Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
Jurnal Einstein Available online http://jurnal.unimed.ac.id/2012/index.php/einstein
PREDIKSI PERIODE ULANG GEMPA BUMI TAPANULITENGAH DENGAN MENGGUNAKAN METODEWEIBULL DAN
EXPONENSIAL
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani* Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Medan, Indonesia Diterima Oktober 2014; Disetujui November 2014; Dipublikasikan Februari 2015
Abstrak Tapanuli Tengah berada pada koordinat 1°11’00” - 2°22’0” LU, dan 98°07’ - 98°12’ BT merupakan salah satu daerah rawan gempa bumi karena memiliki sumber gempa dangkal yang disebabkan aktivitas patahan Sumatera. Penelitian bertujuan memprediksi periode ulang gempa bumi di Tapanuli Tengah menggunakan metode Weibull dan Exponensial. Data yang digunakan adalah data gempa bumi dari tahun 1997-2014 yang diperoleh dari BMKG dan USGS dengan magnitudo ≥ 5,0 SR.Data diolah menggunakan metode Weibull dan Exponensial dengan bantuan perangkat lunak Mathematica 8,0. Hasil analisa data untuk penentuan prediksi periode ulang gempa bumi Tapanuli Tengah menggunakan metode Weibull diperoleh % kemungkinan terjadinya gempa adalah 74,9% dan menggunakan metode Exponensial diperoleh 69,5%. Kata kunci :MetodeWeibull, MetodeExponensial, Prediksi GempaBumi
How to Cite:Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani, (2015),Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi Tapanuli Tengah Dengan Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial,Jurnal Einsten Prodi Fisika FMIPA Unimed,1 (5): 37-41. p-ISSN : I2338 – 1981 e-ISSN : 2407-747X
*Corresponding author:
E-mail:
[email protected]
37
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani,Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi Tapanuli Tengah Dengan Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial
Exponensial. Penelitian dilakukan di
PENDAHULUAN Pulau Sumatera merupakan suatu pulau yang memiliki tingkat kegempaan tinggi karena aktivitas zona penujaman (subduction) lempeng IndoAustralia menyusup ke bawah lempeng Eurasia sehingga aktivitas zona penujaman membentuk jalur-jalur gempa bumi. Jalur-jalur gempa bumi menimbulkan terjadi patahan besar kerak bumi yang membelah sepanjang pulau Sumatera yang kemudian dikenal sebagai patahan besar Sumatera (Great Fault Sumatera). Kedalaman sumber gempa di Sumatera bisa mencapai 300 km di bawah permukaan bumi dan di Jawa bisa mencapai 700 km, sesuai dengan kedalaman lempeng IndoAustralia menyusup dibawah lempeng Eurasia. Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Bandar Lampung menyatakan telah terjadi gempa bumi tektonik berkekuatan 5,3 Skala Richter di tenggara Sibolga, Sumatra Utara, Kamis, 7 Pebruari 2013 pukul 07.41 WIB. BMKG melalui Kepala Stasiun Geofisika Kotabumi Lampung Yuharman, Kamis (7/2), merincikan gempa 5,3 SR di Sibolga itu berada pada daerah dengan koordinat 1.45 derajat Lintang Utara (LU) dan 98.82 derajat Bujur Timur (BT) dengan kedalaman 84 km. Gempa di utara daratan Pulau Sumatera ini berada 29 km tenggara Sibolga; 42 km barat daya Tapanuli Selatan; 46 km barat laut Padangsidempuan; 241 km tenggara Medan Sumatera Utara; dan 1.224 km barat laut Jakarta. Prediksi penentuan periode ulang gempa bumi perlu dikembangkan dengan melakukan berbagai metode seperti Metode Weibull dan Exponensial sehingga penentuan periode ulang gempa bumi dapat dilakukan secara tepat dan proporsional.
BMKG Stasiun Geofisika Kelas I Tuntungan. Data penelitian berupamagnitude≥ 5,0 SR dan waktu terjadi gempa tahun 1997-2014 diperoleh dari BMKG dan USGS dianalisa menggunakan perangkat lunak Mathematica 8,0. Diagram alir penelitian dapat dilihat dari diagram berikut:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian Perancangan
Weibull
Diagram
Alir
Metode
Perancangandiagram alir (flowchart) untuk metode Weibull menggunakan perangkat lunak Mathematica 8,0 dilihat pada gambar 3.3 dibawah ini:
METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan adalah Metode Weibull dan 38
Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
Gambar 3. Diagram Alir Menggunakan Metode Exponensial Keterangan Gambar: a. Input Data. Program dengan memberikan datadata input terlebih dahulu. Data input pada program yaituwaktu tunggu gempa bumi yang satu dengan yang lainnya.
