Identifikasi Perubahan Anomali Gaya Berat

Akibat Gempa Bumi Tasikmalaya, 02 September 2009 Mw 7.0

Menggunakan Citra Satelit GRACE

Identification of Gravity Anomaly Changes Due to the Tasikmalaya

Earthquake , September 02, 2009 Mw 7.0

Using the GRACE Satellite Imagery

Deka Agung Pratama1*), Albertho Ruhulessin1, dan Feisal Adi Pratama1, Mahmud Yusuf2

1Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika 2Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

*)E-mail: dk.agung01@gmail.com

ABSTRAK – Pada tanggal 02 September 2009 telah terjadi gempa bumi kuat dan merusak dengan Magnitudo Mw 7.0.

Berdasarkan data dari USGS, gempa bumi tersebut terjadi di barat daya Kota Tasikmalaya, Jawa Barat pada pukul

14:55:01 WIB dengan episenter 7,77 LS 107,324 BT, di kedalaman 49,5 km. Sebanyak 15 orang meninggal, 27 orang

terluka di Jakarta, dan terjadi kerusakan parah di Tasikmalaya. Untuk dapat mengidentifikasi adanya anomali perubahan

nilai gaya berat akibat gempa ini, dilakukan perhitungan harian SBA (Simple Bouguer Anomaly) menggunakan citra

Satelit GRACE (Gravity Recovery and Climate Experience) pada 15 hari sebelum dan 15 hari sesudah kejadian gempa.

Hasil perhitungan menunjukan adanya penurunan nilai SBA secara signifikan pada 15 hari sebelum gempa. Penurunan

maksimum terjadi pada tanggal 27/08/2009 ke tanggal 28/08/2009 sebesar 0,000375856 mGal. Pada 1 hari sebelum

gempa terjadi penurunan SBA sebesar 0.000067442 mGal. Penurunan nilai SBA terjadi sampai tanggal 07/09/2009 yang

kemudian diikuti dengan kenaikan nilai SBA secara perhalan.

Kata kunci: Gempa bumi, anomali, gaya berat, GRACE

ABSTRACT – On September 2, 2009 there has been a strong and devastating earthquake with Magnitude Mw 7.0. Based

on data from USGS, the earthquake occurred in the southwest of Tasikmalaya City, West Java at 14:55:01 pm with

epicenter 7.77 LS 107.324 BT, at a depth of 49.5 km. As many as 15 people died, 27 people were injured in Jakarta, and

there was severe damage in Tasikmalaya. To be able to identify the anomaly of gravity value change as a result of this

earthquake, the daily calculation of SBA (Simple Bouguer Anomaly) using Satellite GRACE image (Gravity Recovery

and Climate Experience) 15 days before and 15 days after the earthquake. The calculation results show a significant

decrease in SBA value at 15 days before the earthquake. The maximum decrease occurred on 27/08/2009 to 28/08/2009

at 0.000375856 mGal. On 1 day before the earthquake there was a decrease of SBA by 0.000067442 mGal. The decline

in SBA values occurred until 07/09/2009 which was then followed by an increase in the value of SBA on a day-to-day

basis.

Keywords: Earthquake, anomaly, gravity, GRACE

1. PENDAHULUAN

Daerah selatan Jawa merupakan daerah pertemuan antar dua lempeng tektonik yakni lempeng Eurasia dan

Indo-Australia. Sehingga pada daerah ini sering terjadi gempabumi tektonik, dikarenakan adanya proses

pergerakan kedua lempeng tektonik tersebut yaitu berupa tumbukan, pelipatan, pergeseran, dan atau

penyusupan yang berpengaruh terhadap media yang dilewati (Sunarjo dkk., 2012). Karakteristik gempabumi

di selatan Jawa yang dapat menimbulkan bencana, pada umumnya akibat dari pergerakan sesar aktif dengan

magnitude yang tidak terlalu besar tetapi memiliki kedalaman yang dangkal (Supartoyo dan Surono, 2009)

Pada 02 September 2009, pukul 07:55:01 UTC terjadi gempa yang cukup berdampak pada daerah

Tasikmalaya, Jawa Barat. Data yang didapatkan dari hasil pengamatan GPS (Global Positioning System)

menunjukkan terdapat pergeseran koseismik maksimum sebesar 2,1 cm terdeteksi di sekitar Garut Selatan.

