ANALISIS VARIASI GPS TEC YANG BERHUBUNGAN DENGAN GEMPABUMI BESAR DI SUMATERA

Transkripsi

1 ANALISIS VARIASI GPS TEC YANG BERHUBUNGAN DENGAN GEMPABUMI BESAR DI SUMATERA TESIS Karya tulis sebagai salah suatu syarat untuk memperoleh gelar magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh : HENDRI SUBAKTI NIM : Program Studi Sains Kebumian INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 ANALISIS VARIASI GPS TEC YANG BERHUBUNGAN DENGAN GEMPABUMI BESAR DI SUMATERA Oleh : HENDRI SUBAKTI NIM : Program Studi Sains Kebumian Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal : 24 Juni 2008 Pembimbing I Pembimbing II ( Dr. Nanang T. Puspito ) ( Dr. Djedi S. Widarto )

3 ABSTRAK ANALISIS VARIASI GPS TEC YANG BERHUBUNGAN DENGAN GEMPABUMI BESAR DI SUMATERA Oleh : Hendri Subakti NIM : Sinyal radio frekuensi-ganda yang dipancarkan dari satelit Global Positioning System (GPS) memungkinkan untuk pengukuran jumlah total elektron, disebut sebagai total electron content (TEC), di lapisan ionosfer sepanjang berkas sinyal antara satelit dan penerima GPS. Pengolahan diferensial TEC (dtec) secara spasial dan slant TEC menggunakan data jaringan Sumatran GPS Array (SUGAR) dengan memakai perangkat lunak algoritma GAMIT (GPS Analysis at Massachusetts Institute Technology). Sedangkan variasi dan distribusi vertical TEC diolah dengan perangkat lunak matlab7. Hasil analisis menunjukkan adanya variasi nilai TEC baik itu penurunan maupun peningkatan jumlah elektron. Selama kurun waktu bulan Desember 2004 sampai April 2005 di Sumatera terjadi 10 kali gempabumi dengan kekuatatan M 6.0 dimana 9 gempabumi diantaranya muncul anomali TEC (penurunan nilai TEC dibawah rata-ratanya) 1 sampai 6 hari sebelum gempabumi terjadi. Anomali TEC ini dapat dipandang sebagai pertanda (precursory signal) yang muncul sebelum terjadi gempabumi. Kata kunci : GPS, TEC, GAMIT, SUGAR, Sumatera, gempabumi, anomali, elektron, precursory signal. i

4 ABSTRACT THE ANALYSIS OF GPS-TEC VARIATION RELATED TO LARGE EARTHQUAKES IN SUMATRA By : Hendri Subakti NIM : The double-frequency radio signal which is broadcasted by Global Positioning System (GPS) Satellite enables to measure the number of Total Electron Content (TEC). It exists along ionosphere between the signal beam and GPS receiver. The calculation of TEC differential ( dtec ) and slant TEC use the Sumatra GPS Array ( SUGAR ) network data. It is done by utilizing the GAMIT (GPS Analysis at Massachusetts Institute of Technology) algorithm software. The distribution of variation and vertical TEC are processed by using Matlab 7 Software. The result of the analysis shows the existence of TEC value both the decrease and the increase of electrons number. From December 2004 until April 2005, ten earthquakes occurred in Sumatra with the magnitude M 6.0. Nine of them appeared the TEC anomaly (the decrease of TEC value is below the average) in 1 up to 6 days before the earthquakes stroke. The TEC anomaly is considered as the precursory signal that occurs before the earthquake strikes. Keywords : GPS, TEC, GAMIT, SUGAR, Sumatra, earthquake, electron, anomaly, precursory signal. ii

5 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKi yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. iii