Gambar 2. Diagram Alir Menggunakan Metode Weibull Keterangan Gambar: a. Input Data. Program dengan memberikan datadata input terlebih dahulu. Data input pada program yaitu waktu tunggu terjadinya gempa bumi tektonik yang satu dengan yang lainnya. b. Baca Data. Data-data yang diberikan tersebut, kemudian dibaca oleh sistem. c. Tentukan Parameter α, β dan μ Data-data yang diberikan tersebut kemudian ditentukan nilai parameter untuk α, β dan μ oleh sistem. d. Waktu Tunggu Terjadi Gempa. Sistem akan menentukan waktu tunggu terjadinya gempa yang dihitung sejak terjadinya gempa yang terakhir dari data yang dimasukkan. 1.2. Perancangan Diagram Alir Metode Exponensial Perancangandiagram alir (flowchart) untuk metode Exponensialperangkat lunak Mathematica 8,0
b. Baca Data. Data-data yang diberikan tersebut, kemudian dibaca oleh sistem. c. Tentukan parameter α Data-data yang diberikan tersebut kemudian ditentukan nilai untuk α oleh system. d. Waktu Tunggu Terjadi Gempa. Sistem akan menentukan waktu tunggu terjadinya gempa yang dihitung sejak terjadinya gempa yang terakhir dari data yang dimasukkan. HASIL PENELITAN DAN PEMBAHASAN Metode Weibull Hasil penelitianmetode Weibulluntuk kekuatan gempa ≥5,0SR, diperoleh parameter metode Weibullnya adalah α = 17,8991, β = 4268,92dan μ= 39
Yohana D. Ompusunggu dan Rita Juliani,Prediksi Periode Ulang Gempa Bumi Tapanuli Tengah Dengan Menggunakan Metode Weibull Dan Exponensial
3608,88 dengan % ralat 50,2% untuk tahun 2000. Untuk tahun 2010dengan α = 740,518, β = 211071 dan μ= -210946 dengan % ralat 13,6 %. Untuk tahun 2011 denganα = 912,409, β = 253126 dan μ=-253008 dengan % ralat 11,4 %. Untuk ramalan yang akan datang diperoleh α = 800,848, β = 215148 dan μ = -215034 diperkirakan terjadi pada 13 September 2014. Nilai rata-rata % ralat untuk metode Weibull adalah: %𝑅1 +%𝑅2 +%𝑅3 %𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = % 3 50,2+13,6+11,4
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = % 3 %𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 25,1% Metode Exponensial Hasil penelitianmetode Exponensialuntuk kekuatan gempa ≥5.0SR, diperoleh parameter metode Exponensialnya adalah α = 0,00188679 dengan % ralat 50,7% untuk tahun 2000. Untuk tahun 2010dengan α = 0,0263534 dengan % ralat 15,7 %. Untuk tahun 2011 denganα = 0,0283486 dengan % ralat 25 %. Untuk ramalan yang akan datang diperoleh α = 0,027898 diperkirakan terjadi pada 8 September 2014. Nilai rata-rata % ralat untuk metode Weibull adalah: %𝑅1 +%𝑅2 +%𝑅3 %𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = % 3 50,7+15,7+25
%𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 3 %𝑅𝑎𝑙𝑎𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 30,5 %
Gambar 4. Grafik Histogram Distribusi Weibull
Gambar 5. Grafik Histogram Metode
Exponensial
Setelah dianalisis dengan menggunakan metode Weibull dan Exponensial dengan bantuan program Mathematica 8,0 diperoleh grafik histogram yang ditunjukkan pada gambar 4.1. dan 4.2. Pada metode Weibull waktu tunggu yang nilainya ≤ 100 hari nilai probability density mencapai ±0,01. Untuk waktu tunggu nilai 100-200 nilai probability density mencapai nilai yang sangat kecil. Pada metode Exponensial waktu tunggu yang nilainya ≤ 200 hari nilai probability density mencapai ± 0,005. Untuk waktu tunggu nilai 200-400 nilai probability density mencapai nilai yang sangat kecil. Perbedaan metode Weibull dan Exponensial dilihat dari grafik pada Exponensial dapat memprediksi lebih baik hingga waktu tunggu 200 hari sedangkan metode Weibull hanya sampai waktu tunggu 100 hari. Jika waktu tunggu besar yang berarti jarang
%
Histogram Data Gempa Bumi Pembuktian kebenaran nilai parameter yang diperoleh dari pengolahan data menggunakan perangkat lunak Mathematica 8,0 maka dapat dilihat bentuk histogramnya. Jika bentuk dari histogram memenuhi bentuk pada distribusi maka dapat dipastikan nilai parameter yang dihasilkan sudah akurat atau sudah benar. Grafik histogram dari data untuk masing-masing distribusi yang digunakan yaitu metode Weibull dan Exponensial digambarkan sebagai berikut. 40
Jurnal Einstein 3 (1) (2015): 37-41
terjadi gempa bumi maka sangat sulit untuk memprediksi gempa yang akan terjadi.
