Rabu, 19 Desember 2012

Prediksi Gempa dengan Atropatena

PENDAHULUAN

Selama seratus tahun sejarah peramalan gempa bumi, peran seismologi tidak bisa dikesampingkan, karena tidak hanya menyimpan informasi yang luas tentang berbagai pertanda
gempa bumi, melainkan juga menciptakan jaringan-jaringan lokal dari titik-titik pemantauan dengan parameter yang berbeda-beda pada berbagai medium geologi di sekitar zona sumber gempa bumi. Namun demikian, sampai dengan saat ini para ahli seismologi belum membuahkan hasil yang memuaskan dalam memprediksi terjadinya gempa bumi.
Geller1) seorang ahli seismologi mengatakan bahwa pada prinsipnya gempabumi tidak dapat diprediksi. Geller berpendapat bahwa dalam proses persiapan akan terjadinya gempabumi, pada sumber akan mengalami keadaan yang random (acak), dengan berbagai pengaruh dari luar. Hal inilah yang menyebabkan adanya pesimistis dari para ahli gempabumi untuk meneliti precursor (tanda-tanda) terjadinya gempabumi.

Namun dalam sepuluh tahun terakhir, pernyataan Geller di atas mulai mendapatkan tanggapan dari para ahli geofisika. Beberapa prekursor gempabumi mulai dapat diamati. Dari hasil risetnya, Sobolev2) menawar-kan suatu prekursor gempa berdasarkan kemunculan derau (noise) mikroseismik beberapa hari sebelum terjadinya gempabumi kuat.
Hasanov3) mencatat adanya perubahan komposisi geokimia fluida di stasiun pengamatan seismik Azerbaijan. Fenomena itu muncul sebelum terjadinya gempabumi kuat di Indonesia (8,9 SR) pada tanggal 26 Desember 2004 pada jarak sekitar 6000 km dari episenter. Hasanov juga mengamati adanya fenomena perubahan hydro-geo-chemical di stasiun pengamatan sebelum terjadinya gempabumi kuat dan dalam (M>6SR, h>100 km), dimana sumbernya terletak di zona seismik Hindu Kush di jalur tektonik Alpine-Himalaya.
Beberapa fenomena lainnya juga telah dikenali sebagai prekursor gempabumi, misalnya perubahan medan magnet, medan elektromagnetik, medan listrik, medan gravitasi, dan sebagainya.
Perubahan medan gravitasi sebagai precursor gempabumi telah mulai diperkenalkan oleh para peneliti. Khalilov4) 2009 menemukan fenomena menarik menjelang terjadinya gempabumi kuat. Kira-kira seminggu sebelum terjadinya gempabumi, terdapat penurunan nilai g, yang kemudian diikuti dengan kenaikan secara drastis. Hal ini ditemui hampir di semua kejadian gempabumi kuat di seluruh dunia, baik yang terjadi di Jepang, Pakistan, China, Indonesia, dll.
Dijelaskan bahwa beberapa hari menjelang terjadinya gempabumi besar, pada zona hiposenter terdapat stress yang sangat besar. Stress ini akan menjalar ke segala arah sebagai gelombang stress, yang dalam terminologi ini disebut dengan gelombang tektonik, karena gelombang ini menjalar melalui medium kerak bumi. Gelombang tektonik mempunyai sifat mirip dengan gelombang seismik, namun mempunyai panjang gelombang sangat panjang (ratusan sampai ribuan km) dengan kecepatan rambat sangat lambat5). Gambar 1 menunjukkan adanya precursor gempabumi berdasarkan perubahan medan gravitasi.


Gambar 1. Variasi gravitasi sebelum gempabumi di Taiwan, 26 Desember 2006 (Khalilov,2009).

Suatu jaringan global untuk memprediksi gempa-bumi yang terdiri dari beberapa stasiun pengamatan dan bergabung ke dalam suatu jaringan tunggal saat ini telah ada, yaitu Jaringan Stasiun Atropatena yang berada di berbagai negara, antara lain: Azerbaijan, Pakistan, Indonesia, Turkey, dan Ukraina.


