ANALISIS PROBABILITAS GEMPABUMI DAERAH BALI DENGAN DISTRIBUSI POISSON
Hapsoro Agung Nugroho Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar
[email protected] ABSTRACT Bali is located on the boundaries of the two major plate tectonics therefore is prone to earthquake hazards. Annual distribution of the seismic activity follows to the Poisson’s distribution. From result analyze the probability by using Poisson’s distribution for the earthquake in Bali during 28 year, from 1980 - 2008 with the deepness ≤ 100 km and magnitude ≥ 4.0 RS, between northern Bali area (8,5 - 6,0 S and 114 - 116 E ) and southern (8,5 - 10 S and 114 - 116 E), a earthquake for the southern Bali have the highest probability of the occurrence of earthquake than northern Bali area. Keyword : Earthquake, Tectonic, Magnitude, Poisson’s distribution, Probability .
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada umumnya bencana dapat terjadi di setiap tempat, setiap saat tanpa diprakirakan sebelumnya, namun selalu mengakibatkan terjadinya korban jiwa dan harta benda serta kerusakan lingkungan. Datangnya bencana tidak dapat dihindari atau ditolak, melainkan resiko bencananya diusahakan untuk dapat diperkecil. Diantara bencana alam yang dialami manusia adalah gempabumi, gempa yang terjadi biasanya diikuti dengan bencana sekunder, bencana inilah yang mengakibatkan kerusakan dan kerugian baik materi maupun non materi. Bali dan sekitarya terletak diantara dua batas lempeng besar, yaitu lempeng IndoAustrali yang merayap dari selatan ke utara dan lempeng Eurasia yang bergerak dari utara ke selatan-tenggara sehingga Bali merupakan wilayah yang sangat rawan bencana gempabumi. Pertemuan dua lempeng ini terjadinya daerah
subduksi yang diwujudkan dengan adanya Palung laut Jawa. Gugusan sumber gempabumi di Bali merupakan bagian dari jalur gempabumi Mediteran yang menyusuri pantai barat Sumatra, pantai selatan Jawa, Bali, Nusa Tenggara kemudian membelok ke utara melalui Laut banda dan bertemu dengan sirkum Pasifik di sekitar Maluku utara. Gempa yang terjadi pada zona subduksi Bali umumnya dipisahkan atas dua kelompok, yaitu gempa megathrust yang merupakan gempa akibat penyusupan dangkal dan gempa Benioff yang merupakan gempa akibat penyusupan dalam. Zona megathrust adalah bagian dangkal dari zona subduksi yang mempunyai sudut tukik yang landai, sedangkan zona Benioff adalah bagian dalam dari zona subduksi yang mempunyai sudut yang curam. Gempabumi dangkal yang terjadi di darat atau di utara Bali dan Nusa Tenggara digerakan oleh struktur geologi akibat tunjaman balik lempeng Eurasia terhadap lempeng Indo-Australia. Struktur geologi tersebut adalah patahan belakang busur
1
Bali-Flores. Patahan ini yang menyebabkan terjadinya gempabumi yang mengguncang daerah-daerah pesisir utara Bali, Selat Lombok, dan Nusa Tenggara.
2. TINJAUAN TEORI 2.1 Kondisi Tektonik Daerah Bali
Gambar 1.1 Penyebab kerawanan gempabumi di Bali (Sumber Bawil III Denpasar)
Melihat gambaran tektonik secara umum, Bali merupakan daerah yang berpotensi tinggi terjadinyan gempa di masa mendatang. Usaha mitigasi bencana perlu dilakukan untuk meminimalisasi korban dan efek ikutannya. Karakteristik gempa yang terjadi perlu dianalisis lebih lanjut baik secara makro, mikro maupun statistik dari data-data yang ada, yang nantinya dapat dijadikan standar dalam penyusunan skenario mitigasi di daerah tersebut.
