TELAAH INDEKS K GEOMAGNET DI BIAK
DAN TANGERANG
Sity Rachyany, Habirun, Eddy Indra dan Anwar Santoso Peneliti Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa LAPAN
ABSTRACT
By processing a n d analyzing the K index d a t a (geomagnetic disturbance level) from Biak a n d Tangerang d u r i n g 1992 to 1999, it is obtained t h a t t h e greatest frequency distribution of geomagnetic disturbance level is K=7 for Tangerang station a n d K=8 for Biak station. Correlation coefficient of K index between Tangerang a n d Biak is 0,68 that means that similarity of geomagnetic disturbance level pattern in Tangerang and Biak is about 68%, while the difference between them about 32%. It may be d u e to the local factor effects a n d also the difference of the geomagnetic e q u i p m e n t s a n d the method used in determining K index.
ABSTRAK
Dengan mengolah d a n menganalisis d a t a indeks K (tingkat gangguan geomagnet) Biak dan indeks K Tangerang p a d a t a h u n 1992 sampai d e n g a n 1999, diperoleh distribusi frekuensi dengan tingkat gangguan geomagnet terbesar p a d a K=7 u n t u k stasiun Tangerang d a n K=8 u n t u k s t a s i u n Biak. Koefisien korelasi a n t a r a indeks K Tangerang dengan i n d e k s K Biak adalah 0,68 dengan pengertian b a h w a k e s a m a a n pola tingkat gangguan geomagnet Tangerang dengan tingkat gangguan geomagnet Biak sekitar 6 8 % , s e d a n g k a n p e r b e d a a n n y a sekitar 3 2 % . Hal ini, k e m u n g k i n a n disebabkan selain p e n g a r u h faktor lokal j u g a k a r e n a p er b ed aan peralatan geomagnet dan metode yang digunakan p a d a saat m e n e n t u k a n indeks K.
1 PENDAHULUAN
Lembaga P e n e r b a n g a n d a n Antariksa Nasional (LAPAN) telah meng-operasikan peralatan p e n g a m a t a n geo-magnet di berbagai t e m p a t di Indonesia, seperti di Kototabang, Pontianak, Pare-Pare, Biak, Tangerang d a n Tanjungsari. Dari peralatan geomagnet t e r s e b u t diperoleh d a t a aktivitas geomagnet, berupa komponen H u n t u k a r a h Utara-Selatan, komponen D u n t u k a r a h Timur-Barat, dan komponen Z, u n t u k arah vertikal. Dari ke tiga komponen geomagnet tersebut d a p a t d i t u r u n k a n a t a u ditentu-kan indeks K yang m e r u p a k a n indikator tingkat gangguan aktivitas geomagnet lokal u n t u k setiap s t a s i u n .
Dari hasil penelitian yang dilaku-kan oleh Habirun (2005) m e n u n j u k k a n bahwa fluktuasi indeks K geomagnet dari stasiun Biak s e c a r a u m u m dapat
dinyatakan mengikuti model ARIMA (2.0.1) d e n g a n galat yang c u k u p kecil dan korelasi pola yang sangat tinggi a n t a r a model d e n g a n d a t a pengamatan.
Tingkat gangguan aktivitas geomagnet di setiap t e m p a t belum tentu sama. Hal ini tergantung faktor-faktor apa saja yang m e m p e n g a r u h i aktivitas geomagnet t e r s e b u t t e r u t a m a faktor lokal. Untuk itu, perlu diketahui tingkat gangguan geomagnet u n t u k setiap stasiun p e n g a m a t geomagnet.
Dalam penelitian ini, a k a n ditelaah indeks K geomagnet di Indonesia dengan m e n g g u n a k a n i n d e k s K dari s t a s i u n Biak dan Tangerang. Dengan mengetahui perilaku dari k e d u a tingkat gangguan geomagnet t e r s e b u t d i h a r a p k a n apabila salah satu stasiun geomagnet r u s a k (misalkan stasiun Biak) a t a u tidak dapat dioperasikan lagi, m a k a stasiun geo-magnet Tangerang d a p a t mewakilinya.
