analisis spektral dan waveform cross correlation vulkanik

8
Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur Pada Letusan Tahun 2016 Meidi Arisalwadi 1)* , Sukir Maryanto 2) , Hetty Triastuty 3) 1) Program Studi Magister Ilmu Fisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya 2) Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya 3) Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Badan Geologi, Bandung Diterima 23 Januari 2017, direvisi 30 April 2017 ABSTRAK Gunungapi Bromo merupakan salah satu dari serangkaian gunungapi aktif di Indonesia yang terletak di dalam kaldera Tengger, Kabupaten Probolinggo, Jawa Timur. Gunungapi Bromo mengalami peningkatan aktivitas vulkanik pada akhir tahun 2015 sampai awal tahun 2016. Penelitian dilakukan untuk menentukan karakteristik tremor vulkanik. Metode yang digunakan untuk menentukan karakteristik dari tremor vulkanik adalah analisis spektral dan analisis waveform cross correlation. Analisis spektrogram didapatkan nilai frekuensi 1-8 Hz untuk tremor vulkanik Gunungapi Bromo. Hasil analisis spektral tremor vulkanik Gunungapi Bromo dapat dilihat berdasarkan nilai puncak-puncak frekuensi yang tidak beraturan yang berarti tremornya tipe spasmodik. Berdasarkan Pola puncak-puncak dari analisis spektral tremor yang menggunakan 3 stasiun memiliki pola yang sama dan analisis waveform cross correlation tremor vulkanik Gunungapi Bromo diindikasikan berasal dari sumber mekanisme yang sama karena didapatkan nilai koefiesien cross correlaton cukup baik yang berkisar diantara 0,6-0,8. Kata Kunci: seismik, tremor, spektral, spektrogram, waveform cross correlation ABSTRACT Bromo volcano is one of a series of active volcanoes in Indonesia, located on the Tengger caldera, Probolinggo, East Java. Bromo volcano has increased volcanic activity in the end 2015 until early 2016. The research was conducted to determine the characteristics of volcanic tremors. The methods used to determine the characteristics of volcanic tremors are spectral analysis and cross-correlation waveform analysis. Spectrogram analysis obtained frequency value 1-8 Hz for volcanic tremor of Bromo Volcano. From the results of spectral analysis volcanic tremor, it’s can be seen the value of the frequency peaks irregular means the type of spasmodic tremor. Based on the pattern of the peaks of the tremor spectral analysis using 3 stations having the same pattern and the analysis of cross-correlation waveform volcanic tremor of Bromo volcano was indicated from the same source mechanism because the correlation coefficient value is good that ranged about 0.6 0.8. Keywords: seismic, tremor, spectral, spectrogram, waveform cross correlation PENDAHULUAN Gunungapi Bromo terletak pada 7°55’30” LS dan 112°37’00” BT dengan tinggi puncaknya 2329 m dari permukaan laut (dpl). Posisinya berada di wilayah Kabupaten Probolinggo, Provinsi Jawa Timur. Gunungapi Bromo mengalami peningkatan aktivitas vulkanik, seperti yang diketahui pada akhir tahun 2015 sampai awal tahun 2016. Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di Pos PGA Bromo, tremor vulkanik Gunungapi Bromo secara perlahan energinya mulai meningkat ditandai dengan membesarnya amplitudo tremor vulkanik, sehingga pada 4 Desember 2015 statusnya dinaikkan dari Level II (Waspada) menjadi Level III (Siaga) [1]. Pemantuan dan monitoring gunungapi NATURAL B, Vol. 4, No. 1, April 2017 --------------------- *Corresponding author: E-mail: [email protected]

Upload: others

Post on 30-Nov-2021

12 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

57

Pengembangan Teknik Analisis Pola Difraksi Multifasa dengan Metode Rietveld Refinement: Studi

Kasus Lapis Tipis PZT

Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor

Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur Pada Letusan Tahun

2016

Meidi Arisalwadi1)*, Sukir Maryanto2), Hetty Triastuty3)

