BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Fenomena non linear merupakan suatu fenomena umum yang terjadi di alam. Sebagai contoh fenomena non linear yang sering dijumpai di alam adalah turbulensi, gelombang air laut, transmisi listrik, nois, gempa bumi dan lain-lain. Selain itu, fenomena non linear juga dijumpai pada sekala eksperimen misalnya pada fenomena Soft-mode Turbulence (SMT) dan Rayleigh Bernard Convection (RBC). Berbicara mengenai gempa bumi, Indonesia berada pada jalur pertemuan tiga lempeng tektonik dunia, yaitu lempeng Indo-Australia di sebelah selatan, lempeng Pasifik di sebelah timur dan lempeng Eurasia di sebelah utara dimana sebagian besar wilayah Indonesia termasuk di dalamnya. Pada pergerakannya, lempeng Indo-Australia bergerak relatif ke arah utara, lepeng Pasifik bergerak relatif ke arah barat sedangkan lempeng Eurasia relatif diam. Akibat pergerakan ketiga lempeng tersebut ditambah dua lempeng mikro lainnya yaitu lempeng Filipina dan Carolina menyebabkan terjadinya gempa-gempa bumi di daerah batas pertemuan antar lempeng.
Gambar 1.1 Kondisi tektonik Indonesia dengan panah menunjukan arah pergerakan lempeng (Sumber: www.bmkg.go.id).
1
2
Selain itu akibat pergerakan lempeng-lempeng tersebut menimbulkan sesar regional yang selanjutnya mejadi pusat-pusat gempa. Hal ini menyebabkan Indonesia termasuk kedalam daerah cincin api (ring of fire) di mana ribuan gempa bisa terjadi setiap tahunnya. Akan tetapi tidak semua gempa-gempa tersebut dapat dirasakan oleh manusia. Sebagian besar gempa-gempa tersebut hanya terdeteksi oleh alat seismograph. Sedangkan gempa bumi yang dapat dirasakan oleh manusia ada sekitar 70-100 gempa bumi pertahun dan yang mengakibatkan kerusakan di permukaan ada sekitar 1-2 gempa bumi pertahun (sumber: BMKG). Banyaknya gempa bumi di Indonesia menyebabkan hampir semua wilayah Indonesia rawan akan terjadinya gempa bumi, kecuali wilayah Kalimantan yang cenderung lebih sedikit mengalami gempa bumi. Pada Gambar 1.2 terlihat bahwa hampir seluruh wilayah indonesia (kecuali Kalimantan) dipenuhi titik-titik yang berwarna merah, kuning dan hijau yang menandakan wilayah tersebut pernah mengalami gempa bumi.
Gambar 1.2 Peta kegempaan di Indonesia periode 1973-2010 (Sumber: www.bmkg.go.id). Salah satu informasi penting terkait dengan gempa bumi adalah tentang penjalaran gelombang gempa bumi yang lebih umum disebut sebagai gelombang
3
seismik. Oleh sebab itu mempelajari gelombang seismik merupakan hal yang sangat penting untuk dilakukan. Salah satu sifat penting dari gelombang seismik adalah adanya gelombang yang bersifat sebagai moda fundamental (fundamental mode) dan ada gelombang yang memiliki bilangan gelombang yang lebih tinggi (higher mode). Untuk selanjutnya, akan sangat membantu apabila ada suatu fenomena yang bisa diwujudkan dalam skala laboratorium baik secara komputasional maupun secara eksperimental yang bisa mewakili fenomena gelombang seismik sehingga bisa mempelajari gelombang seismik secara lebih terperinci. Dengan adanya hal tersebut, diharapkan bisa dilakukan pengujian terhadap fenomena alam tersebut secara lebih mendalam dengan variasi parameter kontrol secara bebas dan terukur. Oleh sebab itu, sifat penting dari gelombang seismik tersebut harus dimiliki oleh model yang diajukan untuk memodelkan penjalaran gelombang seismik. Salah satu persamaan yang bisa digunakan untuk memodelkan penjalaran gelombang seismik adalah persamaan yang diungkapkan oleh Nikolaevskiy pada tahun 1989 yang menjelaskan penjalaran gelombang seismik dalam medium viskoelastik. Pada persamaan Nikolaveskiy terjadi interaksi secara tak linear antara mode Nambu-Goldstone (fundamental mode) dengan mode tak stabil (higher mode). Hidaka (2006) melaporkan sutu fenomena konveksi pada kristal cair yang disebut Soft-mode Turbulence (SMT). SMT terjadi akibat adanya interaksi secara tak linear antara mode kebebasan berotasi dari molekul kristal cair (fundamental mode) dengan mode konveksi elektrik (higher mode) menghasilkan spatiotemperal chaos. Dengan adanya sifat ini, maka bisa dihipotesakan bahwa fenomena SMT dan persamaan Nikolaevskiy bisa dipakai sebagai model untuk gelomban seismik baik secara komputasional maupun secara eksperimen. Pada penelitian ini akan dicoba menerapkan suatu analisis yaitu analisis autokorelasi terhadap ketiga fenomena tersebut. Penelitian ini diharapkan bisa menunjukan adanya kemungkinan untuk memodelkan fenomena SMT dan gelombang seismik dengan persamaan Nikolaevskiy.
