Simulasi Pembangkitan dan Penjalaran Gelombang Tsunami Berdasarkan Skenario Gempa Tektonik

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 1 Simulasi Pembangkitan dan Penjalaran Gelombang Tsunami Berdasarkan Skenario Gempa Tektonik Qistyan Purwa (1), Kriyo S. (2), dan Wahyudi (2) (1) Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan, (2) Staff Pengajar Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya Indonesia k_sambodho@oe.its.ac.id Abstrak Simulasi pembangkitan tsunami ini mengkaji tentang kemungkinan terjadinya bencana tsunami yang ada di selatan pulai Jawa khususnya daerah Pantai Damas Kabupaten Trenggalek berdasarkan skenario gempa tektonik yang merupakan salah satu penyebab terjadinya tsunami. Selatan Pulau Jawa merupakan daerah yang rentan terhadap gempa berkekuatan lebih dari 7 Mw, dimana skala gempa sebesar tersebut dapat membangkitkan tsunami yang dahsyat. Sebagai contoh adalah tsunami yang terjadi pada tahun 1994 di Banyuwangi. Simulasi ini menggunakan skala gempa yang dihimpun dari data-data gempa BMKG selama di selatan pulau Jawa yang kemudian dicari probabilitasnya dengan simulasi Monte Carlo untuk didapat skala magnituda gempa yang paling besar yakni sebesar 7,833 Mw. Parameter sesar dan verifikasi model menggunakan data gempa bumi tsunami Banyuwangi Pembangkitan dan permodelan run-up tsinami dapat dihitung menggunakan perangkat lunak Mike 21 Flow Model.Tinggi tsunami maksimum ketika sampai di pantai Damas adalah berkisar antara 6 sampai 7 meter. Kata kunci: tsunami, gempa tektonik, monte carlo, Mike 21 Flow Model. I. PENDAHULUAN Tsunami merupakan sebuah tragedi yang sering menimpa kawasan pesisir Indonesia. Gelombang tsunami sendiri berasal dari bahasa Jepang yang terdiri atas tsu yang berarti pelabuhan dan name yang berarti gelombang. Jadi tsunami sendiri secara harfiah berarti gelombang laut besar di pelabuhan. Gelombang tsunami ini bersifat transcient, atau berarti gelombang ini bersifat sesar. Gelombang seperti ini berbeda dengan gelombang laut lain yang bersifat kontinyu (gelombang yang terjadi akibat hembusan angin, dan gelombang pasang surut ). Gelombang tsunami memiliki periode yang berbeda dari gelombang yang ditimbulkan oleh angin. Periode gelombang angin tidak lebih dari 20 detik, gelombang pasang surut antara 12jam atau 24jam. Sedangkan untuk gelombang tsunami sendiri memiliki periode gelombang panjang yang berkisar antara menit. Berbeda dengan gelombang angin yang bergerak hanya bagian atasnya saja, gelombang tsunami menggerakkan seluruh kolom air dari permukaan sampai dasar. Tsunami merupakan gelombang panjang yang disebabkan salah satunya oleh pergerakan dasar laut, salah satunya bisa berupa dislokasi akibat gempa tektonik Dislokasi adalah pergeseran kulit bumi yang jika kearah vertical menimbulkan elevasi permukaan baru. Perubahan elevasi yang cepat dan terkadang mendadak tersebut akan menimbulkan perubahan muka air di atasnya, tentu saja apabila dislokasi ini terjadi dibawah air. Gelombang yang terjadi akibat dislokasi ini akan menjalar ke segala arah dan disebut sebagai tsunami. Penyebab lain selain dislokasi adalah gangguan impulsive seperti gempa tektonik, dan erupsi vulkanik. Dari penyebab tsunami tersebut gempa tektonik merupakan penyebab utama terjadinya tsunami. Gambar 1. Peta Sejarah Tsunami di Indonesia tahun Bencana Tsunami ini sendiri menewaskan ratusan ribu manusia dan merupakan bencana yang dapat menelan kerugian yang sangat besar. Namun kesadaran akan bencana tsunami yang kurang dirasa masih kurang bagi masyarakat, khususnya masayarakat sekitar pantai. Dengan simulasi ini diharapkan menjadi salah satu upaya awal untuk melakukan mitigasi. Sehingga diharapkan dapat meminimalisir korban jiwa maupun harta ketika terjadi bencana tsunami. II. METODOLOGI PENELITIAN Pengumpulan Data: Tahapan awal dari penelitian ini adalah studi literatur dan pengumpulan data-data pendukung pengerjaan Tugas Akhir sebagai referensi dan database, serta untuk referensi perhitungandan permodelan. Data yang pertama harus dicari adalah data lingkungan tempat terjadinya gempa pembangkit tsunami. 1. Bathymetry