8/penjelasan-macam-macam-skalagempa-bumi.html, Diakses tanggal 2 Pebruari 2013 Maji, T., (2009), http://tegarmaji.com/2009/09/ukur an-kekuatan-gempa-skala-richterdan-skala-mercalli/, Diakses tanggal 2 Pebruari 2013 Malau. Nya, (2012), Peramalan
KESIMPULAN Dari hasil analisis data penelitian di Tapanuli Tengah diperoleh % nilai rata-rata ralat untuk metode Weibull diperoleh 25,1% dan untuk metode Exponensial diperoleh % nilai rata-rata ralat 35%. Terlihat bahwa metodeWeibull lebih mendekati waktu tunggu yang sebenarnya dibanding metode Exponensial. Prediksi gempa bumi dimasa akan datang terjadi pada 13 September 2014 dengan menggunakan metode Weibull dan 08 September 2014 dengan menggunakan metode Exponensial. Nilai % ralat tertinggi didapat saat memprediksi gempa bumi pada tahun 2000 disebabkan mulai tahun 1997 sampai tahun 2000 jarang sekali terjadi gempa.
Terjadinya Gempa Bumi Tektonik untuk Wilayah Pulau Nias Menggunakan Metode Distribusi Weibull, Gumbel dan Ekspnensial., Skripsi, FMIPA,
USU, Medan. Mozaiksains, (2011), http://mozaiksains.wordpress.com/ 2011/05/27/skala-gempa-bumi/, Diakses tanggal 3 Pebruari 2013 Newswire, (2013), http://www.bisnissumatra.com/index.php/2013/02/ge mpal-melanda-sibolga/, Diakses tanggal 2 Januari 2013 Pratiwi, A., (2011), Peramalan Gempa
Bumi Tektonik Untuk Wilayah Sumatera Utara Dengan Menggunakan Metode Distribusi Weibull dan Distribusi Gumbel,
DAFTAR PUSTAKA Bishop, M. G., (2000),
Petroleum Systems of The Northwest Java Province Java and Ofshore South East Sumatra Indonesia, USA,
Skripsi, FMIPA, USU Medan Rohadi, S., Grandis, H., Ratag,M., (2008), Studi Potensi
USGS. BMKG, (2013), http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusa t/Geofisika/gempabumi.bmkg, Diakses tanggal 6 Januari 2013 Faisal, A., (2012), Mengenal dan Meramal Gempa. Bahan Kuliah M.K. Vibrasi & Teori Gempa 2012/2013, UMSU Medan Geo-Earth, (2010), http://iaghaporia.blogspot.com/2010/01/ge mpa-jatuhan.html, Diakses tanggal 10 Januari 2013 Hindadari, W dan Tangkalalo, D., (1999), Aplikasi Data Seismik 3D
Seismotektonik Sebagai Precursor Tingkat Kegempaan Di Wilayah Sumatera, Jurnal Meteorologi Dan
Geofisika, Vol. 9 No.2 November 2008 : 65 – 77 Santai Sejenak, (2012), http://www.santaisejenak.com/benc ana-alam/proses-terjadinyagempa-bumi-tektonik/html, Diakses tanggal 7 Januari 2013 Soerya, (2005), http://soerya.surabaya.go.id/eduka si.net/Fenomena.Alam/Gempa.htm , Diakses tanggal 7 Januari 2013
Untuk Reassement Lapangan Minyak Tua Studi Kasus Struktur Rantau, Jakarta, Prosiding Lomba
Karya Tulis, Direktorat Eksplorasi dan Produksi Pertamina Katel. W., (2012), http://www.wayankatel.com/2012/0 41
