Earthquake Early Warning System Based on Radon Gas Concentration and Groundwater Level Fluctuation at Yogyakarta Region-Indonesia

THOMAS OKA PRATAMA, Prof. Ir. Sunarno, M.Eng., Ph.D. IPU; Dr.-Ing. Ir. Singgih Hawibowo

2021 | Tesis | MAGISTER TEKNIK FISIKA

Gempa merupakan salah satu bencana alam yang paling merusak di bumi yang dihasilkan dari lonjakan tekanan tektonik. Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) menyatakan bahwa terdapat 11.920 gempa bumi terjadi pada tahun 2018, sedangkan pada tahun 2019 terjadi 11.473 gempa bumi. Dengan banyaknya kejadian gempa ini, diperlukan sistem prediksi gempa bumi untuk mengurangi resiko yang terjadi karena gempa bumi. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan algoritma prediksi gempa bumi berdasarkan fluktuasi konsentrasi gas radon dan level air tanah di Yogyakarta untuk membangun sistem peringatan dini gempa bumi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan sistem telemonitoring prekursor yang diletakkan di dekat sesar aktif yang ada di Yogyakarta-Indonesia. Terdapat 3 lokasi untuk memantau konsentrasi gas radon dalam ruang chamber dan satu tempat untuk mengukur level air tanah yang diletakkan disebuah sumur yang jarang digunakan. Sistem telemonitoring mengukur prekursor setiap menit. Penulis menggunakan data gempa bumi dari Postdam Geofon dan BMKG yang terjadi antara lempeng Eurasia dan Indo-Australia dengan magnitudo diatas M4,5. Setelah dilakukan pengukuran prekursor gempa untuk melakukan deteksi dini dan menganalisis datanya, penulis mengembangkan sebuah algoritma untuk memprediksi gempa bumi antara satu hingga 4 hari kedepan. Algoritma prediksi dihasilkan dari analisis data statistik pengukuran stasiun pengukuran sejak 17 hari terakhir. Penelitian ini menunjukkan bahwa setiap stasiun prekursor memiliki parameter statistik, sensitifitas, dan presisi yang berbeda-beda. Rata-rata waktu prediksi sekitar 2 hari sebelum terjadinya gempa bumi. Setiap stasiun prekursor memiliki sensitifitas dan presisi lebih dari 75%.

Earthquakes are one of the most destructive natural disasters on Earth as a result of surging tectonic stress. Indonesian Meteorology, Climatology, and Geophysics Agency (BMKG) said that 11,920 earthquakes happened in 2018 and 11,473 earthquakes in 2019. Earthquakes prediction is necessary to reduce the risk caused by earthquakes. The purpose of this research is to develop an algorithm for earthquake prediction based on the radon gas concentration and groundwater level fluctuation in Yogyakarta to build an earthquake early warning system. The method is by implementing precursor monitoring systems placed near the fault in Yogyakarta-Indonesia. There were 3 locations of the monitoring system that measure radon gas concentration inside a chamber room and one spot of the groundwater level measurement system installed in a rarely used well. The monitoring systems measured the precursors of early earthquake indicators every minute. The researcher used earthquake data from Postdam Geofon and BMKG, which happened between Eurasia and Indo-Australia plates above M4.5. After measuring the precursor for the earthquake early detection and analyzed the data, the researcher developed an algorithm to predict an earthquake event of an interval time between the next one until four days. The algorithm analyzed the statistical data of the precursor measurement stations from the last 17 days. The research found that each station's results have a different statistic parameter, sensitivity, and precision. The precursor prediction time average is about two days before the earthquake happens. The prediction sensitivity and precision rate reach more than 75%.

Kata Kunci : Earthquake Prediction, Instrumentation system, Telemonitoring system, Precursor, Radon gas concentration, Groundwater level.