SIMULASI WAKTU PERAMBATAN DAN TINGGI GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT MELETUSNYA GUNUNG ANAK KRAKATAU

Transkripsi

1 SIMULASI WAKTU PERAMBATAN DAN TINGGI GELOMBANG TSUNAMI AKIBAT MELETUSNYA GUNUNG ANAK KRAKATAU Ahmad Zaaria 1 Kartini Susilowati 2 1. Laboratorium Hidrolia dan Meania Fluida, Jurusan Teni Sipil, Faultas Teni, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, ahmadzaaria@unila.ac.id 2. Dosen Jurusan Teni Sipil Universitas Lampung Abstra Model numeri perambatan gelombang panjang digunaan untu memodelan perambatan gelombang tsunami, bai yang disebaban oleh gempa tetoni maupun gempa vulani atau aibat meletusnya gunung berada di laut. Pada penelitian ini dipresentasian simulasi perambatan gelombang tsunami aibat meletusnya gunung ana raatau dengan euatan yang sama dengan euatan raatau tahun Diasumsian sumber tsunami sama dengan loasi gunung ana raatau searang. Dari loasi tersebut gelombang tsunami merambat menuju pantai Provinsi Lampung. Persamaan gelombang panjang non linier dua dimensi (2-D) dengan solusi pendeatan beda hingga metode esplisit (explicit finite-difference method) dapat dipergunaan untu mensimulasian perambatan gelombang tsunami. Gelombang tsunami setinggi lebih dari 12 meter dapat mencapai loasi rencana pembangunan Jembatan Selat Sunda dalam watu 35 menit. Kata unci : gelombang panjang, pendeatan beda hingga, ana raatau 1. PENDAHULUAN Provinsi Lampung merupaan profinsi dimana wilayahnya deat dengan Gunung Ana Kraatau. Karenanya pesisir pantai Profinsi Lampung rawan terhadap bencana tsunami, apabila Gunung Ana Kraatau meletus seperti 125 tahun yang lalu. Bencana tsunami juga pernah dialami oleh masyaraat yang tinggal di wilayah pesisir pantai profinsi Lampung, aibat meletusnya Gunung Kraatau pada tanggal Agustus 1883, yang menelan orban jiwa lebih urang orang. Saat ejadian, tinggi mua air laut di wilayah pantai ota Bandar Lampung dapat mencapai 22 meter (Mahi dan Zaaria, 2008). Oleh arena itu emunginan terulangnya ejadian tsunami seperti di tahun 1883 silam adalah sangat mungin arena, seja tahun 1927 sampai tahun 2005, yaitu selama 75 tahun etinggian Gunung Ana Kraatau ini sudah mencapai 315 meter. Selain itu, tanggal 26 Otober 2007, badan PVBMG pernah menetapan ondisi gunung ini dalam status Siaga/level III, hal ini arena ondisi ativitas vulaninya cuup tinggi. Ini menunjuan bahwa resio aan meletusnya gunung ini dalam watu deat adalah mungin (Mahi dan Zaaria, 2008). Aan tetapi arena tuntutan perembangan ota dan profinsi di Sumatra pada umumnya dan Lampung pada hususnya, pembangunan Jembatan Selat Sunda (JSS) perlu dilauan secepatnya. Sehingga, informasi tinggi dan watu perambatan gelombang tsunami untu menguur resio bencana terhadap onstrusi jembatan perlu dietahui. Untu dapat memperiraan resio tsunami bila Gunung Ana Kraatau meletus dapat dilauan dengan berbagai cara, salah satunya dengan mensimulasian gelombang tsunami secara numeri. Pemodelan simulasi gelombang tsunami sudah banya dilauan peneliti, bai aibat gempa vulani maupun tetoni. Untu dapat pemodelan tsunami sudah

