April 2016
Analisis Peak Ground Acceleration (PGA) dan Intensitas Gempabumi berdasarkan Data Gempabumi Terasa Tahun 1981 - 2014 di Kabupaten Bantul Yogyakarta
Nugroho Budi Wibowo 1 , dan Juwita Nur Sembri 1
1 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Stasiun Geofisika Yogyakarta Jl. Wates km 8, Jitengan, Balecatur, Gamping, Sleman, D. I. Yogyakarta, Telp (0274) 6498383 nugrohobudiwibowo@gmail.com
Received 01-01-2016, Revised 29-02-2016, Accepted 16-03-2016, Published 20-04-2016

## ABSTRAK
Sejarah  kegempaan  Jawa  antara  tahun  1981  hingga  2014  mencatat  bahwa  Daerah  Istimewa Yogyakarta telah dilanda gempabumi merusak sebanyak 4 kali dan ratusan gempabumi terasa. Penelitian  ini  bertujuan  mengkaji  zona  percepatan  tanah  maksimum  (PGA)  dan  intensitas gempabumi berdasarkan data historis kejadian gempabumi dari tahun 1981–2014. Perhitungan percepatan  tanah  maksimum  menggunakan  persamaan  Kanai  dan  intensitas  gempabumi menggunakan  persamaan  Wald.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  231  data pengukuran mikrotremor di sekitar Kabupaten Bantul yang berasal  dari BMKG serta 147 data gempabumi  merusak  dan  terasa  dari  BMKG.  Hasil  penelitiaan  menunjukkan  nilai  PGA  di Kabupaten  Bantul  bervariasi  dari  57,7-412,7  gal.  Zonasi  PGA  di  Kabupaten  Bantul  dibagi menjadi tiga zona, yaitu zona pertama dengan nilai percepatan 57,7-91 gal, zona kedua dengan nilai  percepatan  92-179  gal  dan  zona  ketiga  dengan  nilai  percepatan  >180  gal.  Sedangkan berdasarkan  intensitas  gempa  bumi,  Kabupaten  Bantul  memiliki  potensi  kerusakan  dalam intensitas V–VII MMI.
Kata  kunci: Percepatan  Tanah  Maksimum  (PGA),  intensitas  gempabumi,  mikrotremor, periode dominan, Kanai, Wald.

## ABSTRACT
Seismic  historical  record  in  Java  period  of  1981-2014  recorded  that  the  Special  Region  of Yogyakarta  was  hit  by  damaging  earthquake  4  times  and  hundreds  of  small  earthquakes  felt. This research was aimed to assess the peak ground acceleration (PGA) zone and the earthquake intensity  based  on  historical  data  of  earthquake  occurrence  in  1981-2014.  Peak  Ground Acceleration  was  calculated using  Kanai  equation  and  earthquake  intensity  using  Wald equation.  This  research  was  conducted  by  using  231  microtremor  data  in  Bantul  District  that derived from BMKG and also 147 data of damaging earthquake and small earthquake felt from BMKG.  The  result  of  this  study  represent  peak  ground  acceleration  value  in  Bantul  District which was varied from 57.7-412.7 gal. Peak Ground Acceleration Zonation of Bantul District was  diveded  by  3  zones;  first  zone  with  PGA  value  57.7-91  gal,  the  second  zone  with  PGA value  92-179  gal  and  the  third  zone  with  PGA  value  higher  than  180  gal. While  based  on earthquake intensity, Bantul District has damage potential of V-VII MMI in intensity scale.
Keyword: Peak Ground Acceleration (PGA), Earthquake Intensity, Microtremor, Kanai, Wald.

## PENDAHULUAN
Kepulauan Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik utama, yaitu lempeng Indo-Australia di bagian Selatan dan Barat, lempeng Eurasia di bagian Utara, dan lempeng Pasifik  di  bagian  Timur [3] .  Kondisi  ini  membuat  Kepulauan  Indonesia  memiliki  resiko
terhadap  becana  gempabumi.  Daerah  Istimewa  Yogyakarta  yang  berada  di  Utara  jalur pertemuan  lempeng  Indo-Austaralia  dan  Eurasia  memiliki  resiko  gempabumi  akibat  jalur subduksi kedua lempeng tersebut. Dari catatan sejarah kegempaan Jawa antara tahun 1821 hingga 2009, Daerah Istimewa Yogyakarta telah dilanda gempabumi merusak sebanyak 4 kali dan ratusan gempabumi terasa [1] . Gempabumi 2006, merupakan gempabumi merusak dan  menimbulkan  korban  jiwa  yang  cukup  signifikan  khususnya  di  Kabupaten  Bantul. Penelitian  ini  bertujuan  mengkaji  zona  percepatan  tanah  maksimum  dan  intensitas gempabumi  berdasarkan  data  historis  kejadian  gempabumi  dari  tahun  1981-2014. Perhitungan  percepatan  tanah  maksimum  menggunakan  persamaan  Kanai  dengan memperhitungkan faktor periode dominan tanah di Kabupaten Bantul.

