Pemodelan Landaan Tsunami di Kota Padang dan Bengkulu

Peristiwa tsunami Aceh tahun 2004 adalah tragedi besar yang sangat mengejutkan dunia. Sebelumnya banyak orang tidak mengenal istilah tsunami . Peristiwa Aceh menyadarkan orang bahwa kejadian tsunami yang diakibatkan oleh gempa bisa demikian hebat dampaknya. Selagi bumi NAD masih basah ,3 bulan kemudian gempa besar kembali mengguncang Nias- Simelue pada Maret 2005 . Untungnya meski gempa ini sama jenisnya dengan gempa Aceh-Andaman yang dapat menimbulkan tsunami tapi pada kejadian gempa tahun 2005 tsunaminya tidak besar. Kemudian sejak itu ,berturut-turut gempa terus mengoyang bumi Sumatera . Pada 12-13 September 2007 wilayah Bengkulu- Mentawai,Februari 2008 Siberut ,30 September 2009 Padang -Pariaman dan terakhir 25 Oktober 2010 di Pagai Selatan gempa yang mengakibatkan tsunami. Dua gempa terakhirpun banyak menimbulkan korban jiwa dan harta benda.

Dari hasil penelitian kita tahu bahwa setelah gempa besar tahun 2007 ini, segmen zona subduksi Sumatra di wilayah Mentawai masih menyimpan potensi yang sangat besar untuk mengeluarkan gempa di atas skala magnitudo M8.5. Karena itu kita perlu mengantisipasi bencana yang mungkin ditimbulkan apabila gempa ini terjadi. dari data yang tersedia dapat diperkirakan berapa besar tsunami yang bisa terjadi dan bagaimana dampaknya ke wilayah disekitarnya. Prakiraan tinggi tsunami dipantai dan landaan gelombang tsunami ke daratan sangat penting untuk diketahui dengan sebaik- baiknya, karena hal ini perlu untuk masukan dalam membuat rencana dan peta evakuasi, rencana tanggap darurat, rencana pembangunan pesisir pantai dalam jangka panjang, dan juga usaha mendidik dan mempersiapkan masyarakat untuk siaga bencana.

Wilayah pesisir Sumatra Barat dan Bengkulu adalah wilayah yang sangat rawan tsunami. Hal ini disebabkan karena kemungkinan atau potensi terjadinya gempa besar di zona subduksi segmen Mentawai sangat tinggi dan populasi penduduk di tepi pantai di wilayah ini dua kali lipat lebih besar dari populasi di pesisir Aceh yang terkena tsunami tahun 2004. Populasi penduduk yang bermukim di wilayah pesisir pantai Sumatera Barat sebanyak 534.878 : di Kota Padang mencapai 380.402 orang, kemudian Pesisir Selatan (36.980), Pasaman Barat (29.649), Pariaman (25.029), Padang Pariaman (24.861), Agam (20.644) dan Kepulauan Mentawai (17.313). Sementara di Kota Bengkulu sekitar (60.000),Pulau Enggano (2.700) .  

Simulasi pemodelan gempa-tsunami

Pada prinsipnya besar tinggi gelombang tsunami dan limpasan tsunami di suatu lokasi tergantung pada: besarnya pengangkatan dasar laut (yang diakibatkan gempa), pola gelombang tsunami dari sumber ke lokasi, dan kondisi bathimetri dan topografi setempat. Oleh karena itu untuk membuat pemodelan tsunami yang baik ada beberapa hal yang harus dipenuhi, yaitu:

1. mengetahui dengan sebaik-baiknya tentang pola deformasi bumi dari skenario gempa yang mungkin terjadi, khususnya yang menyangkut pola pengangkatan dasar laut.

