Buletin Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara ...

Buletin Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara, Geofisika, dan Lingkungan

Vol. 5 No. 1 - April 2014

ISSN 2086-5589

iii

Buletin Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara, Geofisika, dan Lingkungan

Vol. 5 No. 1 – April 2014

Diterbitkan Oleh :

Stasiun Pemantau Atmosfer Global (GAW) Bukit Kototabang Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

SUSUNAN REDAKSI PENANGGUNG JAWAB Edison Kurniawan, S.Si, M.Si REDAKTUR KEPALA Ahmad Zakaria, S.ST REDAKTUR PELAKSANA Budi Satria, S.Si Rudi Anuar Yudha Trisaputra, S.P. MITRA BESTARI Dra. Nurhayati, M.Sc Dr. Edvin Aldrian, B.Eng, M.Sc Dr. Ir Dodo Gunawan, DEA Dr. Wandono Dr. Hamdi Rivai EDITOR Alberth Christian Nahas, S.Si Agusta Kurniawan, M.Si DESAIN GRAFIS DAN FOTOGRAGER Darmadi, A.Md Yosfi Andri, ST Harika Utri, S.Kom Reza Mahdi, ST Rinaldi, A.Md Aulia Rinadi, S.Si SEKRETARIAT Yosi Juita, SE Diko Revano Umbara, A.Md Yasri Dwi Lestari Sanur Abibagus Indrawan Ikhsan Buyung Arifin Ibrahim

MEGASAINS MEGASAINS merupakan buletin yang diterbitkan oleh Stasiun Pemantau Atmosfer Global (GAW) Bukit kototabang sebagai media penuangan karya ilmiah yang bersumber dari kegiatan penelitian berbasis ilmu-ilmu meteorologi, klimatologi, kualitas udara, dan geofisika (MKKuG), serta lingkungan. Dewan redaksi membuka kesempatan bagi para pakar ataupun praktisi untuk dapat mengirimkan karya ilmiah, terutama yang berkaitan dengan tema MKKuG dan lingkungan. Naskah karya tulis yang dikirimkan hendaknya asli dan belum pernah dipublikasikan. Naskah diketik menggunakan aplikasi MS Word dengan ketentuan panjang naskah antara 5 sampai 15 halaman ukuran A4; batas kiri 4 cm, kanan 3,17 cm, atas dan bawah 2,54 cm; satu kolom; font Arial; judul ditulis menggunakan font 12 pts, rata tengah, spasi tunggal, huruf kapital, dan cetak tebal; isi ditulis menggunakan font 10 pts, rata kiri-kanan, dan spasi tunggal; tulisan disertai dengan abstrak 1 alinea, ditulis dengan font 10 pts, cetak miring, spasi tunggal, dan disertai 2-5 kata kunci. Redaksi berhak mengubah isi naskah sepanjang tidak mengubah substansinya. Isi naskah adalah sepenuhnya tanggung jawab penulis. Pemilihan naskah yang laik cetak adalah sepenuhnya hak redaksi. Softcopy naskah dikirimkan ke: Redaksi MEGASAINS PO BOX 11 Bukittinggi 26100 e-mail: [email protected]

MEGASAINS Vol.5 No. 1 - April 2014 ISSN 2086-5589

v

Daftar Isi

halaman Susunan Redaksi iii Dari Redaksi iv Daftar Isi v ANOMALI SEISMISITAS DAN MODEL PERKIRAAN KEJADIAN GEMPABUMI DI DAERAH BENGKULU 1 - 9

Sabar Ardiansyah DESIGNING PERFORMANCE INDICATORS (PIs) FOR SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE (SDI) ASSESSMENT OF THE INDONESIA TSUNAMI EARLY WARNING SYSTEM (InaTEWS)

10 - 20

Yahya Darmawan*, Marzuki Sinambela, dan Hendra Suwarta SIMULASI KEJADIAN HUJAN LEBAT DI BANDARA INTERNASIONAL LOMBOK DENGAN MODEL WRF-ARW (STUDI KASUS TANGGAL 4 - 5 DESEMBER 2013)

21 - 31

Annisa Fauziah ANALISIS PENGUKURAN KARBONMONOKSIDA DI BUKIT KOTOTABANG TAHUN 2011 32 - 48

Agusta Kurniawan INTERPRETASI STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN SESAR LOKAL DI WILAYAH SINGARAJA- BALI MENGGUNAKAN ANALISIS SECOND VERTICAL DERIVATIVE