## Periode dominan
Penentuan periode dominan diperoleh dari persamaan :
𝑇 𝑔 = 1 𝑓 𝑜 (1)
𝑇 𝑔 merupakan periode dominan (s) dan 𝑓 𝑜 merupakan frekuensi dominan (Hz)

## Frekuensi dominan
Frekuensi dominan diperoleh dari pengukuran mikrotremor dengan menggunakan metode HVSR. Persamaan HVSR untuk getaran terukur di permukaan dinyatakan :
HVSR = √(𝑨 (𝑼−𝑺) (𝒇)) 𝟐 +(𝑨 (𝑩−𝑻) (𝒇)) 𝟐 (𝑨 (𝑽) (𝒇)) (2)
HVSR = Horizontal to Vertical Ratio 𝐴 (𝑈−𝑆) (𝑓) = Nilai Amplitudo spektrum frekuensi komponen Utara-Selatan 𝐴 (𝐵−𝑇) (𝑓) = Nilai Amplitudo spektrum frekuensi komponen Barat-Timur (𝐴 (𝑉) (𝑓)) = Nilai Amplitudo spektrum frekuensi komponen Vertikal

## Percepatan tanah maksimum (PGA)
Penentuan model percepatan tanah ini menggunakan metode Kanai (1966) [2] , yakni:
𝛼 = 5 √𝑇 𝑔 10 0.61𝑀−(1.66+ 3.6 𝑅 )𝑙𝑜𝑔 𝑅+0.67− 1.83 𝑅 (3)
Dimana, 𝛼 (PGA  dalam gal ), Tg (periode  dominan  tanah  dalam second ),  M  ( Magnitude dalam Skala Richter ) dan R (jarak hypocenter dalam km ).
Intensitas gempabumi (I MM )
Persamaan intensitas gempabumi berdasarkan persamaan Wald [3] .
𝐼𝑀𝑀  =  3,66 𝑙𝑜𝑔 𝛼 − 1,66 (4)
𝐼 𝑀𝑀 = Intensitas gempa menurut skala MMI dan 𝛼 = percepatan tanah maksimum (gal)

