• Beranda
  • Artikel
  • Pengembangan Sistem Monitoring Gempa Bumi Real-Time di Departemen Fisika FMIPA UGM

Pengembangan Sistem Monitoring Gempa Bumi Real-Time di Departemen Fisika FMIPA UGM

Oleh : Tim Seismologi Lab. Geofisika

Era keterbukaan saat ini sangat mendukung iklim riset. Berawal dari era open-source (software), banyak pihak yang kemudian berfikir untuk berbagi hal-hal lainnya demi kemajuan bersama. Hal tersebut semakin mengemuka ketika dikaitkan dengan kepentingan kemanusiaan, terutama aspek keselamatan ketika terjadi bencana alam. Salah satu isu global saat ini adalah kolaborasi dalam peramalan dan mitigasi bencana, khususnya gempa bumi. Kepentingan terbesar dalam hal ini adalah upaya meminimalisir jumlah korban dan kerugian lain yang dapat ditimbulkan. Turut andilnya berbagai pihak dalam penyediaan data seismik dan pengembangan sistem monitoring gempa bumi dapat memberikan sumbangsih yang besar bagi upaya ini [1].

Yogyakarta merupakan salah satu provinsi di Indonesia yang terletak di pulau Jawa. Di bagian utara provinsi ini terdapat Gunung Merapi yang merupakan salah satu gunung api teraktif di Indonesia. Erupsi besar terakhir terjadi pada Oktober 2010 [2]. Sekitar 353 orang pada saat itu meninggal dan lebih dari 350,000 orang harus dievakuasi dari area terdampak. Bagian selatan Yogyakarta berbatasan dengan Samudera Hindia dengan tingkat seismisitas tinggi pada pertemuan antara Lempeng Eurasia dan Indo-Australia. Salah satu peristiwa fenomenal yang pernah terjadi di wilayah ini adalah gempa bumi pada tanggal 26 Mei 2006 berkekuatan 6.3 SR Mw. Meskipun magnitudonya tidak terlalu besar, gempa ini telah mengakibatkan kerusakan sangat parah, sekitar 5700 manusia meninggal, dan menyebabkan ratusan ribu orang lainnya kehilangan tempat tinggal [3].

Artikel ini mendiskusikan tentang pengembangan sistem monitoring gempa bumi real-time di Departemen Fisika, Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, Indonesia. Rintisan sistem monitoring ini diharapkan dapat turut melengkapi sistem monitoring instansi lain yang telah ada dan dapat memberikan manfaat dalam studi terkait peramalan dan mitigasi bencana di Indonesia, khususnya di wilayah Yogyakarta. Sistem monitoring ini juga diharapkan dapat berkembang menjadi sistem yang dapat disesuaikan bagi keperluan para peneliti untuk melakukan studi dengan metode dan atau cakupan area tertentu.

Instalasi Saat Ini

Pada tahun 2012, kami berkolaborasi dengan GFZ German Research Centre for Geosciences untuk membangun sebuah stasiun seismik Broadband permanen di daerah Kaliurang, Yogyakarta [4]. Stasiun ini berjarak sekitar 7 km dari puncak Gunung Merapi dan 20 km dari UGM. Skema instalasi saat ini ditunjukkan pada Gambar 1. Stasiun dilengkapi dengan seismometer broadband Guralp CMG-3T dan datalogger EarthData PR6-24. Datalogger kemudian dihubungkan ke sebuah RF telemetry modem dan Yagi antenna. Modem dan antena yang sama dipasang di Lantai 5 Gedung Pascasarjana, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), UGM. Komunikasi dilakukan antara keduanya (point to point) secara nirkabel pada frekuensi 900 MHZ dengan protokol seedlink berbasis tcp/ip. Sejauh ini, komunikasi dengan radio tersebut dapat berjalan lancar. Meskipun demikian, penggunaan jenis komunikasi ini akan terus dievaluasi seiring meningkatnya aktivitas pembangunan gedung di antara kedua lokasi. Hal ini dikhawatirkan akan mengurangi kualitas sinyal radio.

Gambar 1. Instalasi sistem monitoring saat ini

Modem di FMIPA kemudian dihubungkan ke sebuah router dan gateway untuk diteruskan ke pusat komputer universitas (DSSDI UGM). Di DSSDI, kami memanfaatkan layanan virtual private server (VPS) yang disediakan. DSSDI menyediakan akses penuh terhadap user root, sehingga setiap VPS mempunyai konfigurasi yang dapat diatur layaknya pada server fisik. VPS menjadi pilihan utama mengingat keunggulannya dalam hal upgrade resources, perawatan, dan akses remot. Upgrade VPS dapat dilakukan dengan mudah karena pada dasarnya VPS merupakan virtualisasi server dan jaringan di sebuah server induk berperforma tinggi [5]. VPS juga dikelola secara profesional oleh DSSDI, sehingga pengguna fasilitas ini relatif bebas perawatan dan keterjaminan server dalam kondisi aktif sangat tinggi.