49 - 55

I Made Adi Sastra, Komang Ngurah Suarbawa, dan Hapsoro Agung Nugroho

KARAKTERISTIK VARIABILITAS DIURNAL PRESIPITASI BULAN JANUARI DI WILAYAH PULAU JAWA DAN EVALUASINYA PADA TAHUN 2013/2014 DENGAN MENGGUNAKAN DATA TRMM Miming Saepudin

56 - 67

1. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana email: [email protected]

2. Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika

tanggalterima: 22Februari 2014, tanggalcetak: 15 Juli 2014

ABSTRACT

Second Vertical Derivative analysis performed to understand local subsurface fault structure in Bali Island. Singaraja aimed as target area of this study. Three slicing was performed. SVD value at first slice are between -0,000008362 to 0,0000012449. SVD value at second slice is between -0,0000060780 to 0,0000075803. SVD value at third slice are between-0,0000052129to 0,0000029881. This result confirmsthat Second Vertical Derivative gradient is dominated by minimum value than maximum value in area of Singaraja which interpreted as Thrust Fault System modelSingaraja fault model construct by sandstone sediment rock, igneous rhyolite rock and soft sediment.

Keywords: Second Vertical Derivative, Bouguer Gravity Anomay, Fault Model

PENDAHULUAN

Wilayah Indonesia yang menjadi pertemuan tiga lempengan tektonik mayor menjadikannya salah satu kawasan dengan gempa bumi terbanyak di planet Bumi. Zona subduksi lempengan tektonik yang melintasi Sumatera, Jawa, Bali, Nusa Tenggara hingga Halmahera menjadikan daerah yang dilintasinya rawan gempa bumi. Di wilayah Bali saja tercatat 1625 gempa bumi bepusat di pulau Bali sejak awal tahun 1971 hingga 31 Desember 2012. 170 diantaranya berkedalaman dangkal dibawah 10 kilometer. 25 gempabumi berkekuatan magnitude diatas 5,0 pada skala magnitude durasi.

Gempa bumi besar yang tercatat meliputi gempa bumi pada 28 Desember 1975. Berpusat di 7,990 Lintang Selatan , 115,050 Bujur Timur, berkekuatan magnitude 6,3. Gempa bumi Seririt tanggal 14 Juli 1976. Berlokasi di 8,170 Lintang utara, 114,840 Bujur Timur, berkekuatan magnitude 6,0.

Pada lembaran peta geologi, terdapat beberapa dugaan sesar lokal darat di pulau Bali. Mengetahui dan memahami struktur sesar lokal ini menjadi penting untuk menggambarkan morfologi dari pensesaran ini. Selain struktur dan tipe sesar, model kedalaman perlapisan dan jenis batuan juga harus diketahui. Tidak menutup kemungkinan adanya perpanjangan sesar yang berpotensi menghasilkan gempa-gempa lokal. Informasi dan model struktur ini sangat esensial mengingat kebutuhan akan mitigasi bencana yang mendesak.

Dari gambaran diatas, maka dilakukan pemodelan struktur bawah permukaan dengan metode gravitasi . Metode ini dapat memberikan hasil berupa variasi nilai gravitasi bumi di wilayah tersebut yang menunjukan perbedaan nilai densitas dari batuan. Selanjutnya, dengan metode pemodelan kedepan dari Second Vertical Derivative atau turunan vertikal kedua nilai gravitasi akan didapatkan sebuah interpretasi dari respon geologi bawah permukaan dangkal terhadap nilai anomali gravitasi.

INTERPRETASI STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN SESAR LOKAL DI WILAYAH SINGARAJA- BALI

MENGGUNAKAN ANALISIS SECOND VERTICAL DERIVATIVE

I Made Adi Sastra1,2, Komang Ngurah Suarbawa1, dan Hapsoro Agung Nugroho2

Megasains5(1): 49 –55I.M.A. Sastra, K.N Suarbawa, & H.A. Nugroho

MEGASAINS • Buletin Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara, Geofisika, dan Lingkungan

50

METODE PENELITIAN

Gaya Gravitasi

Formulasi umum hukum gravitasi Newton untuk dua benda dengan massa m1 dan m2 berjarak r yang saling tarik-menarik adalah sebagai berikut:

r̂rmmG(r)F 2

21−=r

(1)

dengan :