Selain itu, tingkat gangguan geomagnet Biak d a n tingkat gangguan geomagnet Tangerang dibandingkan j u g a dengan indeks planetary Kp yang menggambar-kan gangguan geomagnet secara global dan tingkat gangguan geomagnet di lintang tinggi Tromso.
2 DATA DAN METODE
Indeks K d a p a t d i t u r u n k a n berdasarkan data komponen H, D dan Z atau komponen H dan D (tanpa komponen Z) yang diperoleh dari hasil p e n g a m a t a n magnetogram. I n d e k s K y a n g dikenal dengan indeks 3 j a m - a n adalah indeks yang m e n y a t a k a n tingkat gangguan geomagnet dalam kondisi regional akibat adanya variasi (perubahan) harian medan geomagnet. Indeks K p e r t a m a kali
Tidak setiap observatorium mempunyai konversi yang s a m a u n t u k skala R dan indeks K, k a r e n a u n t u k setiap stasiun memiliki zona respon dan gangguan magnet y a n g berbeda-beda. Dengan menggunakan acuan dari Niemegk ini, m a k a distribusi h a r g a indeks K p a d a masing-masing stasiun dapat ditentukan. Sebagai contoh, Tabel 2-1 m e n u n j u k k a n konversi K terhadap amplitudo R. Apabila 0 s R < 5 , m a k a K=0, u n t u k 5 5 R < 10; m a k a K=l dan s e t e r u s n y a sampai dengan 330 < R <, 500, m a k a K=9 yang
dibuat p a d a t a h u n 1938 b e r d a s a r k a n d a t a dari s t a s i u n Niemegk (52°04' N; 12°40' E) d a n mulai digunakan pada bulan September 1939 oleh IATME
{International Asscociation of Terrestrial Magnetism and Electricity) yang sekarang
disebut IAGA {International Association
for Geomagnetism and Aeronomy)
(Ruhimat, 1992). Indeks K ini d t e n t u k a n dalam 8x (kali) (setiap 3 jam-an) u n t u k setiap harinya. Dengan m e n g g u n a k a n metode tertentu, m a k a diperoleh s u a t u harga yang k e m u d i a n dikonversikan t e r h a d a p h a r g a R dari stasiun Niemegk seperti y a n g d i t u n j u k k a n p a d a Tabel 2 - 1 , dengan R adalah nilai tertinggi intensitas komponen H a t a u D u n t u k setiap 3 j a m dengan s a t u a n n a n o tesla.
m e r u p a k a n tingkat gangguan geomagnet terbesar.
Tabel 2-2 m e n u n j u k k a n konversi nilai indeks K t e r h a d a p amplitude R u n t u k s t a s i u n Biak d a n Tangerang. Apabila 0 < R < 3, m a k a K=0 ; u n t u k 3 <; R < 6, m a k a K=l d a n s e t e r u s n y a sampai dengan 2 0 0 < R s 300, m a k a K=9 yang m e r u p a k a n tingkat gangguan terbesar u n t u k Biak d a n Tangerang.
Demikian p u l a u n t u k lintang tinggi dengan konversi harga R dalam s a t u a n n a n o tesla t e r h a d a p nilai indeks Tabel 2-l:KONVERSI HARGA R TERHADAP NILAI INDEKS K UNTUK NIEMEGK
K
R
0
0
1
5
2
103
204
405
706
1207
2008
3309
500 nTTabel 2-2: KONVERSI HARGA R TERHADAP NILAI INDEKS K UNTUK BIAK DAN TANGERANG
K
R
0
0
1
3
2
6
3
124
245
406
707
1208
2009
300 nTTabel 2-3:KONVERSI HARGA R TERHADAP NILAI INDEKS K UNTUK BOULDER
K
R
0 1 0-5 5-102
10-203
20-404
40-705
70-206
120-2007
200-3308
330-5009
>500 nTK u n t u k Boulder (Christopher, 2005), seperti yang terlihat dalam Tabel 2 - 3 .
Data y a n g d i p e r g u n a k a n u n t u k keperluan ini adalah d a t a indeks K (lokal) yang diperoleh dari stasiun Biak (1.10 S; 136.05 E) dan Badan Meteorologi Geofisika (BMG) Tangerang (06.10.29 S; 106 38.79 E). Selain itu, digunakan j u g a data indeks global Kp d a n indeks K Tromso (69.66 N, 18.94 E) sebagai per-bandingan d e n g a n lintang yang berbeda yang dapat diakses dari internet dengan alamat http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp dan http://geo.phys.uit.no/geomag.htrnl dengan periode waktu y a n g b e r s a m a a n dengan indeks K Biak d a n indeks K Tangerang p a d a t a h u n 1992 sampai dengan t a h u n 1999. Data selama periode waktu tersebut diolah dan dianalisis dengan m e n g g u n a k a n langkah-langkah berikut.
Langkah awal adalah m e n e n t u k a n distribusi frekuensi indeks K dari stasiun pengamat geomagnet Biak, Tangerang dan Tromso serta indeks Kp, yaitu dengan m e n g h i t u n g b a n y a k n y a tingkat gangguan geomagnet (=K) u n t u k K= 0, 1, 2, ..., 9 dari setiap p e n g a m a t a n 3 j a m - 1 , 3 jam-2 hingga 3 j a m - 8 (dalam 1 hari 8 data). Kemudian dihitung pula j u m l a h tingkat gangguan geomagnet harian dari stasiun Biak dan Tangerang.
Untuk mengetahui h u b u n g a n antara indeks K Biak d e n g a n indeks K Tangerang, dilakukan perhitungan dengan menggunakan metode yang dinyatakan oleh Bevington (1969) d e n g a n r u m u s yang dinyatakan dalam p e r s a m a a n :
Y = a + bX (2-1)
dengan Y d a n X, m e n u n j u k k a n indeks K Biak dan indeks K Tangerang, sedangkan a dan b adalah koefisien yang dihitung b e r d a s a r k a n d a t a hasil pengamatan dari ke d u a indeks K tersebut.
Berdasarkan p a s a n g a n indeks K Biak dan Tangerang, dengan mengguna-kan k u a d r a t terkecil, koefisien a dan b dapat dihitung dengan:
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengolahan d a t a indeks K yang diperoleh dari stasiun Biak dan BMG Tangerang dilakukan dari bulan J u n i 1992 hingga bulan Desember 1999. Selama periode waktu tersebut ada beberapa bulan tertentu yang datanya tidak dapat d i p e r g u n a k a n karena salah satu dari s t a s i u n Biak atau stasiun Tangerang tidak a d a d a t a n y a (kosong a t a u tidak a d a pengamatan), sebagai contoh seperti y a n g terjadi p a d a bulan Maret 1995 u n t u k s t a s i u n Biak atau p a d a bulan J a n u a r i 1996 u n t u k stasiun Tangerang.
Dari hasil perhitungan frekuensi k e m u n c u l a n i n d e k s K u n t u k mendapat-kan distribusi frekuensi indeks K (Uesugi, et al, 2005) dengan K = 1, 2, 3, ... 9 u n t u k setiap p e n g a m a t a n 3 j a m - 1 , 3 j a m - 2 , hingga 3jam-8 dari stasiun Biak dan Tangerang, diperoleh hasil seperti yang terlihat dalam Tabel 3-1 dan Tabel 3-2.
Kolom 1 m e n u n j u k k a n besarnya tingkat gangguan geomagnet indeks K dari 0, 1,2, hingga 9 sedangkan kolom 2, kolom 3 hingga kolom 8 menunjukkan banyaknya d a t a (setiap 3jam-an) u n t u k setiap harinya.
Tabel 3-1: DISTRIBUSI FREKUENSI INDEKS K TANGERANG SELAMATAHUN 1992-1999 jam\K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 58 614 893 421 88 21 3 8
2
196 434 735 569 131 25 3 3 50 644 771 457 146 27 1 1 4 93 619 735 445 135 56 8 1 5 114 595 704 405 185 68 16 4 6 143 563 653 403 181 70 23 4 7 153 649 703 380 115 34 12 1 8 157 805 705 276 54 20 4 2Tabel 3-2: DISTRIBUSI FREKUENSI INDEKS K BIAK SELAMATAHUN 1992-1999
jam/K
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 104 479 893 339 48 12 1 1 2 408 727 612 143 12 6 1 2 3 658 668 399 143 29 5 4 621 600 417 196 64 11 4 5 703 524 370 119 74 21 3 6 700 532 405 212 41 10 7 631 747 386 91 15 6 1 8 283 567 446 88 4 7 1 1Dari Tabel 3 - 1 , terlihat bahwa distribusi frekuensi indeks K Tangerang u n t u k setiap p e n g a m a t a n 3 j a m - l , 3jam-2 hingga pengamatan 3jam-8 mempunyai tingkat gangguan yang bervariasi. Tingkat gangguan geomagnet yang paling banyak p a d a K=2, sedangkan tingkat gangguan geomagnet paling besar adalah p a d a K=7 sebanyak 8 kali yang terjadi p a d a pengamatan 3 j a m - l , yang j a t u h p a d a pukul (0-2) Universal Time a t a u sekitar pukul (7-9) waktu lokal. Dari Tabel 3-2, terlihat bahwa distribusi frekuensi indeks K Biak mempunyai tingkat gangguan paling banyak p a d a K=2 (sama dengan indeks K Tangerang) dan tingkat gangguan geomagnet terbesar p a d a K=8 yang j a t u h pada pengamatan 3jam-8, yaitu sekitar pukul (21-23) Universal Time a t a u sekitar pukul (6-8) waktu lokal (WIT).
Dari hasil olah d a t a dan per-h i t u n g a n frekuensi k e m u n c u l a n indeks K (dalam %) di a t a s Biak d a n Tangerang m e n u n j u k k a n pola yang bervariasi. Dari hasil p e n g a m a t a n 3jam-1 s a m p a i dengan 3jam-8 diperoleh 3 m a c a m variasi pola seperti Gambar 3 - 1 .
Pergeseran pola a n t a r a indeks K Biak dengan indeks K Tangerang ditun-j u k k a n p a d a Gambar 3-1 (bagian atas),
Gambar 3-1 (bagian tengah) menunjuk-kan pola yang berbeda a n t a r a Biak-Tangerang, t e r u t a m a p a d a indeks K=0 u n t u k Biak sangat tinggi. Sedangkan Gambar 3-1 (bagian bawah) menunjukkan pola distribusi frekuensi yang hampir s a m a a n t a r a indeks Biak dan Tangerang. Untuk lebih jelasnya, secara keseluruhan pengamatan 3jam-1 hingga pengamatan 3jam-8 dapat dilihat p a d a Gambar 3-2.
Gambar 3 - 1 : Perbandingan antara frekuensi kemunculan indeks K (dalam %) Biak dan Tangerang p a d a p e n g a m a t a n 3 J a m - 2 (atas), 3 J a m - 6 (tengah) dan p e n g a m a t a n 3 J a m - 8 (bawah) t a h u n 1992-1999
Dari Gambar 3-2 terlihat bahwa antara indeks K Biak d a n Tangerang ada beberapa p e n g a m a t a n y a n g s a m a a d a pula yang berbeda. Hal ini d i s e b a b k a n oleh beberapa k e m u n g k i n a n , seperti adanya d a t a kosong, alat p e n g u k u r a n yang berbeda dan metode yang diper-gunakan u n t u k m e n e n t u k a n indeks K juga berbeda. Sebagai perbandingan antara
lintang r e n d a h (Biak dan Tangerang) ditunjukkan pula indeks K u n t u k lintang tinggi indeks Kp d a n indeks K Tromso, seperti yang terlihat p a d a G a m b a r 3-3.
Dari G a m b a r 3-3a terlihat bahwa distribusi frekuensi (%) i n d e k s Kp u n t u k setiap pengamatan (3jam-l hingga 3jam-8) mempunyai pola serupa. Berbeda dengan distribusi indeks K Tromso sangat ber-variasi dan distribusi frekuensi tertinggi (rnaksimum) p a d a p e n g a m a t a n 3jam-7 (Gambar 3-3b).
Selanjutnya, j u m l a h tingkat gangguan geomagnet (harian) atau jumlah indeks K harian di a t a s Biak dan indeks K di a t a s Tangerang serta h u b u n g a n antara ke d u a i n d e k s K tersebut adalah seperti yang d i t u n j u k k a n p a d a G a m b a r 3-4a dan Gambar 3-4b.