Pada VPS, kami juga menginstall piranti lunak open-source SeisComp3 (Gambar 2). Piranti ini merupakan piranti lunak monitoring powerfull yang dapat disejajarkan dengan piranti lunak Earthworm dari Incorported Research Institutions for Seismology (IRIS) [6]. SeisComp3 dapat digunakan untuk keperluan akuisisi, pemrosesan, dan distribusi (sharing masuk-keluar) data secara realtime dengan menggunakan protokol seedlink berbasis tcp/ip. Melalui piranti lunak ini, data seismik yang berasal dari Stasiun Seismik Kaliurang saat ini dipadukan dengan data terbuka dari 25 stasiun seismik BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika) Indonesia yang tergabung ke dalam jaringan GEOFON. Data dapat diperoleh melalui GFZ Seismological Data Archive. Sementara ini, data dari stasiun kami baru dapat diakses oleh GFZ karena aturan keamanan jaringan di DSSDI UGM. Dengan pemanfaatan VPS, akses remot terhadap piranti lunak SeisComp3 dapat dilakukan di manapun melalui jaringan internet.

Gambar 2. Tampilan dua jendela SeisComp3 (scrttv dan scmv)

Rencana pengembangan berikutnya terhadap instalasi saat ini ditunjukkan pada Gambar 3. Penambahan jumlah stasiun dilakukan dalam kaitannya dengan studi dengan metode dan atau area tertentu di wilayah Yogyakarta. Target jangka panjangnya adalah terwujudnya jaringan stasiun seismik real-time di Departemen Fisika, UGM untuk memonitor aktivitas tektonik mapun vulkanik dengan lebih teliti di wilayah Yogyakarta dan sekitarnya. Teknologi telemetri nirkabel lain akan dijajaki untuk diterapkan pada sistem yang sedang dikembangkan [7]. Seiring dengan perkembangan jangkauan sinyal 3G dan 4G dari operator seluler yang cukup tinggi di Yogyakarta, teknologi cellular ip modem sangat dimungkinkan untuk diterapkan pada sistem komunikasi. Selain itu, akan dikembangkan pula beberapa aplikasi web berbasis python terkait sistem monitoring. ObsPy merupakan salah satu proyek open-source berbasis Python untuk pengolahan data seismik lebih lanjut. ObsPy library dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi GUI [8]. Django merupakan merupakan proyek open-source berbasis Python lainnya untuk pengembangan aplikasi berbasis web. Perpaduan keduanya dapat menghasilkan berbagai aplikasi web berbasis python terkait seismologi. Target jangka pendek yang akan diwujudkan adalah pengembangan aplikasi seismologi yang berhubungan layanan data dan analisis noise. IRIS dalam hal ini telah mengembangkan Wilber 3 [9] dan DMC Noise Toolkit [10] terkait kedua hal tersebut.

Gambar 3. Rencana Pengembangan Instalasi

  1. Clinton, W. Hanka, S. Mazza, H. Pederson, R. Sleeman, K. Stammler, A. Strollo, and T.V. Eck, “EIDA: The European Distributed Data Archive for Seismology” in Proceedings Second European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (ECEES)(August 2014).
  2. C. Komorowski, S.Jenkins, P.J. Baxter, A. Picquout, F. Lavigne, S. Charbonnier, R. Gertisser, K. Preece, N. Cholik, A. B. Santoso, Surono, Journal of Volcanology and Geothermal, 261, 260-294, 2013.
  3. Anggraini, “ The 26 May 2006 Yogyakarta earthquake, aftershocks and interactions,” Ph.D. thesis, Potsdam University, 2013.
  4. Rakhman, H. Darmawan, M. Guenther, W. Kohl, W. Suryanto, A. Anggraini, B. G-Luehr, K. S. Brotopuspito, “Installation of Broadband Seismic Stasion for Mount Merapi Monitoring at Gadjah Mada Guest House, Kaliurang, Yogyakarta,” in Proceedings Cities on Volcanoes (CoV) 8 (September 2014).
  5. Almurayh, Virtual Private Server(University of Colorado, Colorado, 2010), pp. 1–6.
  6. Olivieri and John Clinton, Seismological Research Letters 83, 720-727, (2012).
  7. Guenther and A. Strollo, “Communication systems used in seismology,” in New Manual of Seismological Observatory Practice, edited by P. Bormann (GeoForschungsZentrum, Potsdam, 2013), pp. 1-20.
  8. Megies, M. Beyreuther, R. Barsch, L. Krischer, and J. Wassermann, ANNALS OF GEOPHYSICS, 54, 47-58, 2011.
  9. Newman, A. Clark, C. Trabant, R. Karstens, A.Hutko, R. Casey, and T. Ahern, “Wilber 3: A Python-Django Web Application For Acquiring Large-scale Event-oriented Seismic Data, in Proceedings AGU Fall Meeting (2013).
  10. Bahavar, A. Hutko, C. Trabant, K. Koper, R. Anthony, and R. Aster, “The new IRIS DMC Noise Toolkit” in Proceedings AGU Fall Meeting (2013).