)r(Fr

= gaya yang bekerja pada massa m2 ( fungsi jarak )

r̂ = vektor satuan yang arahnya dari m1 dan m2

r = jarak antara m1 dan m2

G = konstanta universal gravitasi )1067,6( 2

311

kgdtmx −

Percepatan Gravitasi Teoritis

Dalam sidang International Union of Geodesi and Geophysics (IUGG) pada tahun 1930 di Stockholm Swedia telah ditetapkan rumus umum yang menghubungkan percepatan gravitasi dan posisi lintang suatu tempat sebagai standar internasional untuk memperkirakan percepatan gravitasi secara teoritis dalam arah lateral. Rumusnya adalah sebagai berikut :

)2sinsin1(gg 22e φεφβφ ++= (2)

dengan :

eg = harga gravitasi di equator (berdasarkan IGSN-71, ( eg = 978031,8 mGal)

φ = lintang tempat

εβ & = konstanta yang berhubungan dengan parameter bumi

(Berdasarkan IGSN-71, β = 0,0053024 dan ε = 0,0000059)

Anomali Bouguer

Anomali Bouguer adalah selisih antara harga gravitasi pengamatan dengan harga gravitasi teoritis yang seharusnya terukur untuk titik pengamatan tersebut. Harga gravitasi teoritis adalah harga gravitasi normal pada bidang datum yang telah dikoreksi terhadap perubahan ketinggian dengan asumsi ‘Ideal Body’ (Sativa, 2008), sehingga seolah-olah diamati di titik pengamatan tersebut. Asumsi ideal body merupakan asumsi keadaan bentuk muka bumi yang tidak beraturan menjadi sebuah bentuk geometri yang beraturan. Dengan demikian perumusan untuk mendapatkan anomali Bouguer adalah:

)( Tobs KECggBA −+−= θ ; hFACBCEC )3086,004188,0()( −=−= ρ

Tobs KhhggBA +−+−= ρθ 04188,03086,0 (2.9) (3)

dengan :

BA = anomali Bouguer



51

obsg = harga gravitasi pengamatan yang sudah dikoreksi pasang surut, drift dan penutupan

θg = harga gravitasi teoritis ditempat pengamatan

EC = koreksi elevasi

TK = koreksi topografi

Penentuan Rapat Massa Batuan

Rapat massa batuan atau densitas batuan daerah penelitian dapat ditentukan dengan metode Parasnis. Metode ini menggunakan persamaan gravitasi observasi yang mana komponen yang mengandung rapat massa dipindahkan ke kiri dalam perumusan. Perumusan tersebut adalah sebagai berikut :

(4)

Dimana persamaan tersebut merupakan persaman linear y n = m x. Apabila sisi kanan dan sisi kiri di plot, nilai gradien garis lurus merupakan densitas batuan dari daerah penelitian. Gradien tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan metode regresi linear (Telford, 2004).

Sesar atau Patahan

Sesar adalah sebuah retakan besar batuan di lapisan kerak bumi yang membagi batuan tersebut menjadi dua blok bagian. Salah satu blok batuan atau keduanya bergerak relatif satu sama lain. Pergerakan sepanjang garis patahan ini menghasilkan gempa bumi. Jika berada dalam proses kegunungapian, sebuah sesar yang bergerak dapat memicu keluarnya magma sehingga muncul ke permukaan, atau yang lebih dikenal dengan letusan gunung berapi.

Forward Modelling

Dalam metode ini sebuah model geologi dibangun dan dihitung nilai gravitasinya yang selanjutnya dibandingkan dengan data hasil observasi. Model disempurnakan sehingga mendapatkan perbandingan yang baik. (Foulger & Pierce).

