Membangun Sistem Prediksi Gempa

Gempa tektonik akan terus berulang dan menimbulkan korban jiwa dan kerugian harta benda. Dampak negatif itu akan diredam dengan menerapkan sistem prediksi gempa. Prakiraan itu didasari pada pemantauan anomali kelistrikan dan kemagnetan bumi sebagai tanda gempa. Hasilnya jadi dasar peringatan dini gempa suatu wilayah.

Gempa bumi terjadi antara lain akibat lepasnya bebatuan di zona pertemuan antarlempeng yang saling mendesak. Batuan itu terlepas karena tak kuat lagi menahan tekanan lempeng di sisi berlawanan selama ratusan tahun. Kekuatan bebatuan bertahan tergantung jenis dan usia batuan serta kecepatan desakan.

Di Indonesia, gempa tektonik terjadi akibat interaksi tiga lempeng utama dunia, yakni Indo-Australia, Eurasia, dan Pasifik. Desakan Indo-Australia terhadap Eurasia dengan resultan 13 sentimeter per tahun tergolong paling cepat. Jenis batuannya termasuk batuan muda, mengakumulasi energi tinggi.

Survei geologi menemukan, sebelum ikatan batuan lepas hingga memicu gempa, biasanya didahului dengan retakan mikro. Posisi batuan retak itu bisa diketahui karena ada “sinyal-sinyal” yang menunjukkan keberadaannya. Pertanda itu dicari para pakar kebumian untuk menyusun sistem prediksi gempa.

Sinyal itu berhasil ditemukan Panayotis Varotsos, fisikawan dari Universitas Athena, Yunani, pada 1981. Ia menyebutnya sinyal elektrik seismik (SES). Bersama dengan K Alexopoulos dan K Nomicos, ia lalu mengembangkan metode pengukurannya yang disebut Metode VAN (akronim ketiga nama mereka).

Sinyal kelistrikan bumi itu dipancarkan bebatuan mineral kuarsa yang tertekan atau meregang akibat gaya tektonik lempeng. Untuk mendeteksi SES, mereka memasang instrumen, terdiri dari elektroda, penguat dan penyaring gelombang. Di layar monitor, jika grafik melonjak, itu berarti batuan retak.

Dengan sistem pemantau itu, tim VAN mengklaim bisa memprediksi gempa rentang waktu beberapa jam sampai beberapa minggu setelah ada anomali SES. Rentang waktu berbeda di tiap lokasi tergantung antara lain jenis dan usia batuan serta kecepatan desakan lempeng. Selama rentang waktu itu, yang terjadi ialah pelebaran keretakan hingga lepasnya ikatan batuan.

Dengan sistem dan metode itu, Trio VAN berhasil memperkirakan 31 dari 36 gempa bumi berintensitas 5,5-6,9 SR di Yunani tahun 1984-2010. Salah satunya, gempa 6,9 skala Richter (SR) pada 14 Februari 2008. Sementara di Jepang, sistem sama mampu merekam lonjakan sinyal listrik 6,5 jam sebelum gempa 7,2 SR di Kobe pada 17 Januari 1995.

Fenomena lain
Selain sinyal kelistrikan, medan magnet bumi digunakan sebagai pertanda gempa. Ketidakstabilan geomagnet dilihat melalui kenaikan peningkatan konsentrasi ion radon pada air tanah di sekitar zona tektonik aktif beberapa pekan sebelum gempa.

Ketidakstabilan gelombang (EM) pada mineral kuasa pada batuan retak juga dijadikan penanda gempa. Gelombang EM ini tergolong gelombang panjang hingga mencapai lapisan ionosfer, 400 kilometer dari permukaan bumi. Karena itu, gelombang EM dapat dipantau dari satelit penginderaan jauh.

Indikator lain ialah fenomena termolistrik, yakni kenaikan suhu akibat tegangan kelistrikan bumi pada batuan magnetit atau besi oksida bersifat magnet. Riset itu dirintis antara lain oleh Jung Fen Shen dari Universitas Geosains Tiongkok sejak 1994.

Penelitian di Indonesia
Riset geomagnet di Indonesia dirintis tahun 1993 oleh Sarmoko Saroso dari Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (Lapan) dan Djedi S Widarto sebagai peneliti dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.

Sarmoko meneliti seismo-ionosfer atau anomali gelombang elektromagnetik (EM) di lapisan ionosfer mulai 1993. Ia menemukan prekursor (tanda-tanda awal) gempa di Sulawesi periode 1993-2002, termasuk gempa 7,6 SR di Sulawesi Utara pada 4 Mei 2000. Selain itu, saat gempa Aceh 9,0 SR pada 26 Desember 2004, ia menemukan 3 prekursor pada 2-7 hari sebelum gempa.

