PERAMALAN TERJADINYA GEMPA BUMI TEKTONIK
UNTUK WILAYAH PULAU NIAS MENGGUNAKAN
METODE DISTRIBUSI WEIBULL, GUMBEL
DAN EKSPONENSIAL
SKRIPSI
NYA DANIATY MALAU
080801024
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
PERAMALAN TERJADINYA GEMPA BUMI TEKTONIK UNTUK WILAYAH PULAU NIAS MENGGUNAKAN METODE
DISTRIBUSI WEIBULL, GUMBEL DAN EKSPONENSIAL
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NYA DANIATY MALAU 080801024
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2012
PERSETUJUAN
Judul : PERAMALAN TERJADINYA GEMPA BUMI TEKTONIK UNTUK WILAYAH PULAU NIAS MENGGUNAKAN METODE DISTRIBUSI
WEIBULL, GUMBEL DAN EKSPONENSIAL Kategori : SKRIPSI
Nama : NYA DANIATY MALAU NIM : 080801024
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dilaksanakan di : Medan, 31 Juli 2012
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang Dr.Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil NIP : 195510301980031003 NIP : 195503161982031002
PERNYATAAN
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 31 Juli 2012
NYA DANIATY MALAU 080801024
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah di dalam nama Tuhan Yesus Kristus, karena berkat dan kasih karuniaNya serta bimbinganNya penulis dapat menyelesaikan Tugan Akhir dalam waktu yang ditetapkan.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada orang – orang yang menjadi bagian hidup penulis, Terimakasih yang sebesar – besarnya kepada Bapak Dr.Mester Sitepu, M.Sc, M.Phill sebagai dosen pembimbing yang memberikan waktu, tenaga, serta bimbingannya kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.. Ucapan terima kasih juga kepada Dra. Justinon, M.Si selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan. Ucapan terimakasih juga ditunjukkan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Dr.Marhaposan Situmorang dan Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc . Dekan FMIPA USU Dr. Sutarman, M.S. Terimakasih juga kepada staf pegawai b’Jo, k’Tini dan k’Yuspa serta semua Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.
Terima kasih yang mendalam penulis ucapkan kepada A. Malau dan R. Simbolon, orangtua yang membimbing membesarkan, dan setia mendoakan penulis sedari kecil, terimakasih atas cinta kasih, teladan, dan semangat untuk selalu memberi yang terbaik kepada penulis. Serta terimakasih buat Edy Supeno Malau, Jhon Ali Malau, dan Jekmal Malau, ketiga abang penulis yang terkasih, teman berbagi sejak kecil dan menjadi sumber pembentukan karakter penulis yang lebih lagi sebagai seorang adik. Terima kasih atas dukungan, bantuan dan semangat yang kalian berikan kepada penulis selama ini semoga Tuhan Yesus Kristus membalasnya.
Terimakasih juga buat Roni Sinaga seseorang yang istimewa yang sedia mengajari, memotivasi, dan mengasihi penulis. Serta tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada teman–teman seperjuangan Theresia Novita Pangaribuan terimakasih atas semangat, rela berkorban, kesabaran, dan kesetiaan menjadi sahabat terbaik penulis, Elda yang merupakan teman satu stambuk dan satu kost, Yuni, Nyta, Bora, Elizabeth, Vina, Putri, Mangara, Donal, Eben, Asman, Bhengan, Andes, Zemba, Perdana, Rolas, Zulkar, Metar, Martin, Hiras, Albert teman2 Fisika Stambuk 2008. Teman – teman, dan adik–adik pengurus Ikatan Mahasiswa Fisika tahun periode 2012– 2013. Abang/ kakak senioran Fisika angkatan 2001 – 2007 terlebih k’Eva, K’Angel dan K’Natal yang sudah mau membagi pengalaman dan mengajari penulis, adik – adik junior mulai dari angkatan, 2009 Agus dkk, 2010 Antoni dkk dan teristimewa adik junior stambuk 2011 yaitu Randy, Togar, Eddy, ancela, tabita, lilis, widya dan adik junior yang lainnya semoga rajin kuliahnya supaya cepat wisuda. Terimakasih juga buat Agnes Dame Sintauli yang merupakan teman 1 kost penulis, teman begadang, teman sharing terbaik yang banyak membantu memberi semangat dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 31 Juli 2012
PERAMALAN TERJADINYA GEMPA BUMI TEKTONIK UNTUK WILAYAH PULAU NIAS MENGGUNAKAN METODE
DISTRIBUSI WEIBULL, GUMBEL DAN EKSPONENSIAL
ABSTRAK