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 2 Untuk Peta Bathymetry digunakan peta dengan cakupan besar mulai dari lautan dalam hingga sampai ke pantai di selatan pulau Jawa, data yang digunakan adalah berdasarkan GEBCO. Selain peta dengan cakupan besar, kami menggunakan data lingkungan yang lebih detail dari daerah acuan yakni Pantai Damas Trenggalek. Dan Pantai Damas Trenggalek adalah daerah yang dijadikan acuan permodelan tsunami ini. selatan pulau jawa beserta lokasi detail kejadian (Longitude & Lattitude) tanggal kejadian, jarak episentrum, dan besarnya magnitude gempa tektonik. Data gempa yang telah dikumpulkan berdasarkan database dari BMKG dipilih berdasarkan lokasi daerah acuan, yakni pada koordinat x = s.d (longitude), y= s.d (lattitude) Gambar 4. Gambar daerah domain Dari Pantai Damas ditarik garis horizontal dari Trench terdekat hingga mengenai daratan Pantai Damas, maka historis gempa di sekitar sanalah yang digunakan sebagai acuan Sumber: GEBCO Gambar 2. Gambar daerah acuan Besar Tabel 1. Data Gempa Selatan Pulau Jawa Gambar 3. Gambar daerah acuan Kecil Sumber: Geomatics Engineering Laboratory 2. Data Gempa Selain bathymetri maka yang digunakan selanjutnya adalah data historis gempa. Data gempa yang digunakan adalah berupa data yang dihimpun oleh Badan Meteorologi dan Geofisika (BMKG) Jawa Timur. Data gempa ini termasuk di dalamnya adalah historikal kejadian gempa di No. Lintang Bujur Magnitude Selain itu digunakan pula data dari Global CMT dari historikal gelombang tsunami di Selatan Pulau Jawa (kabupaten Banyuwangi, 1994) untuk mengetahui parameter-parameter lain yang digunakan untuk menunjang perhitungan displacement gelombang tsunami. Date: 1994/ 6/ 2 Centroid Time: 18:18:15.8 GMT South Java Indonesia

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 3 Lat = Lon = Depth = 15.0 Dislocation 9 meter Fault Plane: strike=99 dip=83 slip=90 3. Perhitungan Initial Condition Penghitungan initial condition adalah penghitungan kondisi awal. Dimana kondisi yang di setting adalah ketinggian gelombang mula-mula saat terjadinya gempa. diketahui dan didapat besarnya Magnitude gempa dalam skala Richter adalah sebesar 7.85 SR. ket: Mo Magnitude Mo = 10 (3/2. magnitude ) = Seismic Moment = Besarnya Magnitude (Skala Richter) Selanjutnya dilakukan perhitungan untuk mengetahui seismic moment nya. Setelah diketahui seismic moment (Mo) yang akan digunakan selanjutnya untuk mengetahui Moment Magnitude (Mw) Mw = 2/3 * log (Mo) 10.7 ket: Mw = Moment Magnitude Mo = Seismic Moment Dari perhitungan diatas maka didapatkan Moment Magnitude sebesar Tabel 2. Besar Nilai Parameter Gempa Gambar 5. Gambar Initial Condition 4. Permodelan Numerik Perangkat lunak Mike 21 Flow Model memungkinkan kita untuk mendapatkan penjalaran gelombang tsunami dari pusat terjadinya gempa tektonik bawah laut menuju daratan. Dengan menggunakan Hydrodynamic Module memungkinkan untuk dikeetahuinya gelombang tertinggi hingga mendekati pantai. Hydrodynamic module mensimulasikan ketinggian air yang bervariasi dan alirannya dalam responnya kepada variasi gaya di wilayah pantai. Pada kejadian gelombang tsunami yang menggunakan momentum disperion sebagai sebuah fenomana hydroaulic dapat pula dideskripsikan secara spesifik. III. HASIL DAN DISKUSI A. Perhitungan Parameter Gempa Setelah dilakukan simulasi probabilistik kejadian gempa sebanyak 1000 kali dengan menggunakan simulasi Monte Carlo, yang perlu dilakukan adalah perhitungan manual untuk mencari atribut lain untuk menunjang pencarian moment magnitude (Mw). Pengolahan data awal telah