Berfasarkan catatan sejarah, daerah Bali dan sekitarnya dikenal sebagai daerah yang sangat rawan gempabumi. Tercatat bencana gempa yang terjadi di pesisir utara dan timur Bali seperti : Gempa Seririt (1976) menewaskan 559 orang, Gempa Culik (1979) yang menewaskan 25 orang dan terakhir Gempa Karangasem 2 Januari 2004 yang menyebabkan kerugian harta benda yang sangat besar. Secara tektonik, wilayah Bali bagian selatan merupakan bagian dari kerangka sistem tektonik Indonesia. Daerah ini termasuk dalam jalur gempa Mediteranian dan berada pada zone pertemuan lempeng tektonik. Pertemuan kedua lempeng ini bersifat konvergen dimana keduanya bertumbukan dan salah satunya yaitu lempeng Indo-Australia menyusup ke bawah lempeng Eurasia di mana Pulau Bali di atasnya.
1.2 Tujuan Berkaitan dengan gambaran diatas penulis mencoba membuat analisa perbandingan dari studi statistik untuk nilai peluang terjadinya gempabumi dengan distribusi poisson untuk daerah Bali bagian utara dan Bali bagian selatan. Dari kedua daerah tersebut, mana yang mempunyai nilai kemungkinan terjadinya gempa yang tinggi dan menunjukan daerah yang paling aktif untuk terjadinya gempa .
Gambar 2.1 Peta Seismisitas Bali dan Sekitarnya Tahun 2008
Selain kerawanan seismik akibat aktivitas benturan lempeng di samudera Hindia selatan Bali, kawasan Bali juga rawan gempa akibat adanya sebuah struktur tektonik patahan naik belakang busur kepulauan yang populer dikenal sebagai back arc thrust. Struktur ini terbentuk akibat tunjaman balik lempeng Eurasia terhadap lempeng Samudera IndoAustralia. [Daryono, 2006] Fenomena tumbukan busur benua (arccontinent collision) diduga sebagai pengendali mekanisme deformasi patahan naik ini. Back arc thrust membujur di laut utara Bali hingga laut Flores sejajar dengan busur kepulauan Bali dan Nusatenggara. Fenomena patahan naik belakang busur kepulauan ini cukup aktifnya dalam membangkitkan gempagempa tektonik di kawasan tersebut. [Daryono, 2004] .
bahwa busur kepulauan yang membentang dari Jawa, Bali, Lombok hingga kepulauan di NTT merupakan kawasan pulau vulkanik aktif yang diikuti proses geologi yang terus berkembang hingga saat ini. 2.2 Distribusi Poisson Menurut [R.P Soedarmo, 1978] bila diasumsikan bahwa peristiwa terjadinya gempa bumi sebagai suatu gejala yang bebas dari suatu gempa terhadap peristiwa gempa lainnya, maka dapat dibuktikan bahwa distribusi kemungkinannya (peristiwa) akan mengikuti distribusi poison yaitu : P(r,t) = (h.t)r.e-h.t r! ................................(2.1) Dimana : Nilai r merupakan frekuensi gempa pertahun dan nilai h merupakan frekuensi rata-rata dari peristiwa gempa bumi tersebut. Bila diambil t = 1 berarti distribusi kemungkinan tahunannya maka persamaan diatas menjadi : P = hr.e-h r! ............................................(2.2)
Gambar 2.2 Peta Seismisitas Gempa Terasa di Bali (Sumber Bawil III Denpasar)
Berdasarkan data gempa merusak maka daerah Bali-Nusa Tenggara sangat rawan dari ancaman bencana gempa bumi. Aktivitas gempa bumi yang kerap terjadi juga akan menjadi pemicu (trigger) aktifnya patahan-patahan lokal yang menjadikan semakin rumit dan kompleksnya seismisitas di kawasan BaliNusa Tenggara ini. Semua fenomena di atas, akan semakin meyakinkan kita
Jika kita susun data pada suatu tabel yang sesuai dengan urutan gempa bumi pertahun, maka distribusi yang sebenarnya (distribusi actual) pertahun dapat ditentukan serta dibandingkan dengan distribusi poison (teoritis). Untuk distribusi (distribusi actual) persamaan :
yang sebenarnya dapat dihitung dari
P = nr ∑nr ..............................................(2.3)
mendapatkan nilai poison dan kemungkinan terjadinya gempa bumi pada daerah penelitian.
dimana : nr : Jumlah terjadinya r gempa pertahun r : Frekuensi gempa pertahun 3. DATA DAN METODE 3.1 Data Data yang digunakan berasal dari katalog USGS dari tahun 1980-2008. Dari sumber data tersebut, maka dapat dihimpun gempa-gempa dengan magnitude M ≥ 5.0, h ≤ 100 km, untuk daerah penelitian dari 6º LS –10º LS dan 114º BT – 116º BT.
