Inovasi Fisika Indonesia

PENENTUAN CEPAT RAMBAT DAN DECAY TIME METEO-TSUNAMI AKIBAT ERUPSI VULKANIK HUNGA TONGA-HUNGA HA’APAI, TONGA 2022

Ni Made Aprillia Sekar Manggar Tika, Tjipto Prastowo, Muhammad Nurul Fahmi — Thu, 25 Apr 2024 00:00:00 +0000

Abstrak

Penelitian ini menganalisis kinematika perambatan gelombang tsunami lintas Samudera Pasifik akibat erupsi vulkanik Hunga Tonga–Hunga Ha’apai (HTHH), Tonga pada tanggal 15 Januari 2022 dalam perspektif kejadian serupa yang mungkin terjadi pada masa mendatang di Indonesia. Tujuan penelitian ini adalah menentukan kecepatan rambat meteo-tsunami dan decay time pada kasus tsunami HTHH, Tonga 2022. Berdasarkan tsunami waveforms yang direkam oleh stasiun pemantau dari berbagai lokasi mulai yang dekat (near-field ≤ 1300 km) sampai jauh (far-field > 1300 km), data arrival times dan/atau observed travel times untuk semua muka gelombang terekam dengan baik oleh stasiun pemantau. Komparasi dengan estimated travel times yang dihitung dengan pendekatan shallow water memberikan estimasi kecepatan meteo-tsunami dalam penelitian ini adalah (1110 ± 10) km/jam, setara dengan (308 ± 3) m/s, jauh lebih besar dari tipikal kecepatan tsunami konvensional sebesar 800 km/jam, setara dengan 220 m/s selama merambat dalam zona near-field. Decay time untuk kasus HTHH, Tonga 2022 ditentukan melalui grafik pelemahan amplitudo maksimum terhadap jarak dan waktu tempuh, di mana amplitudo maksimum meluruh cepat dalam zona near-field dan menurun secara gradual dalam zona far-field. Berdasarkan waktu tempuh untuk stasiun pemantau terjauh dari episenter, decay time kasus HTHH, Tonga 2022 ditemukan sebesar 570 menit yang setara dengan 9,5 jam. Kedua temuan dalam penelitian ini (kecepatan meteo-tsunami dan decay time) tidak berbeda signifikan dengan estimasi kecepatan meteo-tsunami berbasis simulasi model perambatan meteo-tsunami dan travel time dari temuan terdahulu yang relevan.

Kata Kunci: HTHH Tonga, meteo-tsunami, travel time, decay time, near-field, far-field

Abstract

This study analyzes the kinematics of trans-Pacific tsunami propagation due to volcanic eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH), Tonga on January 15, 2022, within perspectives of a similar event that may happen in the future in Indonesia. The aims of this research are to calculate the speed of meteo-tsunami and decay time for the 2022 HTHH, Tonga case. Based on tsunami waveforms recorded by monitoring stations at varying distances from near-fields (≤ 1300 km) to far-fields (>1300 km), the data for arrival times and/or observed travel times of leading wavefronts were well documented. In accordance with estimated travel times, calculated from shallow water approximation, the meteo-tsunami speed was found to be (1110 ± 10) km/h equivalent to (308 ± 3) m/s, significantly higher than that for a typical, conventional tsunami of 800 km/h equivalent to 220 m/s during propagation in the near-field zone. The decay time for the 2022 HTHH, Tonga was calculated using maximum tsunami amplitude attenuation with respect to distance and travel time, where the amplitude was observed to decay rapidly in the near-field and to decrease gradually in the far-field. Based on the farthest station, the decay time for the 2022 HTHH tsunami was found to be 570 minutes or 9.5 hours. The two findings in the current work (the meteo-tsunami speed and the corresponding decay time) are in good agreement with those derived from numerical solutions for tsunami modelling from previous studies.

Keywords: HTHH Tonga, meteo-tsunami, travel time, decay time, near-field, far-field

ANALISIS DAN INTERPRETASI ANOMALI GRAVITASI UNTUK IDENTIFIKASI POTENSI SUMBER PANAS BUMI DI GUNUNG ARJUNO-WELIRANG

Eni Novianti, Tjipto Prastowo, Arie Realita — Thu, 25 Apr 2024 00:00:00 +0000

Abstrak

Gunung Arjuno-Welirang menyimpan potensi sumber panas Bumi yang melimpah. Hal ini ditandai dengan eksistensi mata air panas Coban, Cangar dan Padusan sepanjang lereng kompleks Arjuno-Welirang serta emisi gas fumarol dan solfatara di sekitar puncak Welirang. Dalam konteks inilah, penelitian ini dilaksanakan untuk identifikasi sumber panas Bumi kompleks Arjuno-Welirang melalui analisis dan interpretasi pengukuran anomali gravitasi. Data penelitian diperoleh dari satelit TOPEX. Data enhancement dilakukan secara berjenjang melalui dekomposisi data CBA menjadi anomali residual dan anomali regional dengan bantuan filter upward continuation, teknik derivative (FHD dan SVD) untuk identifikasi dan interpretasi peta anomali yang lebih akurat, serta analisis spektrum daya sinyal anomali residual untuk estimasi kedalaman sumber panas Bumi. Hasil citra resolusi tinggi dalam bentuk peta kontur SVD berbasis anomali residual memberikan gambaran sebaran pola anomali rendah di sekitar puncak dan lereng Arjuno-Welirang dan Penanggungan, serta arah barat dan barat daya Arjuno-Welirang. Anomali rendah tersebut menunjukkan keberadaan fluida panas sebagai produk aktivitas sumber panas Bumi bawah permukaan. Analisis lebih lanjut dengan bantuan spektrum radiasi anomali residual memberikan estimasi kedalaman sumber panas Bumi Arjuno-Welirang adalah 1650 m di bawah permukaan. Identifikasi sumber panas Bumi khususnya potensi sumber panas Bumi Arjuno-Welirang adalah penting sebagai bagian dari kegiatan eksplorasi sumber panas Bumi nusantara untuk mencari sumber energi alternatif yang ramah lingkungan (green energy).

Kata Kunci: Gunung Arjuno-Welirang, potensi panas Bumi, anomali gravitasi, TOPEX, anomali residual

Abstract

Mount Arjuno-Welirang is home for geothermal potential, characterized by the presence of hot springs such as Coban, Cangar, and Padusan along its slopes, as well as fumarole and solfatara gas emissions around the peak of Welirang. In this context, this research was conducted to identify the source in the Arjuno-Welirang through analysis and interpretation of gravity measurements. The data were collected from TOPEX satellite. Data enhancement was carried out through the CBA decomposition into residual and regional anomalies using an upward continuation filter. Derivative techniques (FHD and SVD) were employed for accurately identifying and interpretating anomaly maps, along with analysis of the power spectrum of residual anomaly signals to estimate the source depth. High-resolution image results in the form of SVD-based residual anomaly contour maps provided an overview of the distribution pattern of low anomalies around the peaks and slopes of Arjuno-Welirang and Penanggungan, as well as to the west and southwest directions. These low anomalies indicate the presence of hot fluids as a product of subsurface geothermal activities. A further analysis using the power spectrum of residual anomaly radiation estimated the depth of the Arjuno-Welirang geothermal source to be 1650 meters below the surface. Identification of the geothermal source, particularly the potential of the Arjuno-Welirang geothermal source, is crucial as part of geothermal exploration activities in Indonesia to search for environmentally friendly alternative energy (green energy).

Keywords: Mount Arjuno-Welirang, geothermal potential, gravity anomaly, TOPEX, residual anomaly

Analisis Seismisitas Maluku dan Barat Papua Berdasarkan Distribusi Frekuensi-Magnitudo Gempa

Putri Melani, Tjipto Prastowo, Arie Realita — Thu, 25 Apr 2024 00:00:00 +0000

Abstrak

Pengurangan risiko bencana seismik di Maluku dan barat Papua dilakukan melalui studi seismisitas dengan analisis parameter -value dan -value. Nilai merefleksikan level seismisitas wilayah dan nilai menunjukkan level stres struktur batuan bawah permukaan. Perhitungan parameter dan maupun dilakukan dengan membagi study area menjadi tiga zona seismik. Penelitian ini menerapkan hukum Gutenberg-Richter dengan pendekatan maximum likelihood terhadap kejadian gempa dari katalog ISC-GEM tahun 1970-2023 untuk kejadian gempa 3,0 8,0 serta kedalaman sumber dangkal (shallow sources) dan relatif dalam (intermediate sources). Hasil ukur ≈ 0,6−0,8 menunjukkan struktur batuan bawah permukaan Maluku dan barat Papua mengalami stres tektonik relatif tinggi. Melalui hasil ukur ketiga parameter seismik ( dan ), diketahui bahwa seismisitas wilayah utara Maluku dipengaruhi oleh sumber relatif dalam sedangkan wilayah selatan Maluku dan barat Papua dipengaruhi oleh sumber dangkal. Seismisitas sumber relatif dalam di barat Papua (Zona 3) adalah yang terendah dibandingkan dua zona lain (Zona 1 dan Zona 2) pada kedalaman yang sama atau lebih dangkal. Analisis variasi spasial menunjukkan gempa kuat dengan kedalaman tertentu (shallow atau intermediate) ditemukan di area dengan nilai rendah. Distribusi frekuensi kejadian gempa di wilayah Maluku dan barat Papua menunjukkan dominasi gempa dangkal ( 70 km) sebagai akibat dari struktur area dekat permukaan yang cenderung labil.

Kata Kunci: seismisitas, Maluku, barat Papua, Gutenberg-Richter, nilai a, nilai b

Abstract

Seismic risk reduction in Maluku and western Papua can be carried out using seismicity studies and analysis of parameters -value and -value. The -value reflects seismicity level and the -value indicates the level of tectonic stress of subsurface structures. The calculations of -value, -value and were performed by dividing study area into three seismic zones. This study applied the Gutenberg-Richter law using the maximum likelihood approach to earthquakes from the ISC-GEM catalog for 1970-2023 events having magnitudes 3.0 8.0 from shallow and intermediate sources. The result of ≈ 0.6−0.8 showed that the subsurface structures of Maluku and western Papua experienced relatively high tectonic stress. Through the measurements of dan , it can be inferred that seismicity in the northern Maluku was influenced by relatively deep sources while the southern Maluku and the western Papua were affected by shallow sources. The seismicity of relatively deep sources in western Papua (Zone 3) is the lowest compared to the other two (Zones 1 and 2) at the same depth or shallower. Analysis of -value spatial variation shows strong earthquakes of a particular depth (shallow or intermediate) found in regions of low lying -values. The frequency distribution of tectonic earthquakes in the Maluku and western Papua shows the dominance of shallow earthquakes (< 70 km) as a result of the unstable structure located near the surface.

Keywords: seismicity, Maluku, west Papua, Gutenberg-Richter, a-value, b-value