6 UCAPAN TERIMA KASIH Alhamdulillah tesis ini dapat penulis selesaikan sebagai sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar magister dari Institut Teknologi Bandung pada Program Studi Sains Kebumian. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang turut membantu dalam penyusunan tugas akhir tesis ini diantaranya : Bapak Dr. Nanang T. Puspito, selaku pembimbing I sekaligus penguji yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis Bapak Dr. Djedi S. Widarto, selaku pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya untuk memberikan arahan dan koreksi kepada penulis Bapak Prof. Sriwidiyantoro, Ph.D, selaku penguji yang telah banyak memberikan koreksi, saran dan masukan Bapak Dr. Hendra Grandis, selaku penguji yang telah banyak memberikan koreksi, saran dan masukan Bapak dan Ibu dosen di Program Studi Sains Kebumian atas pengajaran ilmunya kepada penulis Ibu Dr. Ivonne Radjawane, M.Si, Ph.D, selaku Sekretaris Program Studi Sains Kebumian dan seluruh pegawainya atas bantuan pelayanan administrasi dan lainnya kepada penulis. Istri dan anak-anaku serta teman-teman yang terlibat langsung maupun tidak langsung dalam penyelesaian tesis ini Pada akhirnya penulis berharap mudah-mudahan tesis ini dapat memberikan manfaat bagi masyarakat luas meskipun tesis ini masih jauh dari sempurna Bandung, Juni 2008 Penulis iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK.. ABSTRACT PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... UCAPAN TERIMA KASIH... DAFTAR ISI... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI... DAFTAR TABEL... DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG.. Bab I Pendahuluan... I.1 Latar Belakang... I.2 Batasan Penelitian... I.3 Tujuan Penelitian... I.4 Sistematika Pembahasan... Bab II Tinjauan Pustaka. II.1 Ionosfer... II.2 GPS... II.3 Penentuan TEC... II.4 Indek Bias Fasa dan TEC... II.5 Slant TEC dan Vertical TEC... II.6 Mekanisme Fisis Anomali TEC... II.7 Indeks Dst... Bab III Metodologi Penelitian III. 1 Bahan Penelitian... III.2 Pengolahan Data... Bab IV Hasil dan Pembahasan.. IV.1 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 26 Desember IV.2 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 26 Februari 2005 IV.3 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 28 Maret 2005 IV.4 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 30 Maret 2005 i ii iii iv v vii ix xi xii v

8 IV.5 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 3 April IV.6 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 8 April IV.7 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 10 April IV.8 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 16 April IV.9 Anomali TEC saat gempabumi tanggal 28 April IV.10 Pembahasan TEC di Ionosphere wilayah Sumatera Desember 2004 sampai dengan April Bab V Kesimpulan dan Saran... V.1 Kesimpulan... V.2 Saran... DAFTAR PUSTAKA. LAMPIRAN vi

9 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Lampiran III Lampiran IV Lampiran V Lampiran VI Hasil Analisis Differensial TEC tahun Hasil Analisis GPS TEC tahun Hasil Analisis Grafik TEC dan Dst tahun Hasil Pengolahan dtec tahun Hasil Pengolahan LG-STEC tahun Hasil Pengolahan PG-STEC tahun vii

10 DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI Gambar II.1 Gambar II.2 Gambar II.3 Gambar II.4 Gambar II.5 Gambar II.6 Gambar II.7 Gambar II.8 Gambar III.1 Gambar III.2 Gambar III.3 Gambar III.4 Profil vertikal lapisan D,E,F1 dan F2... Profil lapisan D,E,F1,F2 pada siang dan malam... Gambaran umum profil kerapatan elektron dan atom netral... Modulasi sinyal satelit GPS ke dalam C/A-code dan P-code Konstelasi titik-titik imajiner yang menjelaskan tentang hubungan antara satelit dan stasiun penerima GPS... Mekanisme fisis anomali TEC yang berhubungan dengan gempa bumi... Definisi Total Electron Content ( TEC)... Peta distribusi TEC pada ionosfer global... Peta lokasi Stasiun GPS... Peta lokasi episenter... Diagram alir perhitungan TEC dan dtec... Diagram alir perhitungan VTEC dan distribusi TEC viii

11 DAFTAR TABEL Tabel III.1 Tabel III.2 Tabel IV.1 Tabel V.1 Daftar jaringan stasiun receiver GPS di Sumatera... Data Gempa tahun Jarak Epicenter (km) terhadap stasiun GPS... Hasil analisis dtec yang berkaitan dengan gempabumi Sumatera ix

12 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN GPS TEC VTEC SCORE EM VAN C/A-Code P-Code STEC TECu GPS SUGAR GAMIT GMT SR Nama Global Positioning System Total Electron Content Vertical Total Electron Content Self Calibration of Pseudorange Error Electro Magnetic Varotsos Alexopoulus Nomicos Coarse / Acquisition Code Precise Code Slant Total Electron Content TEC unit Sumatran GPS Array GPS Analysis at Massachusetts Institute Technology Generic Map Tool Generic Map Tool Skala Richter Pemakaian pertama kali pada halaman x