1) Program Studi Magister Ilmu Fisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya

2) Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya 3) Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Badan Geologi, Bandung

Diterima 23 Januari 2017, direvisi 30 April 2017

ABSTRAK

Gunungapi Bromo merupakan salah satu dari serangkaian gunungapi aktif di Indonesia yang

terletak di dalam kaldera Tengger, Kabupaten Probolinggo, Jawa Timur. Gunungapi Bromo mengalami

peningkatan aktivitas vulkanik pada akhir tahun 2015 sampai awal tahun 2016. Penelitian dilakukan untuk

menentukan karakteristik tremor vulkanik. Metode yang digunakan untuk menentukan karakteristik dari

tremor vulkanik adalah analisis spektral dan analisis waveform cross correlation. Analisis spektrogram

didapatkan nilai frekuensi 1-8 Hz untuk tremor vulkanik Gunungapi Bromo. Hasil analisis spektral tremor

vulkanik Gunungapi Bromo dapat dilihat berdasarkan nilai puncak-puncak frekuensi yang tidak

beraturan yang berarti tremornya tipe spasmodik. Berdasarkan Pola puncak-puncak dari analisis spektral

tremor yang menggunakan 3 stasiun memiliki pola yang sama dan analisis waveform cross correlation

tremor vulkanik Gunungapi Bromo diindikasikan berasal dari sumber mekanisme yang sama karena

didapatkan nilai koefiesien cross correlaton cukup baik yang berkisar diantara 0,6-0,8.

Kata Kunci: seismik, tremor, spektral, spektrogram, waveform cross correlation

ABSTRACT

Bromo volcano is one of a series of active volcanoes in Indonesia, located on the Tengger caldera,

Probolinggo, East Java. Bromo volcano has increased volcanic activity in the end 2015 until early 2016. The

research was conducted to determine the characteristics of volcanic tremors. The methods used to

determine the characteristics of volcanic tremors are spectral analysis and cross-correlation waveform

analysis. Spectrogram analysis obtained frequency value 1-8 Hz for volcanic tremor of Bromo Volcano.

From the results of spectral analysis volcanic tremor, it’s can be seen the value of the frequency peaks

irregular means the type of spasmodic tremor. Based on the pattern of the peaks of the tremor spectral

analysis using 3 stations having the same pattern and the analysis of cross-correlation waveform volcanic

tremor of Bromo volcano was indicated from the same source mechanism because the correlation coefficient

value is good that ranged about 0.6 – 0.8.

Keywords: seismic, tremor, spectral, spectrogram, waveform cross correlation

PENDAHULUAN

Gunungapi Bromo terletak pada 7°55’30”

LS dan 112°37’00” BT dengan tinggi

puncaknya 2329 m dari permukaan laut (dpl).

Posisinya berada di wilayah Kabupaten

Probolinggo, Provinsi Jawa Timur. Gunungapi

Bromo mengalami peningkatan aktivitas

vulkanik, seperti yang diketahui pada akhir

tahun 2015 sampai awal tahun 2016.

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di Pos

PGA Bromo, tremor vulkanik Gunungapi

Bromo secara perlahan energinya mulai

meningkat ditandai dengan membesarnya

amplitudo tremor vulkanik, sehingga pada 4

Desember 2015 statusnya dinaikkan dari Level

II (Waspada) menjadi Level III (Siaga) [1].

Pemantuan dan monitoring gunungapi

NATURAL B, Vol. 4, No. 1, April 2017

---------------------

*Corresponding author:

E-mail: [email protected]

Page 2: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

58

Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur

Pada Letusan Tahun 2016

dapat menggunakan metode geofisika. Metode

seismik saat ini merupakan metode geofisika

utama dalam pemantauan dan monitoring

gunungapi, dimana pengamatan yang dapat

dilakukan secara kontinyu. Dalam pengamatan

gunungapi hal yang perlu diketahui adalah

karakteriktik gempa vulkanik. Gempa vulkanik

merupakan gempa yang dihasilkan dari

aktivitas gunungapi yang tercatat oleh

seismogram. Gempa vulkanik terbagi menjadi 4

tipe, yaitu gempa vulkanik A, gempa vulkanik

B, gempa tremor, dan gempa letusan [2,3]. Pada

Gunungapi Bromo aktivitas vulkanik di

dominasi oleh gempa tremor vulkanik.

Penelitian ini dilakukan untuk menentukan

karakteristik dari tremor vulkanik Gunungapi

Bromo. Tremor vulkanik merupakan aktivitas

vulkanik yang menandakan awal dari

pergerakan magma dan menjadi salah satu

penanda akan terjadinya letusan [2].

Metode yang digunakan untuk menentukan

karakteristik dari tremor vulkanik dengan

menganalisis waveform dan spektralnya seperti

yang pernah dilakukan di Gunungapi Semeru

dengan menganalisis spektral tremor harmonik

dan menentukan frekuensi tremor Gunungapi

Semeru [4,5]. Metode untuk mengetahui sinyal

tremor berasal dari sumber yang sama bisa

dilakukan dengan menganalisis waveform cross

correlation. Metode ini pernah dilakukan di

Gunungapi Augustine dan Redoubt untuk

mengetahui perulangan sinyal seismik

berdasarkan kemiripan dari bentuk gelombang,

dan untuk mengetahui bentuk gelombang tremor

maupun swarm setiap fase aktivitas gunung-

gunung tersebut memiliki kemiripan [6,7].

Kemiripan antara suatu sinyal dengan sinyal

lainnya dapat mengindikasikan bahwa sinyal

tersebut berasal dari lokasi sumber dan

mekanisme yang sama.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya, analisis tremor vulkanik di

Gunungapi Bromo perlu dilakukan untuk

mengetahui karakteristik dan mekanisme

sumbernya. Karakterisasi tremor vulkanik

dilakukan berdasarkan frekuensinya dan

kemiripan sinyal berdasarkan waveform dari ada

tremor yang terekam pada seismometer. Sehingga

dalam penelitian ini akan dilakukan analisis

spektral dan analisis waveform cross correlation.

METODE PENELITIAN

Seleksi Data. Data penelitian yang

digunakan adalah data sekunder rekaman

seismik Gunungapi Bromo pada bulan Februari

2017. Data rekaman seismik tersebut

didapatkan dari 3 (tiga) buah stasiun temporer

Broadband yaitu stasiun Batok (BTK), stasiun

Kursi (KUR) dan stasiun Pos (POS). Seperti

dapat dilihat Gambar 1 kontur posisi stasiun.

Gambar 1. Posisi stasiun seismometer Gunungapi Bromo

Page 3: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

59

Pengembangan Teknik Analisis Pola Difraksi Multifasa dengan Metode Rietveld Refinement: Studi

Kasus Lapis Tipis PZT

Gambar 2. Contoh data seismogram Gunungapi Bromo pada stasiun BTK yang terekam di 3 komponen.

Data hasil rekaman seismik pada setiap

stasiun berupa rekaman digital yang dilakukan

secara terus menerus selama 24 jam (Gambar

2). Data ini kemudian dibagi menjadi 48 bagian,

setiap bagian merupakan data yang direkam

selama 30 menit. Seismometer yang digunakan

untuk merekam data adalah seismometer tipe

GURALPH CMG-40T dengan sensitivitas 2 x

400 V/m/s. Dilakukan pemelihan data (event

tremor), pada proses ini pemilihan event tremor

dilakukan dengan menggunakan software

Geopsy 2.10. Software ini dapat memotong

event tremor sesuai dengan waktu kejadiannya

[8].

Analisis Waveform dan Spektral. Analisis

waveform merupakan analisis yang dilakukan

dengan melihat pola sinyal gelombang yang

terbentuk. Analisis ini dapat membedakan jenis

event gempa yang terjadi secara visual. Analisis

spektral merupakan analisis yang dilakukan

untuk mengetahui frekuensi dominan suatu

event gempa. Dalam analisis ini diterapkan

transformasi Fourier untuk mengubah dari

domain waktu ke domain frekuensi.

Transformasi Fourier merupakan metode untuk

menentukan kandungan frekuensi dari sebuah

sinyal. Hasil dari transformasi Fourier adalah

distribusi densitas spektral yang mencirikan

amplitudo dan fase dari beragam frekuensi yang

menyusun sinyal. Transformasi Fourier dapat

dituliskan oleh persamaan (1) dan (2)[9]

dtethfH ftj 2 (1)

dfefHth ftj 2

(2)

dimana,

H(f) = fungsi dalam kawasan frekuensi

h(t) = fungsi dalam kawasan waktu

t = waktu (detik)

f = frekeunsi (Hz)

Pada analisis spektral ini menggunakan

seluruh bentuk sinyal sehingga jika terjadi

kesalahan informasi akan mudah dihindari

dengan pengukuran titik- titik dalam domain

waktu. Terdapat dua cara dalam estimasi

spektral dapat dilakukan yaitu estimasi secara

langsung dan tidak langsung. Estimasi secara

langsung diterapkan dengan transformasi secara

langsung pada data mentah untuk mendapatkan

estimasi spektralnya dengan mengaplikasikan

FFT (Fast Fourier Transfrom). Sedangkan cara

tidak langsung dapat dilakukan dengan cara

periodogram rata-rata [10].

Analisis spektral diterapkan pada data di

domain waktu yang dipilih. Dari analisis

spektral ini dapat ditentukan kandungan

frekuensi tremor beserta estimasi besarnya daya

dari setiap frekuensi yang bersangkutan. Nilai

frekuensi dominan yang diperoleh dari analisis

spektrum, digunakan untuk menentukan sumber

tremor serta frekuensi dominan dari sumber itu

terhadap data tremor yang dihasilkan relatif

sama antara satu dengan lainnya. Untuk

memastikan apakah data yang terekam berasal

dari sumber atau mekanisme sumber yang

sama, maka pola spektrum dibandingkan

dengan pola spektrum data dari stasiun lain.

Page 4: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

60

Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur

Pada Letusan Tahun 2016

Pada penelitian ini analisis spektral digunakan

program Matlab GUI Seismo_Volcanalysis

yang dibuat oleh Philippe Lesage dan

dikembangkan oleh PVMBG. Dengan program

ini dapat dilakukan penentuan spektrogram dan

spektrum frekuensi dari event yang sudah

diseleksi [8]. Diagram alir dapat dilihat pada

Gambar 3.

Gambar 3. Diagram untuk analisis spektral

Analisis waveform cross correlation tremor

Gunungapi Bromo. Data yang digunakan

dipilih berdasarkan analisis spektral dan bentuk

gelombang (waveform) selanjutnya dilakukan

waveform cross correlation dari masing-masing

data tersebut. Tahap waveform cross

correlation ini dilakukan menggunakan

Toolbox “GISMO” (toolbox correlation

waveform for MATLAB) [11]. Pada penelitian

ini, sinyal tremor yang dianalisis dipotong

terlebih dahulu dengan sekitar 30 sekon untuk

mendapatkan event tremornya. Kemudian

ditentukan tingkat kemiripan antar sinyal dan

diplot dalam bentuk matriks yang menampilkan

koefisien korelasi antar setiap event yang

dianalisis. Waveform cross corroletaion

menerapkan metode pengukuran secara statistik

yang membandingkan bentuk gelombang dari

dua sinyal sebagai fungsi dari pergeseran

waktu. Adapun persamaan waveform cross

corroletaion dari 2 fungsi kontinyu f dan g [12].

tgf ≝ f g t d

(4)

Sedangkan untuk fungsi diskritnya,

Waveform cross corroletaion dapat dituliskan

seperti dibawah ini

ngf ≝ f m g n m

(5)

Berdasarkan hasil analisis dari metode ini,

metode waveform cross correlation digunakan

untuk mengukur kemiripan dua sinyal sebagai

fungsi dari time-lag dengan mengidentifikasi

nilai korelasi maksimum dan waktu relatif dari

setiap pasangan gelombang yang dianalisis

[13].

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Waveform dan Spektral. Analisis

waveform dilakukan dengan melihat bentuk

atau pola sinyal gelombang dari gempa

vulkanik secara visual. Hal ini berdasarkan

dengan karakteristik yang sudah di tentukan

atau berdasarkan karakteristik tremor vulkanik

dari Minakami (1974) [2,3]. Dalam penelitian

ini dilakukan pemilihan event tremor vulkanik

(Gambar 4a). Event tremor seperti yang tampak

pada Gambar 4a dipilih karena event tremor

yang berlangsung secara kontinyu. Sehingga

dari hasil pemilihan event tersebut tidak dapat

dihitung jumlah event yang terjadi tetapi dapat

dihitung kejadian berdasarkan perubahan

amplitudo secara tiba-tiba.

Analisis data dari waveform tremor tersebut

yang dilakukan yaitu mengubah domain waktu

ke domain frekuensi dengan proses FFT. Proses

ini digunakan untuk mengetahui informasi

mengenai frekuensi yang terkandung dalam

sebuah sinyal. Sebelum dilakukan FFT terhadap

sinyal tremor yang terpilih dilakukan filter

dengan bandpass 1-10 Hz. Frekuensi tremor

berada pada range frekuensi tersebut, hal ini

pernah dilakukannya pada analisis spektral pada

Gunungapi Bromo untuk melihat karakteristik

tremornya [14]. Tujuannya difilter dan

dilakukan FFT adalah untuk meminimalis atau

menghindari keikutsertaan derau (noise) dalam

analisis frekuensi. Sinyal-sinyal derau tersebut

antara lain sinyal gempa-gempa tektonik, sinyal-

sinyal volkano-tektonik, sinyal oleh gempa-

gempa letusan dan sinyal lain yang bukan tremor.

Page 5: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

61

Pengembangan Teknik Analisis Pola Difraksi Multifasa dengan Metode Rietveld Refinement: Studi

Kasus Lapis Tipis PZT

Nilai frekuensi merupakan salah satu karakteristik

dari tremor vulkanik. Sinyal tremor yang terpilih

kemudian dianalisis untuk diperoleh kandungan

spektralnya menggunakan program Matlab GUI

Seismo_Volcanalysis. Program ini menganalisis

sinyal dengan metode periodogram dan STFT

(Short Time Fourier Transform) [8]. Berdasarkan

Gambar 4, tampak pada salah satu data tremor 09

Februari 2016 jam 20.00 dianalisis spektral. Hasil

dari analisis tersebut berupa spektrogram

(Gambar 4b) dan periodogram spektrum

frekuensinya (Gambar 4c).

Hasil analisis spektrogram ditentukan untuk

melihat power spectrum sinyal tremor dalam fungsi

waktu dan frekuensi. Sedangkan, Analisis

periodogram rata-rata dilakukan untuk mengamati

spektrum frekuensinya (Gambar 4c). Tampak pada

hasil spektrogram kandungan frekuensi sinyal

tremor tersebut berada range 1-8 Hz yang

ditunjukan dengan skala bernilai tinggi (warna

merah). Tampilan spektrogram dengan warna

merah diartikan sebagai frekuensi yang memiliki

amplitudo spektrum maksimum. Sementara,

spektrum frekuensinya (Gambar 4c) tampak

puncak frekuensinya sulit untuk ditentukan dan

tidak adanya perulangan puncak secara periodik

dan nilai frekuensi dominannya sekitar 5 Hz maka

tremor Gunungapi Bromo dapat dikategorikan

tremor non-harmonik (spasmodik) [8]. Tremor

spasmodik yaitu tremor yang tidak memiliki

keraturan puncak frekuensi dan tidak adanya

perulangan puncak secara periodik.

Gambar 4. (a) Waveform event tremor yang terekam di stasiun BTK pukul 20:00 dan hasil analisis spektral berupa (b)

spektrogram dan (c) periodogram spektrum frekuensi.

Penentuan untuk mengetahui event tremor

vulkanik yang berasal dari sumber yang sama

maka perlu dilakukan analisis spektral pada 3

stasiun. Pada Gambar 5 dapat dilihat grafik

spektral yang berasal dari 3 stasiun (POS, KUR,

dan BTK) pada komponen Z (vertikal). Garis

merah putus-putus yang tampak pada Gambar 5

memperlihatkan puncak-puncak frekuensi pada

3 stasiun memiliki pola yang sama, hal ini yang

menggambarkan bahwa event berasal dari

sumber yang sama. Namun frekuensi dominan

pada tiap stasiun tidak sama. Stasiun BTK dan

KUR mempunyai frekuensi lebih tinggi dari

pada POS berkisar antara 5-6 Hz. Hal tersebut

disebabkan oleh medium penjalarannya.

Analisis spektrum tremor adalah untuk

memprediksi pola dinamika sumber sinyal. Satu

nilai frekuensi yang dominan akan mewakili

satu sumber di dalam tubuh gunungapi. Sinyal

bisa berasal dari kantong magma, dapur magma

maupun sinyal yang berasal dari pergerakan

fluida di dalam pipa magma [8].

Page 6: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

62

Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur

Pada Letusan Tahun 2016

Gambar 5. Puncak-puncak frekuensi dari salah satu

sinyal tremor vulkanik Gunungapi Bromo

yang terekam pada tanggal 11 Februari 2016

di 3 stasuan seismometer (BTK, KUR, dan

POS)

Analisis Waveform Cross Correlation

Tremor Gunungapi Bromo. Metode

waveform crosss correlation digunakan untuk

mengetahui korelasi antar sinyal tremor yang

terekam. Analisis ini dilakukan menggunakan

data dari stasiun Batok (BTK) dikarenakan

stasiun ini merupakan stasiun terdekat dari

kawah Gunungapi Bromo dimana sinyal yang

terekam lebih bagus. Hasil dari analisis dengan

metode waveform cross correlation ini yaitu

koefisien korelasi yang merepresentasikan

kemiripan antar sinyal gelombang yang

dianalisis dengan skala 0 hingga 1 seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 6 [11]. Sumbu x pada

grafik Gambar 6 merupakan nomor kejadian

(event number), sumbu y adalah waktu dan

indikator warna merupakan nilai korelasi

bentuk gelombang. Sumbu x dan sumbu y

sebenarnya mengindikasikan waktu terjadinya

tremor. Namun, untuk memudahkan

pembacaan, sumbu x diubah namanya menjadi

nomor kejadian dengan data yang di olah 200

sinyal. Berdasarkan Gambar 6 didapatkan nilai

koefisien korelasi cukup bagus berkisar 0,5-0,8

[7]. Jika dianalisis dari tampilan matriks

tersebut maka dapat dilihat bahwa ada beberapa

perbedaan tremor yang terjadi di Gunungapi

Bromo pada periode bulan Februari 2016 (data

yang dianalisis) yang ditunjukkan oleh garis

merah putus-putus.

Sinyal tremor peridoe 9 - 10 Februari 2016

berada di kelompok yang sama dengan nilai

koefisien korelasi berkisar 0,6-0,8 (Gambar 6).

Sinyal tremor yang terekam di BTK cukup

tinggi berdasarkan pengamatan data digital atau

waveformnya. Frekuensi dominan sinyal tremor

yang terjadi pada tanggal periode 9 Februari

2016 dan 10 Februari 2016 berada pada kisaran

5,5 Hz. Sinyal tremor pada tanggal 11 Februari

2016 berdasarkan Gambar 6 di atas berada

dalam satu kelompok tersendiri dengan nilai

koefisien korelasi berkisar 0,5-0,7. Pada tanggal

ini, sinyal tremor berubah ubah tidak menerus

dengan frekuensi dominan sekitar 6 Hz.

Gambar 6. Matriks koefisien korelasi data tremor Gunungapi periode 09 - 10 Februari 2016

Page 7: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

63

Pengembangan Teknik Analisis Pola Difraksi Multifasa dengan Metode Rietveld Refinement: Studi

Kasus Lapis Tipis PZT

Berdasarkan bentuk gelombang dan bentuk

spektrum tremor vulkanik Gunungapi Bromo

termasuk tremor non harmonik (spasmodik)

seperti yang telah diklasifikan oleh Minakami

[2,3], karena tidak adannya perulangan puncak

secara periodik. Secara keseluruhan tremor

Gunungapi Bromo merupakan gabungan tremor

non-harmonik (awal) dan harmonik (akhir) atau

sebaliknya. Beberapa peneliti menyebut tremor

tersebut dengan istilah quasi-harmonic tremor.

Dalam penelitian yang dilakukan tremor

harmonik mempunyai ciri adanya perulangan

puncak secara periodik pada puncak

spektrumnya [15]. Pada penelitian ini tremor

Gunungapi Bromo dikarakterisasi menjadi dua

tipe tremor yaitu tremor yang terjadi terus

menurus dengan amplitudo yang tinggi

mempunyai frekuensi dominan sekitar 5 Hz dan

tremor yang berasosiasi dengan letusan atau

letupan mempunyai frekuensi dominan sekitar

4,5 Hz. Perubahan secara temporal dari

frekuensi tremor vulkanik berkaitan dengan

perubahan parameter fisis yang mengontrol

sumber tremor vulkanik, dalam beberapa

penelitian nilai frekuensi berkaitan dengan

geometri saluran conduit [16]. Berdasarkan

hasil waveform cross correlation dapat

diketahui bahwa perbedaan kelompok tremor

yang terjadi di Gunungapi Bromo ini

dipengaruhi oleh bentuk sinyal yang terekam

pada stasiun dan frekuensi dari tremor tersebut.

Dari nilai koefisien korelasi yang diperoleh

menunjukkan bahwa secara keseluruhan setiap

tremor yang terjadi di Gunungapi Bromo

memiliki korelasi satu sama lain dengan nilai

lebih dari 0,5 yang berarti bahwa tremor yang

terjadi merupakan rentetan tremor yang berasal

dari sumber yang sama [5].

KESIMPULAN

Berdasarkan yang telah dilakukan dengan

menggunakan data pada bulan Februari 2016

maka didapatkan beberapa kesimpulan antara

lain karakteristik tremor Gunungapi Bromo

mempunyai kandungan frekuensi dominan

berkisar 5 Hz dan kandungan frekuensi

berdasarkan spectrogram berada pada range 1-

8 Hz. Tremor dianalisis menggunakan metode

waveform cross correlation didapatkan hasil

korelasi yang cukup baik dengan nilai korelasi

0,6-0,8. Dengan nilai koefisien korelasi paling

tinggi 0,8 pada hari 9 dan 10 Februari 2016.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis sangat berterimakasih pada seluruh

pihak yang terlibat dalam penelitian ini,

khususnya Laboratorium Geofisika, Jurusan

Fisika Universitas Brawijaya, rekan-rekan

kelompok riset BRAVO ENERGEOBHAS dan

Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana

Geologi.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Triastuty, H., Mulyana, I., Kuswandarto,

H., F., A.S.N., Andrian, W. and Prasodjo,

E. (2016) Erupsi Bromo Desember 2015 –

Februari 2016. GEOMAGZ (Majalah

Geologi Populer), Bandung.

[2] Zobin, V.M. (2012) Summary for

Policymakers. In: Intergovernmental

Panel on Climate Change, editor. Climate

Change 2013 - The Physical Science

Basis, second edi. Cambridge University

Press, Cambridge. p. 1–30.

https://doi.org/10.1017/CBO9781107415

324.004

[3] Minakami, T. (1974) Seismology of

volcanoes in Japan. Dev Solid Earth

Geophys, 6, 1–27.

[4] Schlindwein, V., Wassermann, J. and

Scherbaum, F. (1995) Spectral analysis of

harmonic tremor signals at Mt. Semeru

Volcano, Indonesia. Geophysical

Research Letters, 22, 1685–8.

https://doi.org/10.1029/95GL01433

[5] Konstantinou, K.I. and Schlindwein, V.

(2003) Nature, wavefield properties and

source mechanism of volcanic tremor: a

review. Journal of Volcanology and

Geothermal Research, 119, 161–87.

https://doi.org/10.1016/S0377-

0273(02)00311-6

[6] Buurman, H. and West, M.E. (2010) Seismic

precursors to volcanic explosions during the

2006 eruption of Augustine Volcano

[Internet]. Power, J.A., Coombs., M.L.,

Freymueller, J.T.,eds., 2006 Erupt. Augustine

Volcano, Alaska U.S.G.S Prof. Pap. 1769.

[7] Buurman, H., West, M.E. and Thompson, G.

(2013) The seismicity of the 2009 Redoubt

Page 8: Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Vulkanik

64

Analisis Spektral dan Waveform Cross Correlation Tremor Vulkanik Gunungapi Bromo Jawa Timur

Pada Letusan Tahun 2016

eruption. Journal of Volcanology and

Geothermal Research, Elsevier B.V. 259,

16–30.

https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2012.04.

024

[8] Lumbanraja, W. and Brotopuspito, K.S.

(2015) Identifikasi Dinamika Magma

Berdasarkan Analisis Tremor Vulkanik di

Gunungapi Slamet Jawa Tengah. Jurnal

Fisika Indonesia, 19.

[9] Brigham, E.O. (1988) The fast Fourier

transform and its applications. Prentice-

Hall. Inc, New Jersey, USA.

[10] Triastuty, H. (1996) Analisis Fisis Tingkat

Kegiatan Gunung Bromo Berdasarkan

Spektral Tremor dan Hiposenter Gempa

Gunungapi. Instut Teknologi Bandung.

[11] West, M.E. (2008) Tools and topics in

seismic waveform cross‐correlation

[Internet]. GI Seismology Lab., University

of Alaska Fairbanks, Alaska.

[12] Weisstein, E.W. (2017) Cross-Correlation

[Internet]. Wolfram MathWorld.

[13] Triastuty, H. (2014) Penentuan Lokasi

sumber tremor vulkanik Gunung Api

Raung pada erupsi di bulan Oktober-

November 2012. Jurnal Gunungapi Dan

Mitigasi Bencana Geologi, 6.

[14] Gottschämmer, E. (1999) Volcanic tremor

associated with eruptive activity at Bromo

volcano. Annali Di Geofisica, 42.

https://doi.org/10.4401/ag-3731

[15] Maryanto, S., Iguchi, M. and Tameguri, T.

(2008) Constraints on the source

mechanism of harmonic tremors based on

seismological, ground deformation, and

visual observations at Sakurajima volcano,

Japan. Journal of Volcanology and

Geothermal Research, 170, 198–217.

https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2007.

10.004

[16] Wildani, A. (2013) Analisis Tremor

Gunungapi Raung, Jawa Timur -

Indinesia. Universitas Brawijaya.