Komponen dari medan gravitasi dalam arah dapat dituliskan sebagai :

(5)

Secara umum dalam koordinat kartesian medan gravitasi berada dalam arah vertikal. Integral volume dari dapat direduksi menjadi integral permukaan menggunakan teorema divergensi Gauss sebagai :

(6)

Dimana S adalah permukaan dari sebuah bentuk geologi dan adalah unit vector normal yang berarah keluar ke elemen permukaan dS. Sebuah bentuk geologi didefinisikan sebagai sebuah polyhedron yang mana terbentuk dari beberapa sisipolygon datar. Sehingga sebuah bentuk geologi yang homogen dapat dituliskan sebagai jumlah dari integral dari beberapa penampang sisi poligon, yaitu :

(7)



52

Dimana adalah komponen medan gravitasi oleh komponen ke-j pada sisi ;

adalah unit vector normalnya, dan . Sehingga perhitungan dapat dirubah

ke dalam bentuk medan gravitasi berdasar pada sisi dari bentuk polihedral. Untuk menghitung medan gravitasi pada sebuah sisi, sebuah system koordinat dibuat sehingga sisi ke-j dianggap horizontal. Medan gravitasi pada sisi horizontal ini dapat dihitung kedalam system koordinat yang baru dan dapat ditransformasikan kembali ke system koordinat semula. Prosedur ini dilakukan berulang kali sehingga keseluruhan sisi dari polyhedron dapat terhitung. adalah koordinat puncak (verteks) (Yao & Changli, 2007).

Second Vertical Derivative

Selanjutnya, perbedaan struktur pada sesar menghasilkan sebuah respon yang dapat diinterpretasi dengan metode Second Vertical Derivative. Persamaan dasarnya diturunkan dari persamaan Laplace untuk anomali gayaberat di permukaan, adalah sebagai berikut :

(8)

Karena komponen horizontal memiliki nilai konstan maka dalam perhitungan gravitasi satu dimensi Second Vertical Derivtive diberikan sebagai :

(9)

Selanjutnya kriteria Second Vertical Derivative untuk setiap jenis sesar diberikan sebagai (BMKG, 2012) :

Sesar turun :

(10)

Sesar naik :

(11)

Sesar mendatar :

(12)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Peta anomali Bouguer disayat pada 3 wilayah. Wilayah sayatan pertama berawal dari posisi 0 meter hingga berakhir pada posisi 19850,3470 meter. Sayatan kedua berawal dari posisi 0 meter hingga berakhir pada posisi 19936,6543 meter. Sayatan ketiga berawal dari posisi 0 meter hingga berakhir pada posisi 19979, 2864 meter.



53

Gambar 1.NilaianomaliBouguerdannilai SVD padasayatanSingaraja 1, 2, dan 3.

Setelah melakukan sayatan pada peta anomali Bouguer, segmen pertama pada sesar Singaraja didapatkan anomali Bouguer pada rentang 51,22934139 mgal hingga 79,37741774 mgal. Sayatan kemudian dilakukan juga pada peta SVD, nilai SVD pada sayatan pertama berada pada rentang -0,000008362 hingga 0,0000012449. Berdasarkan klasifikasi jenis sesar terhadap nilai SVD, kondisi ini mengindikasikan sebuah sistem sesar naik. Pada sayatan kedua anomali Bouguer berada pada rentangan nilai 43,10926621 mgal hingga 91,51218504 mgal. Nilai SVD berada pada rentangan -0,0000060780 hingga 0,0000075803. Sehingga dapat diinterpretasikan bahwa pada segmen ini adalah sebuah struktur geologi sesar turun. Pada sayatan terakhir,nilai anomali Bouguer berkisar pada nilai 43,16011779 mgal hingga 87,60196955 mgal. SVD pada segmen ini berkisar pada nilai -0,0000052129 pada kurva minimum hingga 0,0000029881 pada kurva maksimum. Sehingga dapat diinterpretasikan bahwa pada segmen ini terdapat struktur geologi sesar naik. Dengan perhitungan metode Parasnis, didapatkan nilai densitas atau rapat massa batuan rata-rata di wilayah target. Pada sayatan pertama hingga ketiga didapatkan nilai densitas batuan rata-rata sebagai berikut, pada sayatan pertama memiliki densitas batuan rata-rata 2.396123 gr/cm3 yaitu Batuan sedimen Sandstone hingga batuan beku Riolit. Sayatan kedua memiliki densitas batuan rata-rata 2.2080369 gr/cm3 dengan batuan sedimen sandstone. Sayatan ketiga memiliki densitas batuan rata-rata 1.883445 gr/cm3 yaitu batuan sedimen lunak. Pada pemodelan kedepan dengan respon anomali Bouguer terhadap struktur geologi seperti pada ketiga grafik diatas, didapatkan secara grafis sebagai berikut :