Gempa bumi tektonik yang terjadi didaerah Pulau Sumatera dan sekitarnya umumnya diakibatkan oleh pergeseran lempeng Asia Tenggara kearah Selatan dan lempengan Australia kearah Utara. Dari kejadian gempa yang terjadi, beberapa diantaranya adalah gempa bumi besar yang merusak, yaitu gempa yang menimbulkan kerusakan pada suatu daerah. Pulau Nias merupakan suatu pulau yang terletak dipesisir barat Sumatera Utara yang memiliki tingkat kegempaan yang cukup tinggi. Tulisan ini membahas mengenai masalah peramalan terjadinya gempa bumi tektonik untuk daerah Pulau Nias yang terletak pada lokasi : 0º191433215’LU-1º81935164’LS dan 96.9730868 BTº-98.5386867ºBB. Dengan menggunakan data gempa kuat yang menimbulkan kerusakan. Peramalan gempa bumi tektonik ini dilakukan dengan metode distribusi Weibull 3 parameter, distribusi Gumbel 2 parameter dan distribusi Eksponensial 1 parameter. dengan menggunakan data sebanyak 47 gempa merusak dari tahun 1960-2012, yang merupakan gempa bumi utama (mainshock) pada magnitudo 6.0–9.1 SR. Untuk menghitung waktu tunggu peramalan dengan menggunakan ketiga distribusi digunakan perangkat lunak Mathematica for Windows versi 8.0. Pembuatan program ini membutuhkan data - data masukan yang berkaitan dengan waktu tunggu terjadinya gempa pada masa lampau hingga sekarang. Dengan pembuatan program peramalan ini maka dapat diramalkan waktu terjadinya gempa bumi tektonik di daerah Pulau Nias. Jika menggunakan distribusi Weibull waktu tunggu gempa adalah sekitar 524.65 hari, dengan menggunakan distribusi Gumbel adalah sekitar 359.05 hari, dan dengan menggunakan distribusi Eksponensial adalah sekittar 524.73 hari. Waktu ini dihitung berdasarkan waktu terakhir gempa bumi yang terjadi di daerah Pulau Nias dan sekitarnya. Sehingga dapat diramalkan Gempa bumi tektonik berikutnya di wilayah pulau Nias akan terjadi pada 04 September 2013 jika diramalkan menggunakan metode distribusi weibull dengan 3 parameter, tanggal 05 April 2013 jika diramalkan menggunakan metode distribusi Gumbel dengan 2 parameter dan tanggal 04 September 2013 jika diramalkan menggunakan metode distribusi Eksponensial dengan 1 parameter.
Kata Kunci : Peramalan Gempa Bumi, Distribusi Weibull, Distribusi Gumbel, Distribusi Eksponensial
FORECASTING OF TEKTONIC EARTHQUAKE FOR NIAS ISLAND FOR THE REGION USING WEIBULL DISTRIBUTION, GUMBEL
AND EXPONENTIAL METHOD
ABSTRACT
A tektonic earthquake of Sumatra Island and the surrounding area is generally caused by shifting plates of Southeast Asia and South towards the North towards the Australia plate. Of seismic events that occurred, some of which are large damaging earthquakes, the earthquake that caused damage to an area. Nias Island is an island located west of North Sumatra dipesisir which has a fairly high level of seismicity. This paper discusses the problem of forecasting the occurrence of tectonic earthquakes for the island of Nias, located on the site: 0º191433215'LU-1º81935164'LU and 96.9730868 BTº-98.5386867ºBB. By using the data a powerful earthquake that caused damage. Tectonic earthquake forecasting is done with method 3 parameter Weibull distribution, two parameter Gumbel distribution and exponential distribution of parameter 1. using the data as much as 47 damaging earthquakes from year 1960 to 2012, which is a major earthquake (mainshock) the magnitude of 6.0 - 9.1 SR. To calculate the waiting time distribution forecasting using a third used the software Mathematica for Windows version 8.0. Making the program requires data - input data relating to waiting times of earthquakes in the past to the present. By making this prediction program to predict the timing of the tectonic earthquake in Nias Island. If using a Weibull distribution of earthquake waiting time is approximately 524.65 days, using the Gumbel distribution is approximately 359.05 days, and by using the exponential distribution is sekittar 524.73 days. This time is calculated based on the recent earthquake in Nias Island and surrounding areas. So predictable subsequent tectonic earthquake in Nias island territory will occur on September 4, 2013 when predicted using the Weibull distribution with three parameters, dated April 5, 2013 if the forecast using the Gumbel distribution with two parameters and dated September 4, 2013 when predicted using the method of distribution exponential with a parameter.
