BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gempa bumi dengan magnitude besar yang berpusat di lepas pantai barat propinsi Nangroe Aceh Darussalam kemudian disusul dengan bencana tsunami dahsyat, telah menyadarkan banyak orang bahwa ternyata Indonesia; khususnya wilayah Sumatera; memiliki potensi bencana alam gempa bumi. Alasan dibalik mengapa Indonesia memiliki potensi tersebut ialah letak Indonesia yang merupakan pusat pertemuan dari lempeng-lempeng antara lain Eurasia, Filipina, Caroline, Indo-Australia, Pasifik, dan beberapa lempeng minor [Hamilton, 1979]. Terkait dengan lempeng Eurasia, lempeng Indo-Australia memiliki pergerakan rata-rata ke arah utara, sedangkan pergerakan lempeng Filipina cenderung ke arah barat laut [Hamilton, 1979 & Puspito, 1995]. Terkait dengan lempeng Filipina, lempeng Caroline memiliki pergerakan ke arah tenggara di bagian palung Aru dan ke arah barat laut di bagian palung Yap [Seno, et.al, 1992]. Gambar 1.1 Batas Pertemuan Lempeng di Indonesia [Hall, 2002]. 1
Dengan kondisi tersebut, merupakan hal yang wajar jika Indonesia sering mengalami bencana gempa bumi yang diakibatkan aktifitas tektonik lempeng-lempeng yang mengelilinginya. Aktifitas tektonik sendiri merupakan teori baru yang dikemukakan oleh Alfred Lothar Wegener pada tahun 1912. Teori yang dikenal dengan Continental Drift (pergeseran benua) ini mengemukakan bahwa sekitar 200 tahun yang lalu, daratan yang sangat luas yang dinamakan Pangaea, mulai terpisah. Alexander Du Toit, seorang professor di bidang geologi dari Universitas Witwatersrand yang juga salah satu pendukung Wegener yang setia, mengemukakan bahwa Pangaea pertama kalinya pecah menjadi dua buah daratan yang sangat luas, yaitu Laurasia di belahan bumi bagian utara, dan Gondwanaland di belahan bumi bagian selatan [USGS, 2011]. Illustration from USGS Gambar 1.2 Perkembangan Benua di Bumi Berdasarkan Teori Continental Drift. Teori tektonik lempeng ini memiliki prinsip dasar yaitu bahwa bumi ditutupi oleh lapisan yang dingin dan tipis yang disebut litosfer. Lapisan ini mengambang di atas lapisan yang lebih padat dan memiliki suhu lebih hangat yang dapat mengalir, yang disebut mantel. Lapisan litosfer ini terpecah-pecah menjadi beberapa bagian yang disebut lempeng. Bebatuan yang berbentuk semi-liquid yang berada di bawah mantel 2
ini bergerak karena pengaruh dari panas yang berasal dari inti bumi dan mengakibatkan lempeng yang ada di atas mantel bergerak satu sama lain. Hal itulah yang menyebabkan fenomena alam seperti gempa bumi, gunung meletus, terbentuknya jajaran pegunungan, terbentuknya palung laut, dan sebagainya [Noyes, 2011]. Pantai barat Sumatera adalah salah satu daerah rawan gempa di Indonesia dikarenakan letaknya yang berdekatan dengan salah satu perbatasan lempeng aktif, yaitu antar lempeng Indo-Australia dengan lempeng Eurasia. Karena hal tersebut, Pulau Sumatera memiliki catatan gempa yang sangat panjang. Dalam kurun waktu 5 tahun saja, yaitu dari tahun 2004 hingga tahun 2008, sudah terjadi lebih dari 10 buah gempa bumi dengan magnitude rata-rata tinggi (5-9 MW) [USGS, 2008]. Dengan potensi tersebut, maka sejak tahun 2002, Geoteknologi LIPI bekerjasama dengan Tectonic Observatory Caltech sudah mengembangkan stasiun GPS kontinu yang dinamakan Sumatran GPS Array (SuGAr). Stasiun SuGAr ini tersebar memanjang di pantai barat Pulau Sumatera sehingga diharapkan setiap perubahan yang terjadi akibat pergerakan batas lempeng Indo-Australia dan Eurasia dapat teramati. Gambar 1.3 Persebaran Titik-titik Stasiun SuGAr [Rahman, 2011]. 3