Sementara Djedi meneliti anomali gelombang elektromagnet di Liwa. Penelitiannya menemukan lonjakan elektromagnetik 5 milivolt sebelum gempa besar di daerah itu pada 15 Februari 1994, yang menewaskan 196 orang. Riset itu dilakukan lewat program Integrated Search for Electromagnetic Precursors of Earthquakes (i-SPEQ), kerja sama LIPI dan Institute of Physical & Chemical Research Universitas Kyushu pada 1997-2008.

Riset lanjutan
Penelitian prekursor gempa dilanjutkan Suaidi Ahmad dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG). Fokus riset di zona subduksi lempeng dan patahan aktif, antara lain sekitar lokasi gap seismik di Selat Sunda, yang lama tak terdeteksi gempa.

Di segmen “terkunci” itu, bisa terjadi gempa amat besar karena akumulasi energi tertahan selama ini. Gempa itu mengancam daerah sekitar Selat Sunda yang berpenduduk padat dan jadi kawasan industri penting.

Riset yang dilakukan pada 2009-2014 itu untuk memantau anomali emisi gelombang elektromagnet berfrekuensi ultrarendah (ULF) dengan sistem magnetometer, pengukur kemagnetan bumi. Selama riset, alat itu merekam frekuensi 0,2-0,022 hertz selama 10-45 detik dari batuan retakan mikro. “Saat batuan lepas, memicu gempa berfrekuensi sampai 8 hertz selama 0,2-5 detik,” ucap Suaidi terkait risetnya selama lima tahun.

Riset ini jadi bahan disertasi program Doktor Geofisika dari Sains Kebumian Institut Teknologi Bandung. Pada penelitian itu, Suaidi berhasil mengembangkan metode penentuan waktu dan arah prekursor gempa beberapa hari sebelum gempa. Dari data sensor itu juga diprediksi lokasi gempa. Penetapan posisi sumber berdasarkan azimut yang menunjukkan arah sumber gempa terhadap titik pengukuran.

Pada pemantauan dua bulan terakhir ini di stasiun Magnet Liwa, ia merekam anomali geomagnet pada 19 April, 20 April, dan 29 April 2016. Ketiga prekursor itu terkait gempa yang terjadi berturut-turut pada 2 Mei 2016 di Tanggamus, Lampung; 3 Mei 2016 di Pagaralam, dan 4 Mei 2016 di tenggara Pulau Siberut. “Pada hasil pemantauan itu, ada korelasi positif antara lonjakan gelombang elektro magnet dan gempa-gempa yang terjadi,” kata Suaidi yang kini Kepala Subbidang Magnet Bumi dan Listrik Udara BMKG.

Riset geomagnet itu memakai lima sensor di stasiun geofisika BMKG di Liwa, Lampung; Tuntungan di Medan, Gunungsitoli Nias, Sumatera Utara; Mentawai, Sumatera Barat; dan Tangerang, Banten. Lokasi itu dekat zona subduksi lempeng dan zona sesar Sumatera yang rawan gempa.

Sistem pemantau gempa itu akan dikembangkan sebagai sarana memperkirakan gempa di Indonesia. “Prediksi gempa itu diharapkan mendorong warga dan pemerintah daerah melakukan langkah antisipasi,” ujar Kepala BMKG Andi Eka Sakya.

Hal itu dimungkinkan karena tingkat keyakinan dari sistem prediksi gempa mencapai 80 persen. Rentang waktu antara munculnya prekursor dan gempa berkisar 4-25 hari.

Untuk menaikkan analisis pertanda gempa dan lokasinya, Deputi Geofisika BMKG Masturiyono akan memasang pemantau geomagnet modern di 25 lokasi rawan gempa, terutama Sumatera, Jawa, dan Nusa Tenggara. Pengembangan sistem pemantau geomagnet bekerja sama dengan Universitas Kyushu, Jepang.

Instrumen modern itu terdiri atas sensor digital kepekaan tinggi, yang merekam data secara otomatis. Kini BMKG memiliki sensor geomagnet konvensional di Palabuhanratu, Kupang, dan Manado. Sensor itu menghasilkan data per 5 detik. “Tahun depan, sistem itu akan diganti sensor berkapasitas satu data per detik,” kata Masturiyono.

Serangkaian riset serupa dilakukan para ahli di berbagai negara, seperti Jepang dan Amerika Serikat. Teknik itu dikembangkan untuk meningkatkan keberhasilan memprediksi gempa.–YUNI IKAWATI
——————-
Versi cetak artikel ini terbit di harian Kompas edisi 12 Juni 2016, di halaman 6 dengan judul “Membangun Sistem Prediksi Gempa”.