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 4 No 1 2 Parameter Patahan Besar Parameter Surface Rupture Length (km) Subsurface Rupture Length (km) Output dari permodelan yang telah dilaksanakan adalah berupa ketinggian gelombang tsunami per- timestep. Dengan hasil model yang telah dijalankan maka dapat disimpulkan bahwa ketinggian tsunami terjadi pada saat time step ke 161 pada pukul 12:52:20 yakni dengan gelombang sebesar 6.9 meter. 3 Downdip Rupture Width (km) Rupture Area (km) Lalu dengan menggunakan Voltera formula untuk mengolah paramater-parameter diatas. Dengan menggunakan scriot pada Fortran. Script yang digunakan adalah template yang dibuat oleh Kura, Tohoku University. Dari script tersebut didapatkan data Initial condition berupa ketinggian gelombang tsunami di titik awal terjadinya gempa, yakni sebesar 2.2 meter. Dan displacement gelombang yang telah diinterpolasi di sekelilingnya dijadikan sebagai sebuah kondisi awal pembangkitan tsunami B. Set-Up model Gelombang Tsunami Perangkat lunak Mike 21 Flow Model memungkinkan kita untuk mendapatkan penjalaran gelombang tsunami dari pusat terjadinya gempa tektonik bawah laut menuju daratan. Dengan menggunakan Hydrodynamic Module memungkinkan untuk dikeetahuinya gelombang tertinggi hingga mendekati pantai. Hydrodynamic model mensimulasikan ketinggian air yang bervariasi dan alirannya dalam responnya kepada variasi gaya di wilayah pantai. Pada kejadian gelombang tsunami yang menggunakan momentum disperion sebagai sebuah fenomana hydroaulic dapat pula dideskripsikan secara spesifik Tabel. Parameter Input No Parameter Value 1 Module Hydrodynamic Only 2 Bathymetry Bati.bat 3 Simulation Period 4 Time step 16s 5 No. Of Time Steps Initial Surface Level Result file HD01.dfs2 12/2/ /2/ Gambar 6. Ketinggian Gelombang Tsunami timestep 0 Gambar 7. Ketinggian Gelombang Tsunami time step 1 C. Ketinggian Gelombang Tsunami berdasarkan permodelan

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 5 4. Downdip Rupture Width 5. Dislocation (slip) 6. Strike direction (θ) 7. Dip angle (δ) 8. Rake (slip) angle (λ) km 9 m 99 degree 83 degree 90 degre 2. Ketinggian gelombang tsunami di Pantai Damas dan sekitarnya: Gambar 8. Ketinggian Gelombang tsunami time step 161 D. Kalibrasi dan Validasi Data Setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan model dan didapatkan ketinggian run-up didaerah trenggalek sebesar 6,98 meter, langkah selanjutnya adalah dilakukan kalibrasi dengan cara mencocokan dengan hasil penelitian sebelumnya oleh Maramai dan Tinti, Desa Ho (m) Prigi 5.84 Karanggandu 5.67 Tasikmadu 6.62 Ngulung wetan 4.5 Ngulung kulon 4.83 Craken 4.4 Masaran 4.83 Munjungan 4.63 Tawing 4.7 Bendoroto 4.63 Besuki 4.37 Wonocoyo 4.13 Ngelebeng Memodelkan Gelombang Tsunami dengan bantuan perangkat lunak Setelah mendapatkan ketinggian gelombang tsunami di daerah pantai Damas di kabupaten Trenggalek maka langkah selanjutnya adalah membuat visualisasi dari Simulasi penjalaran dan Pembangkitan gelombang Tsunami. Gambar. Hasil Penelitian Maramai dan Tinti, 1996 di selatan Pulau Jawa IV. KESIMPULAN Dari hasil simulasi penjalaran gelombang tsunami dan ketinggiannya di dapatkan hasil sebagai berikut 1. Parameter gempa yang dapat menimbulkan tsunami berdasarkan parameter-parameternya adalah sebagai berikut: Parameter-parameter 1. Epicenter (Lat,Long) 2. Focal Depth 3. Surface Rupture Length Nilai S ; E. 15 km km UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS, BMKG Jawa Timur, atas bantuan data dan studi literaturnya.serta pihakpihak lain yang membantu berlangsungnya pengerjaan penulisan Tugas Akhir ini.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: (1-6) 6 DAFTAR PUSTAKA [1] Donald L. Wells and Kevin J. Coppersmith New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length,Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, No. 4, pp [2] K. Kajiura and N. Shuto. Numerical modeling of free-surface flows that are twodimensional in plan. Dalam Tsunami in The Sea, John Wiley and Sons, Inc., 1990.Latief, 2000 [3] Latief dan Hamzah, Research on Tsunami Risk and Its Reduction in Indonesia ITB, Bandung. [4] L. Mansinha and D.E. Smylie The Displacement Fields of Inclined Faults. Dalam Bulletin of the Seismological Society of America, Vol 61, No. 5, pp , October [5] Maghfiroh, Asti Simulasi Penjalaran Tsunami dan Permodelan di Malang Selatan. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Kelautan, FTK ITS. Surabaya [6] Setiawan, Diki Prediksi Run-up Gelombang Tsunami Berdasarkan Sejarah Gempa di Teluk Pantai Teleng Ria Pacitan. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Kelautan, FTK ITS. Surabaya [7] Triadmadja, Radianta Tsunami:Kejadian, Penjalaran dan Mitigasinya. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta