INDIKASI AWAL TERJADINYA TSUNAMI DI KAWASAN BARAT
INDONESIA BERBASIS ANALISIS DATA EQUATORIAL
ATMOSPHERE RADAR (EAR)
(STUDI KASUS GEMPA BUMI 26 DESEMBER 2004, 28 MARET 2005 & 30 SEPTEMBER 2009)
SKRIPSI
TRI KUSMITA
0810441011
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2012
INDIKASI AWAL TERJADINYA TSUNAMI DI KAWASAN BARAT
INDONESIA BERBASIS ANALISIS DATA EQUATORIAL
(STUDI KASUS GEMPA BUMI 26 DESEMBER 2004, 28 MARET 2005 & 30 SEPTEMBER 2009)
SKRIPSI
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains dari Universitas Andalas
TRI KUSMITA
0810441011
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2012
DAFTAR ISI
2.3.4. Gempa bumi Padang-Pariaman (30 September 2009) ... 26
2.4 Equatorial Atmosphere Radar (EAR) ... 27
2.5 Hubungan tsunami dengan atmosfer ... 30
BAB III METODE PENELITIAN ... 34
3.1 Waktu dan lokasi penelitian ... 34
3.2 Data… ... 34
3.3 Alat penelitian... ... 35
3.4 Variabel dan parameter ... 36
3.5 Teknik pengolahan data dan Analisis ... 36
4.1 Zona persiapan gempa ... 41
4.2 Analisis angin berdasarkan data EAR pada kasus tsunami ... 42
4.2.1 Tsunami Aceh 26 Desember 2004 ... 43
4.2.2 Tsunami Kepulauan Nias 28 Maret 2005 ... 48
4.2.3 Perbandingan kasus tsunami Aceh dan kasus tsunami Kep Nias ... 52
4.3 Analisis angin berdasarkan data EAR pada kasus gempa bumi yang tidak membangkitkat tsunami (Gempa 30 September 2009) ... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 62
DAFTAR KEPUSTAKAAN ... 64
LAMPIRAN... 69
DAFTAR GAMBAR
halaman Gambar 2.1 Lapisan atmosfer berdasarkan ketinggian ... 8Gambar 2.2 Sirkulasi di lapisan troposfer... 8
Gambar 2.4 Ketinggian tropopause terhadap lintang ... 12
Gambar 2.5 Bagan terjadinya peristiwa konduksi ... 14
Gambar 2.6 Bagan terjadinya peristiwa konveksi ... 14
Gambar 2.7 Bagan terjadinya peristiwa adveksi ... 15
Gambar 2.8 Bagan terjadinya peristiwa konveksi ... 16
Gambar 2.9 Pola pergerakan angin di atmosfer ... 17
Gambar 2.10 Letak episenter di belahan Barat Sumatera dari Desember 2004 s/d Maret 2005 ... 23
Gambar 2.11 Pusat gempa yang pernah terjadi di Mentawai ... 26
Gambar 2.12 Pusat gempa Padang-Pariaman 30 September 2009 ... 27
Gambar 2.13 Antena yagi EAR ... 30
Gambar 2.14 Satelit antena penerima EAR ... 30
Gambar 4.1 Grafik hasil plot kecepatan angin horizontal dan angin vertikal untuk tsunami Aceh ... 44
Gambar 4.2 Grafik hasil plot kecepatan angin meridonal dan angin vertikal untuk tsunami Aceh. ... 44
Gambar 4.3 Grafik hasil plot kecepatan angin zonal dan angin vertikal untuk tsunami Aceh. ... 45
Gambar 4.4 Grafik hasil plot kecepatan angin zonal dan angin meridional untuk tsunami Aceh ... 46
Gambar 4.5 Grafik hasil plot kecepatan angin horizontal dan angin vertikal untuk tsunami Nias ... 49
Gambar 4.6 Grafik hasil plot kecepatan angin meridonal dan angin vertikal untuk tsunami Nias ... 49
Gambar 4.7 Grafik hasil plot kecepatan angin zonal dan angin vertikal untuk tsunami Nias ... 50
Gambar 4.8 Grafik hasil plot kecepatan angin zonal dan angin meridional untuk tsunami Nias ... 51
Gambar 4.9. Perbandingan anomali pergerakan angin pada tsunami Aceh dan Nias. (a) tsunami Aceh, (b) tsunami Nias ... 54
Gambar 4.10 Grafik hasil plot kecepatan angin horizontal dan angin vertikal untuk gempa bumi Padang-Pariaman ... 57
Gambar 4.11 Grafik hasil plot kecepatan angin meridional dan angin vertikal untuk gempa bumi Padang-Pariaman ... 58