TINJAUAN PUSTAKA

      Metode Atropatena
Atropatena adalah sensor perubahan medan gravitasi, menggunakan prinsip Torsion Balance mirip pada Eksperimen Cavendish (lihat Gambar 2). Perangkat ini terdiri atas dua batang keseimbangan dengan beban kecil pada ujungnya (2) digantung pada benang, dan batang terletak saling tegak lurus. Di antara dua beban kecil, ditempatkan beban besar (3) pada ujungnya. Adapun beban (4) tergantung pada tuas elastis khusus dan dapat bergerak secara vertikal selama terjadi perubahan medan gravitasi6).



Gambar. 2. Skema konstruksi detektor Atro-patena-ID.

Keterangan:          (1) Bejana vakum di mana detektor ditempatkan;
(2) Batang keseimbangan dengan beban kecil pada ujungnya,
(3) Beban besar;
(4) Beban yang digantungkan pada tuas elastis;
(5) pemancar laser;
(6) matriks optik sensitif untuk sensor horizontal,
(7) matriks optik sensitif untuk sensor vertikal (Khain dan Khalilov, 2008).

Seperti terlihat dalam skema (Gambar 2), pada batang keseimbangan (2) dan pada tuas sensor vertikal (4) terdapat cermin kecil yang memantulkan sinar laser ke tiga komponen arah, dan diterima di dua matriks optik horizontal (6) dan satu matriks optik vertikal. Sinyal digital ini kemudian ditransformasi-kan ke blok khusus pada komputer dan direkam dalam format khusus. Perangkat lunak yang dikembangkan memungkinkan untuk secara otomatis merekam informasi dalam bentuk file terpisah untuk periode waktu tertentu yang ditentukan oleh operator.

Semua sistem sensitif ini ditempatkan di dalam bejana kaca khusus (1), yang terisolasi dari lingkungan karena berada dalam ruang vakum (10-4MPa).

Di samping itu juga ditempatkan beberapa sensor suhu dengan akurasi 0,1°C, digunakan untuk mengendalikan blok suhu sistem. Di ruangan tempat Atropatena berada, dijaga suhu permanen dengan ketelitian ± 1° C. Untuk melindungi dari gerakan mekanik dan untuk isolasi panas yang lebih baik, maka sistem sensitif ini ditutup dengan plastik transparan, yang memungkinkan untuk secara visual melihat kinerja sistem (lihat Gambar 2). Dalam stasiun Atropatena juga dipasang sensor seismik digital menggunakan sensor akselerasi tiga komponen dan datanya direkam secara kontinu.Perekaman variasi medan gravitasi dari ketiga sensor di atas dilakukan dengan waktu cuplik satu sekon. Dalam hal ini digunakan sinar laser merah dengan panjang gelombang 645 nm dan matriks optik khusus untuk pencatatan pergeseran titik laser dengan ketelitian sudut deviasi 0,1 derajat. Seluruh proses perekaman berlangsung dalam bentuk digital secara otomatis, tanpa campur tangan operator.

      Prekursor Gempabumi Berdasarkan Variasi Medan Gravitasi

Penyebab utama adanya variasi medan gravitasi sebelum terjadinya gempabumi kuat adalah adanya gelombang tektonik. Gelombang tektonik adalah gelombang stress yang dihasilkan oleh sumber gempa dalam proses persiapannya7). Gelombang tektonik muncul pada beberapa hari menjelang terjadinya gempabumi, dan menjalar ke segala arah melalui medium kerak bumi.
Gelombang tektonik akan menyebabkan variasi densitas terhadap waktu, yang terjadi pada massa kerak bumi sebagai akibat dari perubahan kondisi stress massa batuan. Variasi densitas terhadap waktu ini akan menyebabkan adanya variasi medan gravitasi di atas permukaan bumi. Stasiun Atropatena mencatat variasi medan gravitasi ini pada 3 komponen arah (X, Y, dan Z).
Dengan demikian, prediksi gempabumi dapat dilakukan dengan melihat variasi medan gravitasi yang dicatat oleh alat Atropatena. Atropatena mencatat sinyal-sinyal yang memiliki keteraturan yang pasti dan berkorelasi tinggi dengan gempabumi kuat di berbagai negara.
Sifat gelombang tektonik mirip dengan gelombang seismik, yaitu memiliki komponen longitudinal (P) dan transversal (S). Penjalaran gelombang tektonik longitudinal akan menyebabkan perubahan densitas batuan pada lapisan kerak bumi di sepanjang arah gerakan gelombang.
Terjadinya kompresi dan regangan pada lithosfer akan membangkitkan suatu gelombang kondensasi yang menyebabkan kenaikan dan penurunan densitas batuan di bawah stasiun Atropatena. Akibatnya pada stasiun Atropatena akan merekam perubahan medan gravitasi komponen Z, seperti yang ditunjukkan dalam model (Gambar 3a).
Adapun penjalaran gelombang tektonik transversal akan menyebabkan perubahan densitas batuan pada lapisan lithosfer yang arahnya tegak lurus terhadap arah penjalaran gelombang. Gambar 43 adalah variasi kompresi dan regangan pada lithosfer di bidang di mana gelombang transversal akan menyebabkan kenaikan dan penurunan densitas batuan dari arah tegak lurus perambatannya.
Akibatnya, stasiun Atropatena akan merekam perubahan medan gravitasi dalam dua arah horisontal yang saling tegak lurus, seperti yang ditunjukkan dalam model (Gambar 3b).