Secara umum pola pergeseran tersebut menunjukkan arah barat daya (SW) untuk stasiun GPS yang terletak di

timur laut (NE) dari sumber gempa bumi. Sedangkan untuk stasiun GPS yang terletak pada arah barat laut

(NW) dari sumber gempa bumi di sekitar Kota Cianjur, tidak menunjukkan pola pergeseran yang signifikan.

2

Gempa bumi ini merupakan gempa dengan dengan mekanisme sesar naik. Arah sudut jurus ini hampir tegak

lurus dengan arah kompresif maksimum akibat tunjaman Lempeng Australia sehingga disimpulkan bahwa

gempa bumi ini bukan gempa bumi interplate tetapi gempa bumi intraslab (Meilano dkk., 2010). Pada Tabel

1, ditunjukkan data parameter dan informasi mekanisme sumber gempabumi Tasikmalaya 2009 (USGS, 2009)

Tabel 1. Parameter Bidang Sesar

Tanggal

Origin

Time

(UTC)

Lintang

(0)

Bujur

(0)

Kedalaman

(km)

Magnitudo

(Mw)

Parameter Bidang Sesar

Strike Dip Rake Focal

2-Sep-09 7:55:01 -7.7 107.324 49,5 7 198 50 65

54 46 117

2. METODE

2.1 Data

Pada penelitian ini, data yang diambil berada rentang wilayah 5.760 LS – 8.500 LS dan 104.600 BT –

108.760 BT pada tanggal 18 Agustus 2009 (15 hari sebelum kejadian gempa bumi) hingga 17 September 2009

(15 hari setelah kejadian gempa bumi). Data diambil dengan jarak titik grid sebesar 0.050 agar dihasilkan

resolusi yang cukup tinggi pada saat penampilan peta. Data yang digunakan adalah data SBA atau Simple

Bouger Anomaly yang didapat dari Satelit GRACE melalui laman http://icgem.gfz-potsdam.de/calc . SBA

merupakan data gravity yang telah terkoreksi hingga dihasilkan nilai anomali bougernya. Alur akuisisi data

gravity hingga didapat nilai SBA ditunjukkan dalam Gambar 1. Dengan adanya satelit GRACE, pengambilan

data SBA dapat dilakukan dengan mudah dan real time serta dapat menjangkau wilayah dengan topografi yang

sulit bahkan mustahil untuk dilakukan pengukuran secara langsung.

Gaambar 1. Flowchart Akuisisi Data Gravity (SBA)

Satelit GRACE merupakan satelit yang diluncurkan oleh NASA (National Aeronautics and Space

Administration), hasil kerjasama antara NASA dan DLR (Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt) atau

Germany Aerospace Center pada Maret 2002 (Tapley dkk., 2005) .Tujuan utama satelit ini adalah untuk

mengamati variasi medan gaya berat di permukaan bumi. Variasi medan di permukaan bumi ini ada

dikarenakan perubahan distribusi massa. Data variasi medan gaya berat yang diambil oleh satelit GRACE

menunjukkan variasi medan gaya berat yang nantinya diolah untuk mendapatkan anomali gaya berat disekitar

episenter gempa.