Gambar 4.12 Grafik hasil plot kecepatan angin zonal dan angin meridional untuk gempa bumi Padang-Pariaman ... 58
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 4.1 Data gempa yang digunakan dalam penelitian ... 41
Tabel 4.2 Parameter perbedaan karakteristik dari tsunami Aceh
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A.1 Pengamatan EAR selama bulan Desember 2004 ... 69
Lampiran A.2 Pengamatan EAR selama bulan Maret 2005 ... 70
Lampiran A.3 Pengamatan EAR selama bulan September 2009 ... 71
Lampiran A.4 Pengamatan EAR pada 26 Desember 2004 ... 72
Lampiran A.5 Pengamatan EAR pada 28 Maret 2005 ... 73
Lampiran A.6 Pengamatan EAR pada 30 September 2009 ... 74
Lampiran B Contoh data EAR dalam orde 10 Menit ... 75
Lampiran C Program yang digunakan dalam penelitian ... 76
Lampiran D Pengolahan EAR menggunakan MATLAB ... 77
DAFTAR SINGKATAN
EAR : Equatorial Atmosphere Radar ... i
WIB : Waktu Indonesia Barat ... i
SR : Skala Ricter ... 21
GPS : Global Positioning System ... 2
LAPAN : Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional ... 4
E : East ... 21
N : North ... 21
USGS : United States Geological Survey ... 23
VHF : Very High Frequency ... 27
ANT : Antenna Array ... 29
TRX : Transmitter and Receiver ... 29
SMD : Signal Modulator System ... 29
HC : Host Computer ... 29
DMS : Dimetil Sulphide ... 31
NETCDF : Network Common Data Form ... 34
INDIKASI AWAL TERJADINYA TSUNAMI DI KAWASAN BARAT INDONESIA BERBASIS ANALISI DATA EQUATORIAL ATMOSFER RADAR (EAR)
(STUDI KASUS GEMPA BUMI 26 DESEMBER 2004, 28 MARET 2005 & 30 SEPTEMBER 2009)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang indikasi awal terjadinya tsunami di kawasan Barat Indonesia berbasis analisis data kecepatan angin yang terekam oleh EAR yang beropersi di Koto Tabang, dengan studi kasus gempa bumi yang terjadi di Aceh tanggal 26 Desember 2004, gempa bumi Kep. Nias pada 28 Maret 2005 dan gempa bumi Padang-Pariaman pada 30 September 2009. Penelitian ini dilakukan untuk melihat bagaimana korelasi antara anomali kecepatan angin terhadap terjadinya tsunami dan membandingkannya dengan kasus gempa bumi yang tidak membangkitkan tsunami. Dalam penelitian digunakan software xygraph untuk pengolahan data kecepatan angin yang terekam oleh EAR dalam orde 2,3 menit menjadi sebuah grafik vektor angin. Analisis yang dilakukan merupakan analisis kualitatif yang berdasarkan pada hasil plot grafik vektor angin. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk kasus gempa bumi yang membangkitkan tsunami di Aceh anomali terjadi pada rentang waktu 08:00 WIB - 09:00 WIB dan sekitar pukul 23:00 WIB untuk kasus gempa yang juga membangkitkan tsunami di Kep. Nias. Tetapi, pada pada kasus gempa Padang-Pariaman yang tidak membangkitkan tsunami tidak ditemukan adanya anomali kecepatan angin. Untuk kasus tsunami Aceh dan Kep. Nias, anomali terjadi di lapisan tropopause yaitu pada ketinggian 11 km - 17 km.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia terletak pada pembenturan tiga lempeng kerak bumi yaitu lempeng Eurasia,
lempeng Pasifik, dan lempeng Hindia Australia dan berada pada pertemuan 2 jalur gempa
utama, yaitu jalur gempa Sirkum Pasifik dan jalur gempa Mediterania. Oleh karena itu,
kepulauan Indonesia berada pada daerah yang mempunyai aktivitas gempa bumi cukup tinggi
dan rentan terjadinya tsunami, terutama Sumatera (Natawidjaja, 1997).