Dari Gambar 3-4a terlihat b a h w a variasi tingkat gangguan geomagnet di Tangerang lebih tinggi dibandingkan dengan tingkat gangguan geomagnet di Biak. Hubungan a n t a r a indeks K Biak dengan indeks K Tangerang, secara matematis dapat d i n y a t a k a n dengan
(3-1) dengan Y m e n u n j u k k a n indeks K Biak, sedangkan X m e n u n j u k k a n indeks K T a n g e r a n g d e n g a n koefisien k o r e l a s i r • 0,68. Artinya, h u b u n g a n antara indeks K Biak dengan indeks K Tangerang mempunyai h u b u n g a n linier seperti yang terlihat dalam p e r s a m a a n (3-1) dengan kuatnya h u b u n g a n linier s e b e s a r 0,68. Dalam pengertian b a h w a pola i n d e k s K Biak dan indeks K Tangerang mempunyai kesamaan pola sekitar 6 8 % . Sedangkan perbedaannya sekitar 32%. Hal ini merupakan kesalah an model p e r s a m a a n (3-1). Sebagai perbandingan, indeks
planetary Kp h a r i a n yang
menggambar-kan gangguan geomagnet secara global dengan intensitas m a k s i m u m n y a c u k u p tinggi m e n c a p a i 57 n a n o tesla dan tingkat gangguan geomagnet harian di lintang tinggi Tromso mencapai maksimum dengan intensitas sebesar 48 nT. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat gangguannya j a u h lebih tinggi dibandingkan dengan indeks K Biak d a n indeks K Tangerang. Untuk lebih j e l a s n y a d a p a t dilihat dalam Gambar 3-5 d a n G a m b a r 3-6.
4 KESIMPULAN
B e r d a s a r k a n hasil pengolahan d a n analisis d a t a tingkat gangguan geomagnet y a n g d i t u n j u k k a n dengan indeks K yang diperoleh dari stasiun Biak d a n stasiun Tangerang dari t a h u n
1992 sampai dengan 1999 dapat disimpulkan b a h w a tingkat gangguan geomagnet terbesar di a t a s Tangerang j a t u h p a d a indeks K=7 y a n g terjadi p a d a
p e n g a m a t a n (3jam-l) p a d a pukul (0-2)
Universal Time a t a u p a d a pukul (7-9)
waktu lokal (WIB). Sedangkan tingkat gangguan geomagnet terbesar di atas Biak terjadi pada pengamatan (3jam-8) UT atau p a d a pukul (7-9) waktu lokal (WIT). Indeks K Biak m e m p u n y a i distribusi frekuensi yang tidak s a m a dengan indeks K Tangerang. Dengan diperolehnya koefisien korelasi s e b e s a r 0,68 dengan pengertian b a h w a a n t a r a indeks K Biak dengan indeks K Tangerang mempunyai pola k e s a m a a n sebesar 6 8 % sedangkan p e r b e d a a n n y a 32%.
DAFTAR RUJUKAN
B. Christopher, 2 0 0 5 . The K-index, h t t p : / / www.sec.noaa.gov/info/ Kindex.html.
Bevington, P., 1969. Data reduction and
error analysis for the physical sciences, McGrow-Hill, New York.
Habirun, 2005. Identifikasi model fluktuasi
indeks K Harian Menggunakan Model ARIMA (2.0.1), J u r n a l Sains
Dirgantara, Vol.2, No.2, J u n i , 100-110.
Ruhimat, M.( 1992. Indeks K untuk
Stasiun Geomagnet Watukosek,
Jurnal Sains Dirgantara LAPAN, Vol. 1., ISSN 0 1 2 5 - 9 6 3 6 , 3-18.
Uesugi Tadayuki, Iwase Yuki, Koike Katsuharu dan Yoshida Akio, 2005.
A study on the K-index at Kakioka and Memambetsu, Technical Report
of the Kakioka Magnetic Observatory, Volume 3, Number 1, J u l y , 2 0 0 5 .