Gravitasi bacaan

Gravitasi + Tide

Gravitasi + Drift

G Absolut

FAA (Free Air Anomaly)

Tide Observation

Drift

G Lintang

BC (Bouger Correction)

SBA

FAC (Free Air Correction)

Δg

3

2.2 Metode

Dalam penelitian ini, metode yang digunakan untuk mengidentifikasi adanya perubahan anomali gaya

berat adalah metode mikro gaya berat antar waktu (4D). Metode ini merupakan pengembangan dari metode

gaya berat tiga dimensi (x,y,z) dengan memasukkan dimensi keempat berupa waktu (t) (Sriyanto, 2017). Disebut sebagai metode mikro, karena nilai anomali yang dihasikan sangat kecil, berkisar pada skala mikroGal

(µGal). Rumusan anomali gaya berat mikro antar waktu merupakan selisih antara gaya berat mikro pada

periode t’ dengan periode t (Sarkowi, 2005) yang dituliskan pada persamaan di bawah ini.

Δg(x, y, z, Δt ) = g(x, y, z, t') - g(x, y, z, t )...............................................................................................(1)

Anomali ini berhubungan langsung dengan adanya perubahan rapat massa akibat perubahan material yang

mengisi volume pori pada selang waktu tersebut.

𝜌 = (1 − ∅)𝜌𝑚 + ∅𝜌𝑓................................................................................... ..........................................(2)

𝜌′ = (1 − ∅)𝜌𝑚 + ∅(𝑆𝑓𝜌𝑓 + (1 − 𝑆𝑓)𝜌𝑔..............................................................................................(3)

∆𝜌 = 𝜌′ − 𝜌 = ∅(𝜌𝑓 − 𝜌𝑔)(𝑆𝑓 − 1)........................................................................................................(4)

∆𝑔 = 𝐾∅((𝜌𝑓 − 𝜌𝑔)(𝑆𝑓 − 1)...................................................................................................................(5)

∆𝑔 = 𝐾∅((𝜌𝑓 − 𝜌𝑔) (𝑉𝑓

𝑉𝑝− 1)..................................................................................................................(6)

dengan 𝜌, 𝜌’, 𝜌𝑚 , 𝜌𝑓, 𝜌𝑔, ∅, 𝑆𝑓, 𝑉𝑓, 𝑉𝑝, ∆𝑔, adalah rapat massa awal, rapat massa akhir, rapat massa material

matrik, rapat massa fluida, rapat massa gas, porositas total, saturasi, volume fluida, volume pori total, dan

anomali gayaberat mikro antar waktu.

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Download data

SBA (.gdf)

Gridding Data

SBA di episenter

Grafik dan Kontur Harian SBA

Kontur Selisih SBA (4D)

Analisa

Kesimpulan

Selesai

4

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada Gambar 3 terlihat kontur harian SBA pada 5 hari sebelum, 10 hari sebelum ,dan 15 hari sebelum

gempa bumi. Pada Gambar 4 ditampilkan kontur harian SBA pada 5 hari setelah, 10 hari setelah, dan 15 hari

setelah gempa bumi.Jika dilihat secara kasar ketiga kontur pada Gambar 3 memiliki pola kontur yang sama

persis. Begitu juga dengan gambar 4 yang menunjukkan kesamaan pola kontur SBA. Hal tersebut terjadi

karena nilai anomali harian memiliki nilai dalam skala mikroGal (µGal), sehingga jika dipetakan dalam rentang

wilayah yang sangat luas, maka tidak terlihat adanya perbedaan pola kontur yang signifikan. Perbedaan pola

kontur nantinya akan terlihat jika metode mikro gravity 4D digunakan, yang tidak menunjukkan kontur harian

SBA melainkan kontur selisih SBA pada rentang waku yang ditentukan.

(a) (b) (c)

Gambar 3 Kontur SBA (a) 5 hari sebelum (b) 10 hari sebelum (c) 15 hari sebelum gempa bumi.

Tanda bintang hitam merupakan episenter gempa bumi

(a) (b) (c)

Gambar 4 Kontur SBA (a) 5 hari setelah (b) 10 hari setelah (c) 15 hari setelah gempa bumi.