Beberapa gempa pembangkit tsunami yang pernah terjadi di Sumatera dalam skala
waktu yang relatif singkat diantaranya gempa bumi pada 26 Desember 2004 dengan magnitudo
9 SR, episenternya dekat pulau Simeulue, Aceh yang menyebabkan tsunami setinggi ± 30 m.
Setelah itu gempa 28 Maret 2005 dengan besar 8.7 SR dengan episenter di dekat pulau Nias
yang juga menyebabkan tsunami. Terakhir, gempa yang juga membangkitkan tsunami di
Mentawai pada 25 Oktober 2010.
Tsunami semakin mendapat perhatian banyak pihak setelah tsunami dahsyat yang
terjadi di Banda Aceh pada 24 Desember 2004 lalu. Dewasa ini penelitian tentang tsunami
lebih difokuskan ke pemodelan, prediksi dan Early Warning System (sistem peringatan dini)
yang bertujuan untuk mengurangi resiko yang diakibatkan oleh tsunami.
Hingga saat ini telah banyak metode yang digunakan dalam memprediksi tsunami,
salah satu diantaranya yaitu penelitian tentang sistem pendeteksi tinggi permukaan gelombang
laut melalui GPS, dimana dari hasil penelitian tersebut diperoleh bahwa dengan menggunakan
GPS dapat diketahui waktu, posisi dan kecepatan terjadinya gempa di dasar samudera yang
membangkitkan tsunami dalam sistem koordinat tiga dimensi secara teliti dan kontiniu
SUGAR (Sumatera GPS Array) Network yang terdiri dari 32 stasiun pemantau yang kontinu
(Natawidjaja, 2010).
Metode terbaru yang digunakan yaitu dengan mengunakan radar HF (High Frequency)
yang saat ini diteliti oleh saintis Jepang dan California. Radar HF ini dapat membaca dimana
lokasi gempa yang terjadi di laut, yang kemudian akan memproyeksikan dimana tsunami
tersebut akan terjadi dengan melihat penjalaran gelombang lautnya (Garfield, dkk., 2011).
Pada penelitian tersebut digunakan tiga buah metode analisis untuk mengukur kecepatan arus
tsunami, yaitu: mengobservasi peta kecepatan arus total, mengobservasi komponen kecepatan
radial, dan analisa spektrum frekuensi radar. Dari ketiga analisis tersebut tidak diragukan lagi
bahwa signal tsunami telah terobservasi oleh data HF dari Hakaido dan California selang
beberapa waktu sebelum sampai ke pantai Jepang.
Indonesia mempunyai sebuah alat pemantau dinamika atmosfer khatulistiwa (EAR)
yang telah dioperasikan sejak Juni 2001, di Koto Tabang. Alat ini dapat mendeteksi anomali
perubahan angin di wilayah khatulistiwa dalam 3 dimensi (meridonal, zonal dan vertikal) serta
mengamati peristiwa-peristiwa yang berkaitan dengan emisi elektromagnetik di atmosfer
bawah hingga lapisan ionosfer dalam orde 2,3 menit. Pada bencana tsunami yang terjadi di
Aceh, EAR mendeteksi adanya kenaikan yang cukup signifikan dari seluruh parameter data
EAR seperti echo power, spectral width, dan angin akan tetapi lonjakan yang terjadi terjadi
belum dapat dijelaskan secara rinci sehingga masih perlu dilakukan penelitian dan analisis yang
lebih lanjut (Hermawan, 2005). Dengan adanya ketersediaan radar tersebut dan penelitian
Hermawan (2005), maka dilakukanlah suatu penelitian untuk melihat indikasi awal terjadinya
tsunami dengan melihat keterkaitannya terhadap gangguan-gangguan yang terjadi di atmosfer,
khususnya anomali angin di troposfer. Penelitian ini masih melanjutkan penelitian yang telah
dilakukan oleh Hermawan (2005), hanya saja parameter yang dianalisis lebih di fokuskan pada
Selain itu studi kasus yang digunakan lebih luas, termasuk salah satu kasus yang dijadikan
pembanding yaitu gempa laut yang tidak menyebabkan tsunami.