Key words: Earthquake Forecasting, Distribution Weibull, Gumbel Distribution, Exponential Distribution
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak v Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix Daftar Gambar x Daftar Lampiran xi Bab I Pendahuluan 1. 1 Latar Belakang 1 1. 2 Rumusan Masalah 3 1. 3 Batasan Masalah 3 1. 4 Tujuan Penelitian 3 1. 5 Manfaat Penelitian 4 1. 6 Sistematika Penulisan 4
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Struktur Dan Komposisi Bumi 6
2.1.1 Lempeng Tektonik 8
2.1.2 Batas Lempeng di Wilayah Indonesia 8
2.1.3 Penyebab Gerakan Lempeng 9
2.2 Cincin Api 10
2.3 Gempa Bumi 10
2.3.1 Klasifikasi Gempa Bumi 10 2.3.2 Teori Pergerakan Benua dan Lempeng Tektonik 12
2.4 Letak Geografis Wilayah Pulau Nias 14
2.5 Distribusi Kerusakan 15
2.6 Estimasi Distribusi 16
2.7 Distribusi Weibull 16
2.7.1 Distribusi Weibull dua Parameter 17 2.7.2 Distribusi Weibull Tiga Parameter 18 2.7.3 Estimasi Nilai Parameter pada Distribusi Weibull 20
2.8 Distribusi Gumbel 21
2.8.1 Estimasi Nilai Parameter pada Distribusi Gumbel 21
2.9 Distribusi Eksponensial 22
Bab III Analisa Masalah dan Metodologi Penelitian
3.1 Analisa Masalah 25
3.2 Metodologi Penelitian 26
3.3 Pengolahan Data 28
3.3.2 Distribusi Gumbel 29 3.3.3 Distribusi Eksponensial 29 3.4 Perancangan Program Pengolahan Data 29 3.4.1 Perancangan Diagram Alir (Flowchart) 30 3.4.2 Algoritma Program Bantu 33
Bab IV Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian 35
4.1.1 Peramalan Gempa Bumi 36
4.2 Pembahasan 46
4.2.1 Histogram Data Gempa Bumi 46
4.2.2 Penentuan Parameter rata-rata Distribusi 48
Bab V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 51 5.2 Saran 52 Daftar Pustaka 53 Lampiran Lampiran A 55 Lampiran B 57 Lampiran C 62
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Tabel Nama – Nama Lempeng Besar dan Kecil 8
yang Membentuk Litosfer
Tabel 4.1 Waktu tunggu antara tiap gempa untuk gempa berkekuatan 35 6.0-9.1 SR
Tabel 4.2 Nilai Parameter dari distribusi Weibull 35 Tabel 4.3 Nilai Parameter dari distribusi Gumbel 37 Tabel 4.4 Nilai Parameter dari distribusi Eksponensial 38 Tabel 4.5 Nilai Parameter dari distribusi Weibull 39 Tabel 4.6 Nilai Parameter dari distribusi Gumbel 39 Tabel 4.7 Nilai Parameter dari distribusi Eksponensial 40 Tabel 4.8 Nilai Parameter dari distribusi Weibull 41 Tabel 4.9 Nilai Parameter dari distribusi Gumbel 41 Tabel 4.10 Nilai Parameter dari distribusi Eksponensial 42 Tabel 4.11 Nilai Parameter dari distribusi Weibull 43 Tabel 4.12 Nilai Parameter dari distribusi Gumbel 43 Tabel 4.13 Nilai Parameter dari distribusi Eksponensial 44 Tabel 4.14 Persentase Masing-masing distribusi peramalan Gempabumi 44 Tabel 4.15 Nilai parameter rata-rata dari masing-masing distribusi 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Bola bumi dipotong dari permukaan hingga ke bagian inti 6 Gambar 2.2 Tataan Tektonik Kepulauan Indonesia 9 Gambar 2.3 Daerah Api Pasifik (Ring Of Fire) 10
Gambar 2.4 Peta Kabupaten Nias 15
Gambar 2.5 Grafik distribusi Weibull 19
Gambar 2.6 Kurva distribusi Gumbel 22
Gambar 2.7 Kurva distribusi Eksponensial 24
Gambar 3.1 Blok Diagram Penelitian 26
Gambar 3.2 Diagram alir peramalan waktu rata-rata terjadinya 30 Gempa Bumi Tektonik Untuk Wilayah Pulau Nias
menggunakan metode distribusi Weibull 3 parameter
Gambar 3.3 Diagram alir peramalan waktu rata-rata terjadinya Gempa 31 Bumi Tektonik Untuk Wilayah Pulau Nias menggunakan
metode distribusi Gumbel 2 parameter
Gambar 3.4 Diagram alir peramalan waktu rata-rata terjadinya 32 Gempa Bumi Tektonik Untuk Wilayah Pulau Nias
menggunakan metode distribusi Eksponensial 1 parameter
Gambar 4.1 Histogram data pada distribusi Weibull 3 parameter 46 Gambar 4.2 Histogram data pada distribusi Gumbel 2 parameter 46 Gambar 4.3 Histogram data pada distribusi Eksponensial 1 parameter 47 Gambar 4.4 Histogram data pada distribusi Weibull 3 parameter 50 Gambar 4.5 Histogram data pada distribusi Gumbel 2 parameter 51 Gambar 4.6 Histogram data pada distribusi Eksponensial 1 parameter 51
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Tabel Data Gempa Bumi Tektonik 56
Lampiran B Program Peramalan Gempa Bumi Tektonik 58 Program Histogram Data Peramalan Gempa Bumi
Tektonik Program Menentukan Waktu tunggu rata-rata Gempa Bumi dengan mengunakan parameter rata-rata dari prediksi yang digunakan
Lampiran C Informasi Data Gempa Bumi Tektonik di Pulau Nias 63 Dengan Menggunakan Aplikasi Program Seismic Eruption