2. Mempunyai data topografi pantai dan bahimetri (terutama yang di dekat pantai) yang memadai.

3. Software atau perangkat lunak yang baik untuk pemodelan tsunami.

Untuk Sumatra, kita beruntung mempunyai data yang cukup banyak tentang pola dan parameter fisik dari sumber gempa. Demikian juga kita mempunyai cukup catatan sejarah tentang efek dan akibat tsunami di masa lampau sehingga kita bisa membandingkannya dengan pemodelan tsunami yang dilakukan. Misalnya untuk kejadian gempa besar tahun 1797 dan 1833 di Sumatra barat dan Bengkulu, kita punya data cukup lengkap ( e.g. Subarya et al, 2006; Briggs et al, 2006; Chlieh et al, 2007; Natawidjaja et al., 2004, 2006, 2007; Sieh et al., 1999).) tentang deformasi kerak bumi dan pengangkatan dasar laut yan terjadi, juga ada catatan sejarah tentang besar dan efek dari tsunami pada waktu terjadi dua gempa tersebut di wilayah Padang dan Bengkulu. Dari data ini kita membuat model tsunami dari gempa tahun 1797 dan 1833 kemudian membandingkan hasil simulasinya dengan data catatan sejarah.

Untuk data bathimetri dipakai data dari ETOPO 1, yaitu data dari satelit dengan resolusi (spacing data) 1 km yang dikombinasikan dengan peta bathimetri dan data topografi pantai. Secara umum, data ini lumayan baik untuk dipakai pemodelan, tapi tentunya perlu data bathimetri yang lebih detil lagi untuk bathimtri di dekat pantai (<200 m) apabila ingin hasil yang lebih akurat lagi. Untuk data topografi pantai digunakan data dari SRTM (data DEM dari satelit) dengan resolusi 90-m spatial data dan dari citra landsat Qick bird resolusi 2m, kemudian ditambah juga dengan data survey lapangan (untuk kota Padang).

Untuk simulasi tsunami digunakan software MOST – Method Of Splitting Tsunami (Titov and Synolakis, 1997, Titov and Gonzalez, 1997 Titov et al., 2005). MOST membuat model tsunami berdasarkan komputasi data pengangkatan dasar samudra dari parameter sumber gempanya (untuk inisiasi tsunami), dan juga sudah memperhitungkan semua aspek hidrodinamika dari propagasi gelombang tsunami. MOST juga memperhitungkan efek pengangkatan dan penurunan dari daratan. Karena efek pengangkatan daratan akan memperkecil tingi tsunami dan sebaliknya penurunan daratan akan memperbesar efek tsunami.

Dengan MOST tsunami dimodelkan dengan resolusi spatial (grid) 1200 m sampai dengan 600m untuk wilayah laut regional, kemudian untuk wilayah penting seperti Padang dan Bengkulu resolusi spatialnya dibuat lebih tingi, yaitu dengan resolusi 200m..

Skenario sumber gempa-tsunami

Dibuat model gempa-tsunami untuk wilayah Sumatra barat dan Bengkulu berdasarkan data dan model gempa tahun 1797 dan 1833 yang didapat dari hasil penelitian Geoteknologi LIPI dan Caltech [Natawidjaja et al., 2006]. Dari model gempa tahun 1797 dan 1833 ini kemudian dibuat 4 buah model scenario yang paling mungkin berdasarkan pertimbangan yang (paling) masuk akal sampai skenario kemungkinan yang terburuk.

Data dan model gempa tahun 1797 memperlihatkan bahwa sumber gempanya adalah pergerakan pada zona subduksi dari 0.5 ̊ to 3.2 ̊ LS (sepanjang 300 km), dan rata-rata pergerakan yang terjadi adalah sekitar 6m. Dengan dimensi dan pergerakan ini skala magnitudo gempa tahun 1797 adalah antara 8.4 s/d 8.6 [Natawidjaja et al., 2006]. Pola deformasi kerak bumi yang terjadi pada tahun 1797 adalah seperti yang diperlihatkan oleh Gambar 5.1.A

Pola pengangkatan yang didapat dari data koral mikroatoll [Natawidjaja et al., 2006] menunjukkan bahwa gempa tahun 1833 memecahkan zona subduksi dari wilayah sekitar 2.1 ̊sampai paling tidak st5 ̊LS (dengan jarak minimum 320 km), Pergerakan gempa 1833 mencapai 18 m dengan magnitudo antara 8.6 s/d 8.9 (Gambar 5.1B).