2 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA pernah dilauan oleh Goto dan Shuto (1983), Goto dan Ogawa (1992), Kowali dan Murty (1993), Marchu d (2001), Horrillo d (2004, 2006), Watts d (2003, 2005), Shigihara d (2005), Kowali dan Proshutinsy (2006). Untu pemodelan tsunami aibat gempa vulani juga pernah dilauan, antara lain oleh Kawamata d (1993) Hantoro d (2007). Disini Hantoro d (2007) melauan pengajian ulang peristiwa tsunami yang ditimbulan aibat Kraatau tahun Dalam pemodelan simulasi tsunami persamaan hidrodinami dengan pendeatan explisit beda hingga aurasi order 2 dipergunaan. Pada penelitian ini, persamaan perambatan gelombang panjang non linier dua dimensi (2- D) diembangan untu mensimulasian perambatan gelombang permuaan di laut dangal. Simulasi numeri dari perambatan gelombang non linier dua dimensi (2-D) juga dipergunaan Kreyszig (1993). Pada penelitiannya Kreyszig (1993) mendisusian masalah perambatan gelombang satu dimensi. Pembahasan lain mengenai perambatan gelombang non linier dua dimensi juga dipresentasian oleh Horrillo d (2006) yang mempelajari masalah dispersi dari run up gelombang dua dimensi. 2. METODOLOGI PENELITIAN Pendeatan penelitian yang dipergunaan di dalam studi ini adalah dengan menggunaan pendeatan numeri. Dengan pendeatan numeri, biaya yang dibutuhan menjadi lebih murah dibandingan menggunaan pemodelan fisi. Pada penelitian ini, persamaan gelombang panjang non linier dua dimensi (2-D) diapliasian untu memodelan perambatan gelombang tsunami ini sama dengan yang dipergunaan Kreyszig (1993) dan Horrillo d (2006). Untu mensimulasian perambatan gelombang non linier dua dimensi (2-D), persamaan momentum gera gelombang permuaan dan persamaan ontinyuitas dapat dipresentasian sebagai beriut, a. Persamaan momentum, u u u η +u +v = g r. u. f t x y x v v v η +v +u = g r. v. f t y x y (Pers. 1) (Pers. 2) b. Persamaan ontinyuitas η = t x Dimana: Du Dv y f = 2 2 u +v D = elevasi dari permuaan air r = oefisien gese = (Pers. 3) 290

3 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA h = edalaman air u = ecepatan gelombang arah x v = ecepatan gelombang arah y g = percepatan gravitasi D = edalaman air total D = h + t = step watu = 0,01 deti x = y = grid ruang = 850 meter Solusi dari persamaan perambatan gelombang non linier dua dimensi yang dipergunaan untu penelitian ini adalah menggunaan pendeatan beda hingga metode espisit. Dengan metode ini, pendeatan dilauan menggunaan aurasi orde dua sebagai beriut, u u = t u u = u x u v = v y + 1 Δt u u u η η g = g x i+ 1, j + 1 i+ 1, j r. u. f = r. u. v v = t v v = v y v u = u x Δt + 1 v v v η η g = g y r. v. f = r. v. D u u η u + v v i+ 1, j + 1 = h + η η η = t + 1 Δt η D v η 2 u + v D 2 2 (Pers. 4) (Pers. 5) (Pers. 6) (Pers. 7) (Pers. 8) (Pers. 9) (Pers. 10) (Pers. 11) (Pers. 12) (Pers. 13) (Pers. 14) (Pers. 15) 291

4 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA Du = D x u. u i1, j +u D. D i1, j (Pers. 16) Dv = D y v. v 1 + v D. D i1, j (Pers. 17) Pada enyataannya perambatan gelombang permuaan sebenarnya dibatasi suatu batas yang secara fisi tida nyata. Ini disebut sebagai non physical boundaries atau sering disebut dengan batas terbua (open boundaries). Untu mensimulasian perambatan gelombang yang dapat melewati batas tersebut, manipulasi persamaan matematia dipergunaan. Persamaan ini dimasudan untu menghilangan reflesi gelombang pada batas tersebut. Untu itu sejumlah teni diembangan, dimana masing-masing metode mempunyai elebihan dan eurangan. Pada penelitian ini, metode ondisi batas yang dipergunaan adalah ondisi batas metode transparant boundaries. Kondisi batas dimasudan untu meredusi gelombang yang merambat melewati batas domain perhitungan numerinya arena pada batas tersebut reflesi gelombang tida diperenanan. Persamaan yang dipergunaan untu ondisi batas sebagaimana diperenalan Reynolds (1978), η η +c = 0 t x (Pers. 18) Menggunaan Persamaan (18), reflesi gelombang dari perhitungan numeri dapat diredusi. Dengan mempergunaan persamaan gelombang panjang non linier dan metode ondisi batas transparan Reynolds (1978), perambatan gelombang. Setting Model Sumber gelombang berupa gelombang titi, ini berupa gelombang tunggal. Ricer wavelet dipergunaan sebagaimana sumber gelombang tsunami (Zaaria, 2003). Pada penelitian ini, untu memodelan perambatan gelombang, dipergunaan senario seperti dipresentasian dalam peta (lihat Gambar 1). Sema numeri yang dipergunaan untu mensimulasian perambatan gelombang tsunami aibat meletusnya gunung ana raatau adalah sebagaimana dipresentasian dalam Gambar 1. Bathymetri yang dipergunaan untu simulasi numeri diambil dari GEBCO, dimana data mempunyai aurasi 30 deti (0,5 menit) dengan lebar grid x = y = 850 meter. Dimana loasi gunung ana raatau diasumsian sama dengan loasi sumber gelombang tsunami, yaitu pada posisi 6 o 06'00'' Lintang Selatan dan 105 o 24'00'' Bujur Timur. Tinggi gelombang pada posisi tersebut diasumsian 200 meter. Predisi ejadian meletusnya gunung ana raatau mempunyai euatan yang sama dengan dengan tinggi gelombang pada ejadian meletusnya gunung Kraatau tahun Untu jumlah grid dari 5 O 20'24'' Lintang Selatan s/d 6 o 42'30'' Lintang Selatan, 105 o 19'30'' Bujur Timur s/d 106 o 09'00'' Bujur Timur di dalam model ini banyanya adalah grid. 292