Tanda bintang hitam merupakan episenter gempa bumi

Sebelum masuk ke mikro gravity 4D, akan ditampilkan nilai harian SBA di titik episenter. Nilai harian

ini memiliki skala miliGal (mGal). Karena hanya menampilkan SBA di titik episenter, maka perubahan nilai

SBA terlihat jika ditampilkan dalam bentuk grafik

Gambar 5 Grafik Harian SBA di titik episenter gempa bumi

5

Grafik harian SBA di titik episenter ditunjukkan pada Gambar 5. Hasil perhitungan menunjukan adanya

penurunan nilai SBA secara signifikan pada 15 hari sebelum gempa. Penurunan maksimum terjadi pada

tanggal 27/08/2009 ke tanggal 28/08/2009 sebesar 0,000375856 mGal. Pada 1 hari sebelum gempa terjadi

penurunan SBA sebesar 0.000067442 mGal. Penurunan nilai SBA terjadi sampai tanggal 07/09/2009 yang

kemudian diikuti dengan kenaikan nilai SBA secara perhalan. Nilai maksimal SBA terjadi pada tenggal

18/08/2009 yakni 164.095920865 mGal. Sedangkan untuk nilai terendah SBA terjadi pada tanggal 05/09/2009

yakni bernilai 164.094939906 mGal. Secara rinci, nilai harian SBA di titik episenter disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2 Nilai harian SBA di titik episenter

Tanggal SBA (mGal) Tanggal SBA (mGal)

18/08/2009 164.095920865 03/09/2009 164.095063316

19/08/2009 164.095950662 04/09/2009 164.095039161

20/08/2009 164.095620977 05/09/2009 164.094939906

21/08/2009 164.095628197 06/09/2009 164.095063395

22/08/2009 164.095694064 07/09/2009 164.095011538

23/08/2009 164.095871205 08/09/2009 164.095324623

24/08/2009 164.095811733 09/09/2009 164.095262180

25/08/2009 164.095882505 10/09/2009 164.095443009

26/08/2009 164.095789009 11/09/2009 164.095257783

27/08/2009 164.095693037 12/09/2009 164.095120665

28/08/2009 164.095589627 13/09/2009 164.095254337

29/08/2009 164.095213764 14/09/2009 164.095458399

30/08/2009 164.095352417 15/09/2009 164.095497381

31/08/2009 164.095267012 16/09/2009 164.095392285

01/09/2009 164.095303589 17/09/2009 164.095272470

02/09/2009 164.095236189

Berdasarkan persamaan (1) nilai anomali gaya berat baru dapat dilihat dengan mencari selisih SBA pada

t’ dengan t. Pada penelitian ini dipilih t’ berturut turut yakni pada waktu 1 hari sebelum, 5 hari sebelum, 10

hari sebelum, dan 15 hari sebelum gempabumi. Kemudian, untuk waktu t dipilih pada waktu 1 hari setelah, 5

hari setelah, 10 hari setelah dan 15 hari setelah gempa. Gambar 6 (a) menampilan kontur selisih SBA pada 10

hari sebelum dengan 10 hari sesudah gempa. Pada gambar menunjukkan adanya polarisasi di sekitar episenter

yang semuanya bernilai positif. Ke arah utara anomali gravity bernilai antara 0.008 – 0.009 mGal, selatan

bernilai 0.001 – 0.0004 mGal, ke arah barat bernilai 0.0006 – 0.0009 mGal, dan ke arah timur bernilai 0.0006

– 0.0011 mGal.

(a) (b) Gambar 6 Kontur selisih SBA (a) 10 hari sebelum dengan sesudah (b) 15 hari sebelum dengan sesudah gempa bumi.

6

Pada Gambar 6 (b) terlihat kontur selisih SBA pada 15 hari sebelum dengan sesudah gempa bumi. Pada

rentang waktu ini sudah terlihat adanya anomali bernilai positif di sekitar episenter gempa bumi. Sehingga,

pada rentang waktu 15 hari sebelum gempa bumi sudah dapat dijadikan acuan adanya tanda tanda terjadinya

gempa bumi kuat ini. Secara berturut – turut anomali SBA di utara, selatan, timur, dan barat episenter gempa

bernilai 0.007; 0.005; 0.005 – 0.006; 0.006 – 0.007 mGal. Nilai anomali positif terlihat pada kontur selisih

SBA 1 hari sebelum dengan 1 hari sesudah gempa bumi (Gambar 7a), juga pada kontur selisih SBA 5 hari

sebelum dengan 5 hari sesudah gempa bumi (Gambar 7b).

