoid dan permukaan topografi. Karena densitas massa bumi bersifat heterogen dan anisotropik, maka hal ini menyebabkan nilai medan gaya berat bumi di satu titik pada permukaan bumi akan bervariasi. Variasi ini disebabkan aktifitas internal bumi (proses endogen) secara terus menerus dan akan berakibat pada perubahan densitas massa bumi (Δρ) terhadap perubahan waktu (Δt). Ilustrasi geoid terhadap ellipsoid akibat perubahan waktu dapat dilihat pada Gambar

2 Garis unting-unting n n Proyeksi terhadap ellipsoid Geoid ` g Vektor gaya berat N ( φ, λ, t ) Ellipsoid γ Gaya berat normal Gambar 1.2 Undulasi geoid N, pada titik lintang (φ), bujur (λ) terhadap waktu (t). Geoid bisa ditentukan dengan mengetahui besarnya jarak dari ellipsoid ke geoid, yang dinamakan undulasi geoid. Akibat perubahan densitas massa bumi yang heterogen pada perubahan waktu, akan mempengaruhi perubahan medan gaya berat bumi dan juga perubahan undulasi geoid. Ilustrasi perubahan undulasi geoid terhadap massa jenis pada selang waktu pengamatan dapat dilihat pada Gambar 1.3 di bawah ini : Titik A N A (φ, λ) ρ 0 = ρ 0 Titik B N o A (φ, λ) N B (φ, λ) ρ 1 ρ 2 Ellipsoid N o B (φ, λ) Geoid 1 Geoid 2 t o = awal t 1 = akhir ρ 1 ρ 2 Gambar 1.3 Perubahan undulasi geoid N, terhadap densitas massa ρ. Pada Gambar 1.3 diatas terlihat bahwa akibat perubahan kontras densitas massa bumi ρ dihasilkan: t o = ( ρ o o, ρ o 1, ρ o 2, N o o A, N B ) dan t 1 = ( ρ o, ρ 1, ρ 2, N A, N B ), dengan t o dan t 1 masing-masing adalah parameter waktu pengamatan awal dan waktu pengamatan akhir. Selang waktu perubahan dari t o ke t 1 akan mengalami perubahan undulasi geoid di tempat lain dari dua lokasi pada titik A dan titik B. Sedangkan 2

3 dalam tugas akhir ini, geoid di tentukan berdasarkan metode satelit dinamik dengan menggunkan data koefisien geopotensial harmonik bola dari satelit GRACE. Satelit GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) yang diluncurkan pada tanggal 17 Maret 2002 oleh NASA, merupakan satelit kembar (twin satellite) yang digunakan untuk penentuan medan gaya berat bumi secara global dan juga mengamati perubahan massa bumi secara global berikut perubahan iklimnya. Gambar satelit GRACE dapat dilihat pada Gambar 1.4 : Gambar 1.4 Satelit GRACE. (sumber : Misi utama satelit GRACE ini adalah mempelajari dan mengamati variasi temporal medan gaya berat bumi yang dikaitkan untuk penentuan geoid dan studi perubahan iklim secara global. Pengaruh perubahan densitas massa bumi akan mempengaruhi perubahan medan gaya berat bumi, yang berkaitan dengan perubahan global dari atmosfer, lautan, benda padat dipermukaan bumi dan juga interior didalam bumi misalnya kerak bumi, mantel dan inti bumi sehingga variasi tersebut akan mempengaruhi variasi medan gaya berat di permukaan bumi pada selang waktu tertentu. Variasi temporal sendiri yaitu perubahan secara berkala dari suatu nilai terhadap selang waktu tertentu, contohnya perubahan geoid. Geoid sendiri berubah setiap waktu dan biasanya perubahan tersebut dapat dilihat dengan mengamati perubahan medan gaya berat dibumi. Karena densitas massa bumi bersifat heterogen dan 3