5 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari penelitian ini dipresentasian dalam bentu perambatan gelombang tsunami pada watu perambatan t sama dengan 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, dan 80 menit sebagaimana dipresentasian seperti dalam Gambar 1, Gambar 3, Gambar 4, Gambar 5, Gambar 6, Gambar 7, dan Gambar 8. Hasil penelitian yang sudah dilauan oleh Hantoro d (2007) dan Zaaria (2009) adalah berupa watu perambatan gelombang tsunami aibat meletusnya gunung raatau seperti dalam Tabel 1 beriut, Tabel 1. Watu perambatan gelombang tsunami Loasi Hantoro d (2007) Zaaria (2009) Hasil Penelitian Telu Betung 79 menit 83 menit Mera 52 menit 58 menit Loasi JSS menit Dari hasil penelitian ini juga didapat bahwa tinggi gelombang tsunami pada loasi rencana pembangunan Jembatan Selat Sunda dapat mencapai tinggi lebih dari 12 meter dengan watu perambatan 35 menit. Peta situasi perambatan gelombang tsunami dapat dilihat pada Gambar 1 beriut, Gambar 1. Peta situasi daerah perambatan gelombang tsunami Gambar perambatan gelombang tsunami untu watu perambatan (t) sama dengan 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 menit dapat dilihat pada Gambar 2 s/d Gambar 8 beriut, 293

6 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA Gambar 2. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 10 menit. Gambar 3. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 20 menit. Gambar 4. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 30 menit. 294

7 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA Gambar 5. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 40 menit. Gambar 6. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 50 menit. Gambar 7. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 1 jam. 295

8 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA Gambar 8. Perambatan gelombang tsunami pada watu t = 1 jam 20 menit. Berdasaran hasil penelitian yang dipresentasian Gambar 2 sampai dengan Gambar 8 menunjuan perambatan gelombang tsunami untu setiap watu t mulai dari 10 menit sampai dengan 80 menit. Dari penelitian dihasilan 100 gambar simulasi perambatan gelombang tsunami, tetapi yang dipresentasian dalam penelitian ini adalah hanya 8 gambar saja. Sumber gelombang yang dipergunaan untu mensimulasian letusan gunung ana Kraatau adalah berupa sumber gelombang titi dengan tipe Ricer wavelet. Signal atau gelombang yang disimulasian ini adalah merupaan gelombang tunggal. Dengan menggunaan Ricer wevelet, gelombang yang dihasilan lebih halus bila dibandingan dengan gelombang sinus. Dari posisi oordinat 6 o 06'00'' Lintang Selatan dan 105 o 24'00'' Bujur Timur, gelombang tsunami dengan etinggian 200 meter merambat e pantai profinsi Lampung. Dalam perambatannya gelombang terhalang oleh pulau-pulau diseitarnya, sehingga gelombang tsunami yang merambat terdispersi. Warna merah dengan sala masimum 50 dan warna biru dengan sala minimum 50 menunjuan masimum dan minimum amplitudo gelombang tsunami, sedangan warna hijau menunjuan topografi atau etinggian permuaan tanah. Hasil penelitian yang dilauan Hantoro d (2007) dan Zaaria (2009) ini dibandingan dan menunjuan bahwa watu perambatan gelombang tsunami, yang mempresentasian watu perambatan gelombang tsunami mencapai pantai profinsi Lampung dan profinsi Banten menunjuan ecocoan dan ini dipresentasian dalam Tabel 1. Hasil penelitian ini dibandingan dengan penelitian di atas dan ini menunjuan bahwa gelombang setinggi lebih dari 12 meter merambat dan membutuhan watu 35 menit untu mencapai loasi tempat direncanaannya pembangunan JSS. 4. KESIMPULAN Berdasaran hasil penelitian ini dapat disimpulan bahwa gelombang tsunami dengan tinggi 12 meter dapat mencapai loasi rencana JSS dalam watu 35 menit. Persamaan gelombang panjang non linier dua dimensi dan dengan pendeatan beda hingga dapat dipergunaan untu mensimulasian perambatan gelombang tsunami aibat meletusnya gunung ana raatau. 296