Gambar 3a. Model pengaruh gelombang tektonik longitudinal pada perubahan densitas batuan dan variasi medan gravitasi yang terekam pada stasiun Atropatena (1-5),


Dengan demikian, penjelasan secara fisika dari pengaruh gelombang tektonik terhadap perubahan medan gravitasi telah dapat dijelaskan secara logis. Hal inilah yang dapat menjelaskan adanya prekursor gempabumi berdasarkan perubahan medan gravitasi. 

Stasiun Atropatena-ID (STASIUN YOGYAKARTA)

Stasiun Atropatena-ID terletak di salah satu ruangan Gedung PIP2B (Pusat Informasi Pengembangan Permukiman dan Bangunan), yang berlokasi di Jl. Kenari, Yogyakarta (lihat Gambar 5).
Sebagai persyaratan minimal dari stasiun Atropatena harus dilengkapi dengan fasilitas pasokan listrik (power supply) yang stabil, generator listrik (genset) cadangan, UPS (Uninterrupted Power Supply), AC, dan jaringan internet.


Gambar 4. Gedung Pusat Informasi dan Pengembangan Permukiman dan Bangunan (PIP2B) 
di Jl. Kenari, Yogyakarta, dimana lokasi station Atropa-tena-ID ditempatkan.

Stasiun Atropatena-ID merupakan salah satu stasiun yang tergabung dalam GNFE (Global Network for the Forecasting of Earthquakes) yang berpusat di Istanbul (Turkey). Gambar 5 adalah alat Atropatena-ID yang ada di Yogyakarta.


Hasil Prediksi Perdana Atropatena

Dapat dicatat di sini bahwa hasil prediksi gempabumi yang pertama kali dilakukan oleh GNFE dengan alat Atropatena telah terbukti sepenuhnya benar. Pada tanggal 10 Agustus 2009, GNFE mengirimkan surat ke Kedutaan Besar Jepang di Azerbaijan yang isinya menyampaikan prediksi gempa yang akan terjadi di Jepang. Surat itu mengatakan bahwa "GNFE memperingatkan akan adanya dua gempabumi kuat yang diperkirakan terjadi pada periode 10-18 Agustus 2009 dengan M > 6 SR di daerah selatan Honshu" (Wahyudi, 2009).
Sesuai dengan Piagam GNFE, surat peringatan tersebut telah ditembuskan ke setiap lembaga anggota GNFE, termasuk kepada Pemerintah Indonesia dan Pemerintah Provinsi DIY, Pusat Riset Gempa bumi Pakistan (Islamabad), Presidium the Internasional Academy of Science (Innsbruck), Almaty Departement of Emergency Situation (Almaty) serta beberapa organisasi lain.
Pada tanggal 12 Agustus 2009, sebuah gempabumi kuat berkekuatan 6,7 terjadi di wilayah Jepang Selatan Honshu, dan pada tanggal 17 Agustus 2009, sebuah gempabumi berkekuatan 6,4 juga terjadi di Jepang, yaitu di baratdaya Kepulauan Ryuku (lihat Gambar 6).
Dengan demikian telah dapat dicatat dalam sejarah keberhasilan memprediksi gempa bumi jangka pendek oleh alat Atropatena, yang bekerja berdasarkan perubahan medan gravitasi.
Gambar 6. Peta prediksi gempabumi dari GNFE dengan kode peramalan E109 (gempa bumi Jepang).




0 komentar:

Posting Komentar

next page