Dari pola deforamsi dua gempa besar yang pernah terjadi tersebut kemudian dikembangkan 4 model scenario yang paling mungkin (Model 5.1 C-D- E-F) yang mempunyai magnitudo dar Mw 9 s/d 9.3. Empat model scenario ini diasumsikan mempunyai sumber gempa merupakan gabungan dari sumber gempa 1797 dan 1833. Hal ini diambil berdasarkan data dari statsiun GPS SuGAr (Sumatran GPS Array), data koral mikroatol dan data seismik [Abercrombie, 2002; Chlieh et al., in press; Natawidjaja et al., 2006]. Data GPS menunjukkan bahwa sepanjang 750 km dari zona subduksi di bawah Kep.Mentawai ini terkunci, artinya mengakumulasi pergerakan lempeng sebagai gaya potensial regangan (ibaratnya seperti per yang ditekan). Kemudian data koral juga menunjukan bahwa pulau-pulau di Mentawai ini turun ke bawah perlahan-lahan, artinya konsisten dengan data GPS bahwa akumulasi tekanan itu memang terjadi. Selanjutnya, data seismik menunjukkan bahwa wilayah sepanjang 750-km ini merupakan seismic gap atau wilayah yang sudah lama tidak melepaskan energi gempa. Gempa tgl 12-13 September 2007 dan 30 September 2009 hanya melepaskan sebagian energi ini.

Scenario 2 dan 4 mengasumsikan pergerakan lempengnya tidak sampai ke Palung atau berhenti di tengah jalan seperti kasus gempa Nias tahun 2005. Scenario 1 dan 3 mengasumsikan bahwa pergerakan lempeng sampai ke palung laut dalam, sehingga potensi tsunaminya lebih besar seperti yang terjadi pada waktu gempa Aceh tahun 2004. Scenario 1 dan 2 mengasumsikan besar pergerakannya 10 m, hampir sama dengan gempa Nias tahun 2005, sedangkan scenario 3 dan 4 pergerakannya 20 m, hampir sama dengan yang terjadi pada waktu gempa Aceh tahun 2004. Jadi scenario 3 adalah yang paling ekstrim dengan magnitudo Mw 9.3, atau scenario terburuk (”worst-case scenario”). Apabila kita beranggapan bahwa hampir seluruh energi gempa dilepaskan saat gempa tahun 1797 dan 1833 maka seharusnya energi pergerakan yang terkumpul hanya sekitar 10 m, karena kita tahu kecepatan pergerakan lempeng adalah sekitar 5 cm dan ”ellapsed time” atau tenggang waktu yang sudah terjadi hanya sekitar 200 tahunan.

Gambar 5.1. Pola deformasi vertikal dari 6 buah skenario gempa besar di Mentawai. A dan B adalah pola deformasi berdasarkan data dan analisa dari hasil penelitian koral mikroatol [Natawidjaja dkk, 2006]. Scenario 1 (C) mengasumsikan sumber gempa tahun 1797 dan 1833 dilepaskan bersamaan dengan pergerakan 10 m sampai ke arah palung laut dalam. Scenario 2 (D) sama dengan C tapi pergerakannya tidak sampai ke Palung. Scenario 3 (E) dimensi sumber gempa sama dengan C tapi pergerakannya 20 m; ini adalah ”worst case”. Scenario 4 (F) pergerakannya sama dengan E tapi tidak sampai palung laut dalam. (sumber dari: Borero et al [2006]).

Hasil analisa dan peta limpasan tsunami di wilayah Kota Padang

Hasil simulasi tsunami dari model gempa 1797 dan 1833 dan besarnya tsunami yang sampai di wilayah Padang dan Bengkulu menunjukan kesamaan dengan data catatan sejarah tentang efek tsunami pada tahun 1797 dan 1833. Hal ini berarti bahwa pemodelan yang dibuat sudah cukup baik.