9 Seminar Nasional Peranan Infrastrutur Dalam Pengembangan Wilayah, Magister Teni Sipil UNILA DAFTAR PUSTAKA Goto, C. dan Shuto, 1983, Numerical simulation of tsunami propagations and run-up, In Tsunami-Their Science and Engineering, edited by K. Iida and T. Iwasai, pp Terra Scientific Publ. Comp.; Toyo. Goto, C. dan Ogawa, Y., 1992, Numerical method of tsunami simulation with leap-frog scheme, Disaster Control Research Center, Tohou University. Horrillo J. J., Kowali, Z. and Kornven, E., 2004, The third international worshop on long-wave runup models, report. Horrillo, J., Kowali, Z. Shigihara, Y., 2006, Wave dipsersion study in the indian oceantsunami of december 26, 2004, Marine Geodesy, Vol. 29, pp Hantoro, W. S., Latief, H., Susilohadi, and Airlangga, A.Y., 2007, Volcanic tsunami of raatau: chronology model and its mitigation in sunda strait, Proceedings of International Symposium on Geotechnical Hazards: Prevetion, Mitigation and Engineering Response. pp Kreyszig, E., 1993, Advanced Engineering Mathematics, John Wiley & Sons, Inc. Singapore. Kowali, Z., Proshutinsy T. dan Proshutinsy, A., 2006, Tide-tsunami interactions, Science of Tsunami Hazards, Vol. 24, No. 4, pp Kowali, Z. and Murty, T. S., 1993, Numerical simulation of two-dimensional tsunami runup, Marine Geodesy, Vol.16, pp Mahi, A. K., Zaaria., A., 2008, Rencana strategis dan rencana asi mitigasi bencana Kota Bandar Lampung, Laporan Proye, DKP Profinsi Lampung,156 hal. Marchu, Andrei J. dan Anisimov, A., 2001, A method for numerical modeling run-up on the coast of an arbitrary profile, ITS 2001 Proceedings, Session 7, Number Reynold, A. C., 1978, Boundary conditions for the numerical solution of wave propagation problems, Geophysics 43(6), pp Shigihara, Y., K. Fujima, M. Homma and K. Saito, 2005, Numerical methods of linier dispersive wave equation for the practical problems, Asian and Pacific Coasts, Sept.4-8, Jeju, South Korea, pp.14. Watts, P Grill, S.T., Kirby, J. T., Fryer G. J., and Tappin, D. R., 2003, Landslide., tsunami case studies using a boussinesq model and a fully nonlinier tsunami generation model, Natural Hazards and Earth System Sciences, Vol. 3, pp Watts, P., Ioualalen, M., Grill, S., Shi, F. dan Kirby, J. T., 2005, Numerical simulation of December 26, 2004 Indian ocean tsunami using higher order boussinesq model, Ocean waves measurement and analysis, Fifth International Symposium WAVES 2005, 3rd July, 2005, Madrid, Spain, No Zaaria, A. 2009, Simulasi perambatan gelombang tsunami aibat meletusnya gunung ana raatau, Seminar Sains MIPA Apliasinya, FMIPA UNILA, November 2009, pp Zaaria, A., 2003, Numerical modelling of wave propagation using higher order finitedifference formulas, Thesis (Ph.D), Curtin University of Technology, Perth, W.A. 297