Dari data-data yang didapat dari pengukuran Stasiun GPS SuGAr ini kita dapat menghitung perubahan naik-turun dan juga pergerakan horizontal dari muka bumi dengan sangat akurat. Dari pengukuran ini kemudian kita juga dapat melakukan studi deformasi yang terjadi, antara lain mengenai siklus gempa bumi, atau kita juga dapat memodelkan dimensi dan kekuatan dari sumber gempa. Dalam menganalisis data time series hasil pengamatan geodetik, kadang kala dapat dilakukan dengan mudah jika data tersebut tidak memiliki tren dan memiliki rasio noise-to-signal yang kecil. Tapi pada kenyataannya, hasil data pengamatan yang didapat seringkali memiliki rasio noise-to-signal yang tinggi, atau terdiri atas gabungan dari bermacam-macam jenis sinyal yang berbeda. Untuk itulah teknik analisis spektral dapat menyajikan hasil yang terbaik [Pytharouli, et.al, 2004]. 1.2 Ruang Lingkup Ruang lingkup dari penulisan Tugas Akhir ini adalah data-data pengamatan yang diperoleh dari pengamatan GPS secara kontinu pada stasiun SuGAr. Adapun stasiun SuGAr yang digunakan data pengamatannya dalam pengerjaan Tugas Akhir ini berjumlah 8 stasiun, yaitu ACEH, BAKO, JMBI, LNNG, MKMK, MSAI, PSKI, dan PRKB. Data pengamatan kemudian diolah menggunakan software Bernese sehingga diperoleh koordinat geodetik dari tiap-tiap stasiun yang kemudian di transformasi ke dalam koordinat toposentrik. Adapun rentang waktu pengamatan data GPS yang digunakan dimulai dari pengamatan tahun 2004 hingga tahun 2007. 1.3 Maksud dan Tujuan Maksud dari penulisan Tugas Akhir ini antara lain yaitu untuk menghitung koordinat dari data pengamatan GPS kontinu stasiun SuGAr, menganalisis data time seriesnya, dan mereduksi pengaruh sinyal deformasi dari data time series. Adapun tujuan dari pengerjaan Tugas Akhir ini adalah mendapatkan komponenkomponen apa saja yang berpengaruh di dalam time series data pengamatan GPS SuGAr. 4
1.4 Manfaat Manfaat dari penulisan Tugas Akhir ini adalah mengetahui pola pergeseran yang terjadi pada tiap-tiap stasiun pengamatan, mengetahui pola-pola lain yang mungkin berpengaruh dalam data time series, dan mengetahui sinyal deformasi yang mempengaruhi data time series. Diharapkan dengan pengukuran dan pengolahan data yang lebih lanjut, informasi yang diperoleh pun lebih akurat sehingga dapat digunakan untuk kepentingan mitigasi bencana gempa bumi di masa yang akan datang dan pencegahan atas kerugian yang lebih besar di kemudian hari. 1.5 Metodologi Penelitian Metodologi yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini meliputi : 1. Studi literatur mengenai semua materi yang diperlukan untuk mengerjakan Tugas Akhir ini. Literatur yang digunakan meliputi Tugas Akhir, situs internet, dan lain-lain yang berhubungan dengan materi dari Tugas akhir ini; 2. Pengadaan data dengan mendownload semua data GPS continuos dari semua stasiun SuGAr yang diperlukan, meliputi data GPS SuGAr tahun 2004, 2005, 2006, dan 2007; 3. Melakukan pengolahan data dengan menggunakan software Bernese 5.0 hingga diperoleh koordinat geodetik yang kemudian diolah lebih lanjut untuk mendapatkan koordinat toposentrik; 4. Melakukan plotting data time series koordinat toposentrik, kemudian mendeteksi outlier yang terdapat dalam data time series, setelah itu baru dilakukan analisis data time series. Secara umum, metodologi penulisan Tugas Akhir ini digambarkan seperti diagram di bawah ini : 5
Studi Literatur Struktur dan Dinamika Bumi GPS Analisis Deret Waktu Periodogram Lomb Pengumpulan Data SuGAr Pengolahan Data GPS dengan Bernese 5.0 Plotting Data Pergeseran Titik per Komponen (EW, NS, UD) Outlier Detection Outlier Reduction Data Bebas Outlier Analisis Time Series Kesimpulan dan Saran Diagram 1.1 Diagram metodologi penulisan Tugas Akhir. 6
1.6 Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Akhir ini akan mengikuti sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini, dibahas dasar pemikiran dan alasan dari penulisan Tugas Akhir ini yang disusun dalam: Latar Belakang, Ruang Lingkup, Tujuan, Manfaat, Metodologi Penelitian, dan Sistematika Penulisan. BAB II DASAR TEORI Bab ini menjelaskan konsep-konsep dasar dan teori mengenai dinamika bumi, analisis spektral, dan peran teknologi GPS dalam memantau pegerakan lempeng bumi. BAB III PENGOLAHAN DAN PENYAJIAN DATA Pada bab ini, dibahas mengenai proses-proses pengolahan dari data yang diperoleh melalui survei GPS, meliputi pengolahan data GPS dengan menggunakan software Bernese 5.0 dan pengolahan data dengan MATLAB untuk keperluan analisis time series. BAB IV ANALISIS Pada bab ini akan diuraikan analisis dari hasil pengolahan data. BAB V PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil pengolahan data dan analisis, dan juga saran yang dapat digunakan sebagai masukan untuk penelitian selanjutnya. 7