4
1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan permasalahan pada penelitian tesis ini dirinci sebagai berikut: a.
Bagaimana
menganalisis
penyelesaian
persaman
Nikolaevskiy
menggunakan analisis autokorelasi? b.
Bagaimana menganalisis data Soft-mode turbulence (SMT) menggunakan analisis autokorelasi?
c.
Bagaimana menganalisis data gelombang gempa bumi menggunakan analisis autokorelasi?
d.
Apakah ada kemungkinan untuk memodelkan fenomena Soft-mode turbulence (SMT) dan gelombang seismik menggunakan persamaan Nikolaevskiy, jika dilihat dari parameter-parameter yang didapat dari hasil analisis autokorelasi?
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian tesis ini, yaitu: a.
Menganalisis penyelesaian persaman Nikolaevskiy menggunakan analisis autokorelasi.
b.
Menganalisis data Soft-mode turbulence (SMT) menggunakan analisis autokorelasi.
c.
Menganalisis data gelombang gempa bumi menggunakan analisis autokorelasi.
d.
Mencari kemungkinan untuk memodelkan fenomena Soft-mode turbulence (SMT) dan gelombang seismik menggunakan persamaan Nikolaevskiy, jika dilihat dari parameter-parameter yang didapat dari hasil analisis autokorelasi.
1.4 Batasan Masalah Pada penelitian ini, permasalahan dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
5
a.
Data Soft-mode Turbulence (SMT) yang dipakai merupakan data sekunder dengan parameter kontrol ε ≤ 3 , dengan parameter kontrol didefinisikan:
ε = b.
(V
2
− Vc2 ) Vc2 .
Event gempa bumi diambil dari situs www.webdc.eu dengan daerah lokasi gempa bumi, yaitu: Lintang: 7.9 LS s/d 8.4 LS dan Bujur: 107.0 BT s/d 107.5 BT.
c.
Data sinyal gempa bumi yang digunakan merupakan sinyal gempa BHZ (Broadband Horizontal Vertikal) yang terekam pada stasiun Wanagama, Indonesia tahun 2009.
d.
Persamaan Nikolaevskiy yang digunakan hanya terbatas pada persamaan Nikolaevskiy 1 dimensi.
e.
Analisis yang digunakan adalah analisis autokorelasi.
1.5 Manfaat Penelitian Dengan adanya penelitian ini, penulis dapat mengembangkan ilmu pengetahuan khususnya pada bidang fisika teoritik, komputasi dan geofisika. Melalui penelitian ini pula, diharapkan bisa memberi sudut pandang baru dalam memahami pola-pola gempa bumi yang ada di Indonesia sehingga dapat memperkaya wawasan khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca penelitian ini.
1.6 Sistematika Penulisan Pada BAB I Pendahuluan, akan dikemukakan mengenai latar belakang permasalahan yang menjadi dasar penelitian yang akan dilakukan dalam rangka menyusun tesis ini. Dari latar belakang dapat dirumuskan permasalahan yang akan dihadapi sebagai batasan dari penelitian yang akan dikerjakan. Dari sana dirumuskan tujuan yang ingin dicapai dari penelitian yang dilakukan. Kemudian dijelaskan juga manfaat dari penelitian serta sistematika penulisan skripsi. Pada BAB II akan dikemukakan mengenai tinjauan pustaka yang merupakan penelitian-penelitian yang sudah dilakukan. Pada bagian ini akan dikemukakan mengenai penelitian tentang persamaan Nikolaevskiy yang
6
merupakan persamaan matematik yang dipakai model dalam penelitian ini yang menunjang pada penelitian tesis yang akan dilakukan. Selain itu, akan dikemukakan juga penelitian-penelitian yang sudah dilakukan mengenai Softmode Turbulence (SMT) dan mengenai gelompang seismik pada gempa bumi. Pada BAB III akan dikemukakan dasar teori yang berisi mengenai penjelasan tentang gempa bumi secara umum serta penjelasan mengenai Softmode Turbulence (SMT). Kemudian pada bagian ini juga dijelaskan mengenai persamaan Nikolaevskiy serta mengenai analisis Autokorelasi. Pada BAB IV akan dikemukakan mengenai metodologi penelitian yang berisi mengenai uraian secara rinci mengenai urutan prosedur penelitian, peta lokasi gempa bumi yang digunakan, perangkat yang digunakan serta mengenai uraian tentang cara yang digunakan untuk menganalisis data. Pada BAB V akan ditampilkan mengenai hasil analisis data pada penelitian ini. Dari hasil analisis data tersebut akan dikemukakan mengenai interpretasi untuk memperjelas hasil yang didapat. Pada BAB VI akan dikemukakan mengenai kesimpulan yang diperoleh dari penelitian Tesis yang dilakukan serta akan dikemukakan pula mengenai saran-saran yang perlu dilakukan untuk penelitian selanjutnya.