3. Pehitungan menggunakan rumus distribusi poison untuk setiap wilayahnya, setelah didapat lalu menentukan kemungkinan gempa dan dibandingkan hasilnya untuk setiap wilayahnya Lintang Selatan
0 6
6.5
7
7.5
8
8.5
-20
Kedalam an
-40
3.2 Metode Perhitungan distribusi poison dari kejadian gempabumi di Bali dilakukan dengan menggunakan rumus distribusi poison, dengan tahapan sebagai berikut : 1. Menghimpun seluruh data dari katalog USGS dari tahun 1980-2008. Pada koordinat 6º LS –10º LS dan 114º BT – 116º BT. Lintang Selatan
0 6
6.5
7
7.5
8
8.5
-20
Kedalaman
-40 -60 -80 -100 -120
Gambar 3.1 Penyebaran Hiposenter di Bali bagian utara
2. Menentukan daerah penelitian dengan cara membagi daerah secara geografis dalam 2 wilayah yaitu bali bagian utara dan selatan. Hal ini dilakukan agar lebih teliti sehingga
-60 -80 -100 -120
Gambar 3.2 Penyebaran Hiposenter di Bali bagian selatan
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data gempa bumi yang terkumpul dari tahun 1980 – 2008 dan pada daerah yang dibatasi oleh koordinat 6º LS –10º LS dan 114º BT – 116º BT. Berdasarkan letak geografis tesebut maka daerah penelitian dibagi dalam 2 wilayah yaitu : Bali bagian utara (8,5 - 6,0 LS,114 – 116 BT) dan selatan (8,5 - 10 LS,114 - 116 BT). Kedua wilayah tersebut dijadikan penelitian didasarkan pada karakteristik dari keadaan tektonik di masing-masing wilayah. Selanjutnya kedua wilayah tersebut dihitung harga poisonnya untuk mendapatkan kemungkinan gempa dan dibandingkan hasilnya dari distribusi aktualnya.
Tabel 4.1 Perhitungan distribusi poisson untuk Bali bagian utara r gempa per tahun 0 1 2 3 4
n
Pr
Pr
11 11 5 1 1 29
actual 0.379 0.379 0.172 0.034 0.034 1
% 100 100 45.45 9.09 9.09
Pr Poisson Teoritis 0.3808 0.3677 0.1775 0.0571 0.0138 0.996842
Pr % 100 96.55 46.61 15.54 3.62
terjadinya gempa per tahun. Hasil yang didapat dari perhitungan harga poison dan setelah digambarkan dalam bentuk grafik, diperoleh sebagai berikut, pada Bali bagian utara untuk pr% actual dan pr% poison = 100% berada pada posisi untuk harga r gempa/th = 0, dengan pr actual = 1 dan pr poison teoritis 0,996 ini dapat dikatakan kemungkinan terjadinya gempa dengan M ≥ 4.0 dan h ≤ 100 km terjadi 0 kali gempa/th di daerah Bali bagian utara.