Hasil simulasi dari empat skenario gempa (Model C,D,E,F) memperlihatkan bahwa tsunaminya lebih besar dari tsunami tahun 1797 dan 1833. Efek tsunaminya sangat besar untuk wilayah pantai Sumatra Barat dan Bengkulu. Dari semua model, tsunami sampai ke pantai barat Sumatra rata-rata sekitar 30 menit setelah gempanya terjadi. Tinggi gelombang berkisar dari 2 meter sampai 10 meter tergantung dari kondisi bathimetri dan posisinya dengan sumber gempa/tsunami, dan melimpas ke darat dari beberapa ratus meter sampai beberapa kilometer tergantung dari kondisi topografi pantainya.

Dari semua skenario, tinggi tsunami di wilayah Padang lebih kecil daripada di Bengkulu. Hal ini disebabkan karena di depan Kota Padang terdapat pulau- pulau (Siberut, Sipora, Pagai) sedangkan di depan Bengkulu tidak ada pulau- pulau besar. Keberadaan pulau-pulau besar ini membuat volume air yang diangkat oleh gempa lebih kecil (karena di atas pulau tidak ada air laut), juga pulau-pulau ini menjadi tameng untuk tsunami paling besar yang terbentuk di bagian barat/barat daya-nya (karena di barat pulat lautnya lebih dalam sehingga volume air yang terangkat akan lebih besar). Itulah sebabnya kenapa tsunami di Padang lebih kecil dari di Bengkulu. Efek pulau sebagai tameng tsunami juga terjadi pada waktu gempa Nias tahun 2005 (Briggs et al., 2006, Kerr, 2005, Geist et al., 2006). Pula Nias menyebabkan tsunami yang terjadi di pantai barat Sumatranya (wilayah Sibolga) menjadi tidak besar. Dilain pihak, di Pulau Nias- nya pun tinggi tsunaminya menjadi jauh lebih kecil karena pulaunya ikut terangkat sampai 3 meter ktika gempa. Jadi kalau tinggi tsunami yang terjadi seharusnya 5 meter maka karena pulaunya terangkat 3 meter tinggi tsunami di pantai menjadi hanya 2 meter.

Padang

Padang adalah wilayah dengan populasi terpadat di pantai barat dari Provinsi Sumatra barat dan Bengkulu. Lokasinya persis bersebrangan dengan Pulau Siberut. Catatan sejarah menunjukkan bahwa tsunami yang terjadi tahun 1797 tinggi gelombangnya mencapai 5 sampai dengan 10 meter di wilayah pelabuhan Muaro Padang [Natawidjaja et al., 2006]

Hasil simulasi tsunami di Kota Padang dari model gempa tahun 1797, gempa tahun 1833, scenario 1 dan scenario 3 (worst case) dapat dilihat di Gambar 5.2. Pola tsunami dari semua model yang dibuat menunjukkan bahwa dari saat terjadi gempa bumi sampai sekitar menit ke -30 air laut di Padang surut dulu, kemudian baru setelah menit ke-30 gelombang tsunami datang di Kota Padang. Selama 3 jam sejak terjadi gempa, ada sekitar 6 kali pulsa gelombang tsunami yang datang. Sangat penting untuk diperhatikan bahwa gelombang kedua yang datang sekitar 1 jam setelah gempa lebih besar dari yang pertama dan tsunami yang datang sekitar 2 jam 45 menit setelah gempa bahkan lebih besar dari yang sebelumnya. Memang tinggi tsunami-nya tidak lebih dari yang pertama dan kedua tapi volume air-nya (juga momentumnya) lebih besar. Dari ke 4 simulasi yang dibuat ini hasil simulasi dari model gempa tahun 1833 adalah yang tinggi tsunaminya paling kecil dan pola gelombangnya cukup berbeda dengan yang lain. Hal ini disebabkan karena sumber gempa tahun 1833 tidak di depan kota Padang tapi lebih ke selatan.

Dari simulasi tsunami yang dilakukan, terlihat bahwa tinggi maximum dari tsunami adalah sekitar 5 meter (Scenario 3). Jadi ini adalah tinggi gelombang tsunami untuk scenarion terburuk (worst-case scenario). Tapi tinggi gelombang ini belum memperhitungkan penurunan tektonik yang akan terjadi.