54

Gambar 2. Respon gradient anomali Bouguer (atas) terhadap model sesar (bawah). Gradien anomali Bouguer diatas memiliki dua puncak utama. Dengan puncak pertama memiliki nilai lebih besar dari puncak kedua. Terdapat struktur yang lebih komples di wilayah ini berdasarkan peta geologi. Selain terdapat beberapa dugaan sesar, formasi batuan juga bervariasi mulai dari sedimen hingga batuan beku lava Pulaki. Paling atas terdapat sedimen hasil pelapukan maupun endapan alluvial. Terdapat juga sebaran pasir lautan yang berada di sisi utara wilayah Bulelen. Batuan dasar berjenis sedimen sandstone memiliki rapat massa rata-rata 2,396 gr/cm3. Sejurus kemudian terdapat garis dugaan patahan yang dimodelkan merupakan dua blok batuan dengan rapat massa 1,883 gr/cm3. Selanjutnya terdapat blok batuan dengan rapat massa rata-rata 2,208 gr/cm3. Model ini mengindikasikan sebagai sebuah struktur sistem sesar naik.

Gambar 3. Perbandingan Nilai Observasi dengan Gravitasi Model Pada Sesar Singaraja. Apabila dibandingkan antara nilai gravitasi Bouguer observasi dengan nilai hasil pemodelan gravitasi, menunjukkan hasil yang mendekati sama, yaitu memiliki nilai RMS Error sebesar 9,04209%. Meskipun satu sayatan menunjukkan kecenderungan sesar turun pada sayatan kedua, Secara dominan respon gradient anomali Bouguer dan SVD tersebut diinterpretasikan sebagai sebuah struktur sesar naik.



55

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Variasi nilai gravitasi wilayah Bali didapatkan melalui perhitungan dengan perumusan gravitasi serta koreksi-koreksi untuk mereduksi beberapa efek. Nilai anomali gravitasi Bouguer di wilayah pulau Bali berkisar pada nilai -10 mgal hingga 180 mgal.

2. Model sesar didapatkan setelah menggunakan analisis Second Vertical Derivative pada data gravitasi. Interpretasi di wilayah Singaraja menghasilkan model sesar naik, yang mana nilai Second Vertical Derivative pada kurva minimum lebih dominan daripada nilai kurva maksimumnya. Batuan penyusun pada model sesar si wilayah Singaraja terdiri dari batuan sedimen sandstone, batuan beku riolit dan batuan sedimen lunak.

DAFTAR PUSTAKA

ASCII file of Gravity, http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi, Satellite Geodesy, USA, 2012.Diakses 21 Februari 2013

Cooper, G.R.J., ___ ,Geomodel, School of Geosciences University of the Witwatersrand, Johannesburg 2005 ,South Africa.

Faulger, G.R., Pierce, C.,___ , Geophysicsl Method In Geology, __

International Seismological Centre, On-line Bulletin, http://www.isc.ac.uk, Internatl. Seis.Cent.,Thatcham, United Kingdom, 2010. Diakses 3 Maret 2013.

Kurniawan, F.A., Sehah, 2012, Pemanfaatan Data AnomaliGravitasi Citra GEOSAT dan ERS-1 Satellite untukMemodelkanStrukturGeologiCekunganBentarsariBrebes, Indonesian Journal of Applied Physics, Vol 2, 187.

Kusnandar, R., 2008, Interpretasi Data AnomaliGravitasi Daerah IndramayuJawaBarat ,AkademiMeteorologidanGeofisika, Jakarta.

Puslitbang BMKG, 2012, LaporanKemajuanInterpretasiMikrogravityAntarWaktu (4D Mikrogravity) SebagaiUpayaMemprediksi (Prekursor) TerjadinyaGempabumi, StudiKasus :SesarCimandiriJawa Barat.

Sativa, O., 2008, PemodelanDuaDimensi Data GravitasiCekungan Jakarta MenggunakanMetodeTalwani, AkademiMeteorologidanGeofisika, Jakarta.

Telford, W.M, Geldart, L.P., Sheriff, R.E., 2004, Applied Geophysics, Second Edition, Cambridge University Press, Cambridge.

Yao, L., Changli, Y., 2007, Forward Modelling of Gravity, Gravity Gradients, and Magnetic Anomalies due to Complex Bodies, Journal of China University of Geoscience, Vol 18, 280-289.

Buletin Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara ...

Documents