120 100
r gempa per tahun 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
n
Pr
Pr
Pr Poisson
80
Pr (%)
Tabel 4.2 Perhitungan distribusi poisson untuk Bali bagian selatan
Actual
60
Poisson
40 20
Pr
0
4 5 4 6 3 3 1 2 0 0 0 1 29
actual 0.138 0.172 0.138 0.207 0.103 0.103 0.034 0.069 0.000 0.000 0.000 0.034 1
% 66.67 83.33 66.67 100.00 50.00 50.00 16.67 33.33 0.00 0.00 0.00 16.67
Teoritis 0.05 0.14 0.22 0.22 0.17 0.11 0.05 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.999912
% 20.76 63.70 97.75 100.00 76.72 47.09 24.09 10.80 4.05 1.38 0.42 0.12
0
1
2
3
4
5
r (gempa/tahun)
Gambar 4.1Distribusi gempa untuk Bali bagian utara
Sedangkan pada Bali bagian selatan untuk pr% actual dan pr% poison = 100% berada pada posisi untuk harga r gempa/th = 3, dengan pr actual = 1 dan pr poison teoritis 0,999 ini dapat dikatakan kemungkinan terjadinya gempa dengan M ≥ 4.0 dan h ≤ 100 km terjadi 3 kali gempa/th di daerah Bali bagian selatan. 110 100 90
4.2 Pembahasan
80
Hasil analisa yamg dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2 , merupakan aktifitas seismik dari masing-masing wilayah. Dalam grafik tersebut nilai distribusi teoritis (Poisson) dan distribusi sebenarnya (actual) untuk masing-masing wilayah penelitian digambarkan secara bersamaan, Pr (%) menyatakan harga distribusi kemungkinan dalam persen sedangkan r menyatakan jumlah
Pr (%)
70 60
Actual Poisson
50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
r (gempa/tahun)
Gambar 4.2Distribusi gempa untuk Bali bagian selatan
Pada wilayah bali bagian selatan memiliki harga r gempa/th tertinggi, hal ini menyatakan bahwa pada daerah tersebut memiliki distribusi yang sebenarnya (distribusi aktual) 100% terjadi 3 kali gempa/th. Sedangkan pada wilayah Bali bagian utara memiliki harga r gempa/th terkecil. Hal ini menyatakan bahwa daerah selatan memiliki tingkat keaktifan seismik yang cukup tinggi dibandingkan dengan Bali bagian utara. [Hapsoro, et al, 2006] Ternyata secara garis besar dapat ditemukan bahwa distribusi sebenarnya selalu lebih rendah dari distribusi teoritisnya yaitu disekitar harga maksimumnya dan sebagian pada kedua ujung kedua kurva yang mempunyai harga besar. [R.P Soedarmo, 1978] 5. PENUTUP Dari hasila analisa yang diperoleh, dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Daerah Bali bagian utara didapat harga r gempa/tahun = 0 dan Bali bagian selatan didapat harga r gempa/tahun = 3 2. Daerah Bali bagian selatan memiliki tingkat seismisitas yang cukup tinggi dikarenakan adanya pertemuan lempeng Indo-Australia dan Eurasia yang cukup aktif. . 3. Daerah Bali bagian utara, walaupun memiliki frekuensi gempa yang kecil tapi dilihat dari tektoniknya terdapat struktur tektonik patahan naik belakang busur kepulauan yang populer dikenal sebagai back arc thrust yang dapat menimbulkan gempa dangkal dengan magnitude yang besar.
4. Daerah Bali dan sekitarnya, secara umum memiliki tingkat keaktifan kegempaan yang culup tinggi sehingga perlu adanya persiapan (mitigasi) dalam penanggulangan resiko bencana yang mungkin ditimbulkan untuk dapat mengurangi korban jiwa dan harta. 6. DAFTAR PUSTAKA Basri, Chandra Andriyan., (2003). Analisa Peluang Terjadinya Gempa Berdasarkan Distribusi Poison, Akademi Meteorologi dan Geofisika, Jakarta Daryono, Bali Memang Rawan Gempa, Bali Pos, 8 Januari 2004. Daryono, Selat Bali Bukan Ancaman Gempa Dahsyat, Bali Pos, 18 Juli 2006 Gunawan, Taufik., et al. Analisis Statistik Keaktifan Gempabumi di Indonesia tahun 1900-1998, Bulletin Meteorologi dan Geofisika No.4, 1999. Nugroho, Hapsoro Agung. (2003). Perhitungan Tingkat Keretakan Struktur dan Periode Ulang Gempa bumi di Daerah Bali dan Sekitarnya Dengan Metode Likelihood, Akademi Meteorologi dan Geofisika, Jakarta Nugroho, Hapsoro Agung, et. al,. Analisa Perbandingan Tingkat Keretakan Struktur b-value Daerah bali Bagian Utara dan Selatan, Jurnal Meteorologi dan Geofisika Vol.7 No.1 Maret 2006 Soedarmo, R.P., Statistical Analysis of The Earthquake Occurence and Seismic Activity in Some of Indonesia Region, Seminar Berkala Meteorologi dan Geofisika, BMG, Jakarta, 1978.