Karena kemungkinanya wilayah Padang akan turun sekitar 0.5 meter, maka tinggi gelombang maksimum menjadi 5.5 meter. Untuk scenarion yang lebih masuk akal atau ”moderate-case scenario” (scenario 1) tinggi tsunaminya hanya sekitar 4 meter (Gbr 5.2).

Gambar 5.2. Hasil simulasi tsunami di Kota padang dari model gempa tahun 1797, gempa tahun 1833 dan model gempa dari scenario 1 dan 3. (sumber: J. Borrero [2007] )

Kemudian dibuat model inundasi/limpasan tsunami untuk wilayah Kota Padang bedasarkan scenario 1 dan 3 seperti terlihat pada Gambar 5.3 dan 5.4. Hasilnya memperlihatkan bahwa untuk scenario 1 atau model yang moderat (lebih masuk akal), inundasi tsunami umumnya tidak mencapai lebih dari 1.5 km dari pantai dengan tinggi gelombang di tepi pantai sekitar 4 meter (Gbr 5.3). Untuk scenario terburuk (scenario 3) inundasi tsunami ke arah Kota Padang mencapai sekitar 2 km, dengan tinggi gelombang di pantai sekitar 5.5 meter (=flow depth) kemudian akan makin dangkal ke arah darat (Gbr 5.4). Terlihat bahwa pada dua buah peta simulasi inundasi tersebut di atas wilayah selatan dari Kota Padang (mulai dari mulut muara pelabuhan Padang) inundasi tsunami tidak jauh ke daratan. Hal ini disebabkan karena tepi pantainya curam. Inundasi tsunami yang besar baru terlihat lagi di wilayah Painan di ujung selatan dari cakupan peta.

Gambar 5.3. Hasil simulasi limpasan atau inundasi tsunami dari scenario 1 pada citra satelit Quickbird di wilayah Kota Padang sampai Painan. Skala bar adalah 5 km. Terlihat bahwa wilayah inundasi di Kota padang kurang dari 1.5 km dari pantai dengan tiggi gelombang di pantai (=”flow depth”) maksimum 4 meter. (sumber: J. Borrero [2007] )

Gambar 5.4. Hasil simulasi limpasan atau inundasi tsunami dari scenario 3 pada citra satelit Quickbird untuk wilayah Kota Padang sampai Painan. Skala bar adalah 5 km. Terlihat bahwa wilayah inundasi di Kota padang rata-rata tidak lebih dari 2 km dari pantai dengan tinggi gelombang di pantai (=”flow depth”) mencapai 5.5 meter (sumber: J. Borrero [2007] )

Hasil analisa dan peta limpasan tsunami di wilayah Kota Bengkulu

Tinggi dan pola gelombang tsunami di Bengkulu Seperti yang diuraikan di depan, lokasi geografis Kota Bengkulu berbeda dengan Kota Padang. Bengkulu berhadapan dengan lautan luas tanpa dihalangi oleh pulau-pulau besar seperti halnya Padang. Hasil simulasi tsunami untuk Kota Bengkulu menunjukkan bahwa tinggi gelombang tsunami di Bengkulu jauh lebih besar daripada di padang, juga pola gelombangnya sangat berbeda dengan di Padang (Gbr. 5.5).

Tsunami yang dihasilkan oleh model gempa tahun 1797 terlihat tidak besar di Bengkulu (garis warna merah pada Gbr 5.5. Tidak terlihat ada susut air laut setelah gempanya terjadi, dan tsunami yang datang setelah sekitar 1 jam 25 menit hanya kurang dari 1 meter. Hal ini disebabkan karena sumber gempa tahun 1797 tidak di depan Bengkulu, tapi agak ke utara. Untuk model gempa tahun 1833, terlihat ada susut air laut dulu yang turun sekitar 200 cm setelah lebih dari 0.5 jam. Kemudian baru setelah satu jam setelah gempa tsunami setinggi 3 meter datang menerjang Kota Bengkulu. Setelah itu dua pulsa gelombang tsunami berikutnya datang lagi setelah 1 jam 45 menit dan 2 jam 45 menit setelah gempa. Jadi hanya ada tiga buah pulsa gelombang tsunami dalam waktu tiga jam.