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini yaitu untuk mengetahui korelasi anomali arah dan
kecepatan angin terhadap indikasi awal terjadinya tsunami di wilayah Sumatera, khususnya
pada tsunami yang terjadi di Aceh pada 26 Desember 2004, dan tsunami Nias pada 28 Maret
2005. Selanjutnya membandingkan anomali yang diakibatkan oleh tsunami tersebut dengan
gempa Padang-Pariaman pada 30 September 2009.
Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu metode prediksi awal
(Early Warning System) untuk mengetahui terjadinya tsunami berdasarkan anomali arah dan
kecepatan angin agar dampak yang disebabkan oleh tsunami dapat diminimalisir, baik korban
jiwa maupun hal-hal lainnya.
1.3. Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah bagaimana hubungan antara anomali kecepatan dan
pola gerak angin yang dicatat oleh EAR (Equatorial Atmosphere Radar) di LAPAN SPD Koto
Tabang dengan kejadian bencana tsunami di Sumatera, khususnya tsunami di Aceh pada 26
Desember 2004, dan tsunami Nias pada 28 Maret 2005, lalu membandingkannya dengan
gempa bumi Padang-Pariaman pada 30 September 2009.
Agar penelitian ini lebih terfokus, maka terdapat beberapa batasan dalam masalah yang
akan dibahas, diantaranya adalah:
1. Data anomali arah dan kecepatan angin yang digunakan adalah data dari EAR yang
berlokasi di LAPAN SPD Koto Tabang, dalam rentang waktu beberapa jam sebelum
2. Tsunami yang akan dijadikan sebagai studi kasus adalah tsunami yang terjadi di Aceh pada
26 Desember 2004, dan Nias pada 28 Maret 2005.
3. Pengamatan dilakukan pada seluruh dimensi angin, akan tetapi lebih difokuskan pada
angin vertikal saja.
4. Pengolahan dan analisis data dilakukan pada seluruh data baik sebelum terjadinya tsunami
maupun saat terjadinya tsunami, hanya saja lebih difokuskan pada waktu sebelum
terjadinya tsunami.
5. Parameter-parameter penyebab terjadinya tsunami tidak dibahas secara spesifik.
6. Gempa yang dijadikan pembanding adalah gempa Padang-Pariaman pada 30 September
2009.
7. Anomali yang dimaksud bukan anomali secara kuantitatif, tetapi hanya anomali secara
kualitatif.
1.4. Hipotesis
Studi lapangan terbaru memperkuat asumsi bahwa ada emisi elektromagnetik (EM)
sebelum terjadinya gempa bumi besar. Sebelum adanya aktivitas seismik, medan listrik dan
anomali termal yang ditransmisikan dari tanah ke atmosfer akan mempengaruhi konduktivitas
atmosfer (Pulinet, dkk., 2000). Pada saat tersebut dapat terjadi variasi temperatur,
konduktivitas dan tekanan, sehingga gelombang gravitasi akustik atmosfer dapat dieksitasikan.
Selain itu osilasi gravitasi seismik juga dapat memicu keluarnya radon dan gas-gas lain ke
atmosfer (Liperovsky, dkk., 2007). Gas radon tersebut mempengaruhi konten aerosol di
troposfer dan menyebabkan konduktivitas meningkat sampai dengan lima kali lipat di atas
keadaan biasa (Alperovich dan Fedorov, 1999). Akibatnya, sebelum terjadinya suatu gempa,
dibawa oleh badai sehingga mempengaruhi arah dan kecepatan angin di sekitar daerah
episenter (Ouzounov dan Freund, 2006).
Apabila dikaitkan dengan tsunami, maka ketika terjadinya patahan di dasar laut, maka
air laut akan tersedot jauh kedalam patahan tersebut. Hal ini akan menyebabkan permukaan
air laut di sekitar daerah episenter tersebut gerak menuju ke satu titik tumpu, akibatnya pola
tersebut akan mempengaruhi massa udara di lapisan atmosfer, tepatnya di atas daerah episenter.
Dengan adanya perubahan massa udara di atmosfer tersebut, maka pola gerakan angin juga
akan berubah, karena pola pergerakan angin sangat dipengaruhi oleh massa udara dan tekanan
udara. Pola pergerakan angin inilah yang nantinya akan terekam dengan menggunakan EAR.
Karena EAR mengambil data setiap orde 2,3 menit, maka penyimpangan yang terjadi akan