4 anisotropik, satelit GRACE akan mendeteksi pengaruh perubahan densitas massa bumi terhadap perubahan undulasi geoid dipermukaan bumi. Pengaruh tersebut dapat dideteksi dari perubahan jarak satelit GRACE, berdasarkan informasi perubahan jarak antar kedua satelit seperti terlihat pada Gambar 1.5. Gambar 1.5 Pengaruh perubahan jarak satelit GRACE terhadap densitas massa. (sumber Seperti diketahui bahwa cakupan pengamatan satelit GRACE adalah global, termasuk wilayah Indonesia dan sekitarnya. Oleh karena itu teknologi tersebut dapat dimanfaatkan untuk memantau variasi spasio-temporal geoid di wilayah Indonesia. Gambar 1.6 Kepulauan Indonesia. (sumber : Dalam tugas akhir ini diteliti pemanfaatan model geopotensial yang diturunkan dari misi satelit GRACE secara bulanan untuk memantau pola perubahan geoid di Indonesia. 4

5 1.2. Maksud dan Tujuan. Maksud dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mempelajari, pemanfaatan teknologi satelit GRACE untuk melihat variasi temporal geoid wilayah Indonesia dengan menggunakan koefisien geopotensial dengan durasi data selama 1 tahun, yang merupakan kajian awal. Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah untuk melihat variasi bulanan model undulasi geoid pada wilayah Indonesia setiap bulan dengan menggunakan koefisien geopotensial dari data satelit GRACE yang diturunkan oleh UTCSR (University attexas Center Space Reaserch) Ruang Lingkup Kajian. Ruang lingkup pengerjaan tugas akhir ini meliputi : a. Menghitung undulasi geoid dari data koefisien geopotensial satelit GRACE yang diturunkan dari UTCSR dari bulan Januari 2005 sampai Desember b. Karena wilayah kepulauan Indonesia dengan cakupan koordinat pada lintang (φ) : 6 LU 11 LS hingga bujur (λ): 96 BT BB maka data koordinat wilayah Indonesia dan sekitarnya dalam tugas akhir ini adalah : Lintang (φ) :15 LU 15 LS ( grid 5 x 5 ). Bujur (λ) : 90 BT BB ( grid 5 x 5 ) Metodologi Penelitian. Metodologi penelitian yang akan dilakukan pada tugas akhir ini yaitu : a. Studi literatur pada sumber perpustakaan, buku, paper, maupun dari website. b. Perhitungan undulasi geoid menggunakan data koefisien geopotensial tahun 2005 yang diturunkan dari UTCSR dengan durasi data selama 1 tahun. c. Penggambaran model geoid wilayah Indonesia tiap-tiap bulannya. d. Melakukan analisis data undulasi, melakukan kesimpulan dan saran. 5

6 Diagram skematik metodologi penelitian : Diagram 1. Diagram skematik metodologi penelitian. 6

7 5. Sistematika Pembahasan. Sistematika pembahasan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN. Pada bab ini diberikan gambaran umum mengenai latar belakang, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup kajian, metodologi penelitian dan sistematika pembahasan. BAB II FORMULASI PENENTUAN GEOID. Pada bab ini akan dibahas pengertian geoid, penentuan undulasi geoid dan formulasi penentuan geoid. BAB III SATELIT GRACE DAN VARIASI TEMPORAL GEOID. Pada bab ini akan dibahas mengenai satelit GRACE, komponen peralatan satelit GRACE, perbandingan kesalahan undulasi geoid dari satelit CHAMP, GOCE dan GRACE, model geopotensial dari misi satelit GRACE,serta variasi temporal geoid. BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS. Bab ini akan dijelaskan mengenai perhitungan nilai undulasi geoid dari model geopotensial yang diturunkan oleh UTCSR, mengamati pola perubahan dari undulasi geoid dan selisih undulasi geoid pada wilayah Indonesia selama 12 bulan, serta melakukan analisis gempa aceh Desember BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. Bab ini akan diberikan beberapa kesimpulan dari seluruh penelitian yang dilakukan dan dilengkapi dengan beberapa saran yang dapat diberikan untuk keperluan penelitian selanjutnya. 7