Hasil simulasi tsunami dari scenario 1 dan 3 terlihat jauh lebih dramatis. Ini dikarenakan dalam dua model gempa hipothetic ini dasar samudra terangkat sampai wilayah P. Enggano di selatan. Senario 1 dan 3 menghasilkan dua buah pulsa besar dari gelombang tsunami selama tiga jam pertama. Yang pertama akan melanda Bengkulu pada menit ke-36. Gelombang besar yang kedua datang pada menit ke-140an dan gelombangnya lebih tinggi dari yang pertama. Untuk scenario 3 (worst-case) tinggi maksimum gelombang tsunami dari yang pertama adalah 6 meter,sedangkan ketika gelombang kedua mencapai 9 meter. Untuk scenario 1 (moderate case), tinggi maksimum gelombang yang pertama dan kedua masing-masing adalah 4 meter dan 6 meter. Namun, grafik simulasi tsunami ini belum dikoreksi oleh penurunan wilayah pantai yang terjadi pada waktu gempabumi. Dari Gambar 5.1 terlihat bahwa wilayah Bengkulu ini bisa turun (secara tektonik) sampai 2 meteran. Karena itu, tinggi gelombang maximum hasil simulasi ini harus ditambah 2 meter. Jadi untuk scenario 3, tinggi gelombang maksimumnya yang 9 meter menjadi 11 meter. Untuk scenario 1 tinggi gelombang maksimumnya yang 6 meter menjadi 8 meter. Sebaliknya susut airlaut yang terjadi pada saat gempa bumi sampai 0.5 jam setelahnya menjadi kecil atau tidak terlihat. Soalnya, pada scenario 1, walaupun air laut sebenarnya turun sampai 2 meter, tapi karena daratannya juga turun 2 meter maka masyarakat tidak akan melihat susut air laut dulu sebelum tsunaminya datang ke Bengkulu. Hal ini harus benar-benar dipahami oleh masyrarakat untuk kepentingan siaga bencana tsunami, jangan sampai masyarakat menunggu-nunggu laut surut sampai tiba-tiba datang gelombang besar tsunaminya.

Gambar 5.5. Hasil simulasi tsunami di Bengkulu dari 4 buah model sumber gempa yang sama dengan yang dilakukan untuk Padang. (sumber: J. Borrero [2007] )

Peta simulasi inundasi tsunami untuk Kota Bengkulu

Seperti halnya untuk Kota Padang, dibuat simulasi inundasi tsunami di Kota Bengkulu. Untuk analisa ini diambil simulasi inundasi tsunami untuk scenario 1 dan 3. Pada umumnya terlihat bahwa inundasi tsunami di Bengkulu jauh lebih besar dari di Padang karena tinggi gelombangnya dua kali lipat lebih besar. Untuk scenario 1, tsunami membanjiri daratan sampai 3 km (Gbr 5.6), sedangkan untuk scenario 3, tsunami membanjiri daratan sampai lebih dari 5 km untuk wilayah pantai yang datar. Meskipun demikian,patut disyukuri bahwa pusat Kota Bengkulu ada di dataran yang tinggi, sehingga relatif lebih aman dari tsunami. Terlihat bahwa tsunami membanjiri bagian utara, selatan, dan disekitar pusat Kotanya (Gbr 5.6 dan 5.7). Wilayah yang paling rawan tsunami tertama adalah dataran rendah pantai di bagian selatan.

Gambar 5.6. Peta inundasi tsunami di Kota Bengkulu hasil simulasi tsunami dari model gempa scenario 1 (sumber: J. Borrero [2007] ).

Gambar 5.7. Peta inundasi tsunami di Kota Bengkulu hasil simulasi tsunami dari model gempa scenario 3. (sumber: J. Borrero [2007] ).

Sumber tulisan :

1. PROSIDING PEMAPARAN HASIL PENELITIAN PUSLIT GEOTEKNOLOGI – LIPI 2009; Peran Puslit Geoteknologi dalam Optimalisasi Pemanfaatan Sumber Daya Alam dan Mitigasi Kebencanaan di Indonesia , Bandung, 3 Desember 2009. ISBN: 978‐979‐8636‐16‐5 .

About these ads