(a) (b)

Gambar 7 Kontur selisih SBA (a) 1 hari sebelum dengan sesudah (b) 5 hari sebelum dengan sesudah gempa bumi.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa gempa bumi Tasikmalaya, tanggal 2 September 2009

dengan magnitudo M = 7.0 menimbulkan adanya anomali gaya berat pada 15 hari sebelum kejadian gempa

bumi di sekitar episenter. Dengan memanfaatkan Satelit GRACE (Gravity Recovery and Climate Experience),

diperoleh perhitungan yang menunjukan adanya penurunan nilai SBA secara signifikan pada 15 hari sebelum

gempa. Penurunan maksimum terjadi pada tanggal 27/08/2009 ke tanggal 28/08/2009 sebesar 0,000375856

mGal. Pada 1 hari sebelum gempa terjadi penurunan SBA sebesar 0.000067442 mGal. Penurunan nilai SBA

terjadi sampai tanggal 07/09/2009 yang kemudian diikuti dengan kenaikan nilai SBA secara perhalan. Setelah

digunakan metode mikro gravity antar waktu (4D), gempa bumi kuat dengan Magnitudo M = 7.0 ini nyatanya

menimbulkan anomali yang bernilai sangat kecil dalam skala mikroGal. Sehingga perlu dilakukan studi

lanjutan untuk mengidentifikasi adanya anomali gaya berat pada gempa bumi dengan skala magnitudo yang

lebih kecil dan dengan mekanisme sumber gempa bumi yang berbeda.

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas izin-Nya, tulisan ini dapat

terselesaikan. Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada Satelit GRACE (Gravity Recovery and

Climate Experience) yang telah menyediakan data gaya berat secara bebas tanpa dipungut biaya. Terimakasih

juga kepada BMKG dan STMKG yang mendukung penuh penelitian di bidang ini. Besar harapan penulis agar

tulisan ini dapat bermanfaat.

6. DAFTAR PUSTAKA

https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usp000h152#executive, diakses pada 26 Mei 2018

Meilano I, dkk., (2010). Pergeseran Koseismik dari Gempa Bumi Jawa Barat 2009.Jurnal Lingkungan dan

Bencana Geologi, Vol. 1 No. 1. Bandung : Kelompok Keahlian Geodesi, Institut Teknologi Bandung.

Sarkowi, Muh.(2005). Survey Gayaberat Mikro 4D Untuk Monitoring Dinamika Air Tanah. J. Sains Tek.,

11(3). Lampung : Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung.

Sriyanto, dkk.,(2017). Pemanfaatan Data Citra Satelit GRACE untuk Mengidentifikasi Perubahan Anomali

Gaya Berat Akibat Gempa Bumi Papua 2015 Mw 7,0. The 5th Geoinformation Science Symposium 2017,27-

28 September 2017 University Club Hotel Yogyakarta, Indonesia.

7

Sunarjo, dkk.,(2012). Gempabumi Edisi Populer. Jakarta : Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

Supartoyo, dan Surono. (2009). Kegempaan di Wilayah Jawa Barat dan Kejadian Gempabumi Jawa Barat

Selatan Tanggal 2 September 2009. Jurnal Gunungapi dan Mitigasi Bencana Geologi Vol. 1 Nomor 2.

Bandung : Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral Badan Geologi Pusat Vulkanologi dan Mitigasi

Bencana Geologi Bandung.

Tapley B, Ries J, Bettadpur S, Chambers D, Cheng M, ......, Wang F 2005 GGM02 – An Improved Earth

Gravity Field Model from GRACE, Journal of Geodesy. doi: 10.1007/s00190-005-0480-z