## METODE PENELITIAN
Diagram  alir  penelitian  ditunjukkan  oleh  Gambar  3.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan 231 data pengukuran mikrotremor di sekitar Kabupaten Bantul yang berasal dari  BMKG  dan  parameter  gempabumi  dari  katalog  BMKG  (Gambar  1).  Katalog  yang
digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu  Katalog  Gempabumi  Signifikan  dan  Merusak  Tahun 1821-2009 dari BMKG Pusat dengan sumber data dari E.I ( earthquake in Indonesia ), E.R ( Earthquake  Report), G.N  ( Geophyscal  Notes), N.T  ( Natuurkunding  Tijdschrift  voor Nederlandsch-Indie), S.I  ( Seismology  in  Indonesia), USGS  ( United State  Geological Survey) dan  BMKG  (Badan  Meteorologi  Klimatologi  dan  Geofisika).  Selain  itu,  katalog gempabumi  terasa  di  Kabupaten  Bantul  tahun  2005-2014  dari  Stasiun  Geofisika Yogyakarta. Pengukuran mikrotremor menggunakan TDS-303 portabel seismograph yang ditunjukkan  oleh  Gambar  2,  kompas  geologi,  GPS,  dan  Laptop.  Standar  operasional pengukuran alat tersebut berdasarkan pada SESAME European research project [5] dengan durasi pengukuran 30 menit untuk setiap titiknya. Pengolahan data menggunakan software NetRec , DataPro , Geopsy ,  dan Arc  Gis  9.2 .  Metode  pengolahan  data  mikrotremor menggunakan  metode  HVSR  ( Horizontal  to  Vertical  Ratio )  untuk  menghasilkan  variabel utama  berupa  data  frekuensi  dominan  ( fo )  dan  faktor  amplifikasi  ( A ).  Data  periode dominan  tanah  diperoleh  dari  Persamaan  1  dan  digunakan  untuk  menentukan  percepatan tanah  maksimum  pada  Persamaan  3  beserta  parameter  gempabumi  dari  katalog  BMKG. Nilai  percepatan  tanah  maksimum  dikonversi  menjadi  nilai  intensitas  gempabumi berdasarkan Persamaan 4.
Gambar 1. (Colour online) Peta titik lokasi pengukuran mikrotremor
Gambar 2. (Colour online)Portabel seismograph [6]
Sesar
1.Seismometer 2. Digitizer 3. Kabel Sensor 4.GPS 5. Solar cell
Katalog Gempabumi 1821 – 2014 (BMKG Data gempabumi merusak dan dirasakan di D.I. Yogyakarta Parameter gempabumi : episenter, magnitude dan kedalaman Akusisi Mikrotremor 192 Lokasi Datapro Format data MSD (miniseed) Sesarray - geopsy FFT dan HVSR Frekuensi dominan (fo) Amplifikasi (A) Periode dominan (To) Percepatan tanah maksimum Persamaan Kanai Percepatan tanah maksimum (α) Intensitas gempabumi persamaan Wald Zonasi percepatan tanah maksimum di Kab. Bantul Zonasi percepatan tanah maksimum di Kab. Bantul Zonasi Intensitas gempabumi di Kab. Bantul Zonasi Intensitas gempabumi di Kab. Bantul
Gambar 3. Diagram alir penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Gempabumi Merusak dan Dirasakan di Kab. Bantul
Sejarah  mencatat  empat  kali  gempabumi  signifikan  dan  merusak  di  wilayah  Yogyakarta yang  tercatat  pada  katalog  gempabumi  signifikan  dan  merusakan  tahun  1821-2009  dan lebih  dari  100  data  gempabumi  terasa  berdasarkan  data  gempabumi  terasa  dari  Stasiun Geofisika  Yogyakarta.  Gempabumi  signifikan  dan  merusak  terjadi  pada  tahun  1943,  13 Maret  1981  dengan  intensitas  di  Yogyakarta  VII  MMI  dengan  dampak  yang ditimbulkannya yaitu dinding Hotel Ambarukmo retak. Pada  tanggal 25 Mei 2001dengan magnitude 6.3 SR kedalaman 143 km dan intensitas di Yogyakarta V MMI serta terdapat kerusakan  ringan  di  Yogyakarta.  Pada  tanggal  26  Mei  2006  dengan  magnitude  5,9  SR kedalman  33  km  dan  intensitas  di  Bantul  Klaten  IX  MMI,  Sleman  dan  Kota  Yogyakarta VII  MMI.  Gempabumi  ini  menimbulkan  kerusakan  >100.000  rumah  rusak.  Gambar  4 menunjukkan distribusi  episenter  gempabumi signifikan dan merusak  yang pernah terjadi di wilayah Yogyakarta.
Gambar 4. (Colour online) Peta Gempabumi Merusak di Jawa Tengah dan D.I Yogyakarta
Gambar 5. (Colour online) Grafik moving average magnitude gempabumi terasa di Kabupaten Bantul
Penelitian  ini  selain  menggunakan  data  gempabumi  signifikan  dan  merusak  juga menggunakan input data gempabumi  terasa di  wilayah Yogyakarta khususnya  Kabupaten Bantul. Sehingga berdasarkan katalog, data yang digunakan, data gempa dari tahun 1981- 2014.    Jumlah  data  gempabumi  yang  digunakan  sebanyak  147  data  gempabumi.  Tren magnitude gempabumi dirasakan di Kabupaten Bantul menunjukkan pola yang naik turun, yang  artinya  gempabumi  terasa  di  Kabupaten  Bantul  tidak  selalu  diakibatkan  oleh gempabumi dengan magnitude > 5 SR. Namun, gempabumi dengan magnitude < 5 SR dan kedalaman  dangkal  dapat  mengakibatkan  gempabumi  terasa.  Gambar  5,  menunjukkan grafik moving average kejadian gempabumi terasa di Kabupaten Bantul.
Sesar

## Percepatan Tanah Maksimum di Kabupaten Bantul
Nilai  percepatan  tanah  maksimum  dihasilkan  dengan  pendekatan  Kanai  berdasarkan  147 data  gempabumi  terasa  dan  231  data  periode  dominan  hasil  pengukuran  mikrotremor. Variasai  nilai  periode  dominan  tanah  bervariasi  dari  0,1-2,0  s.  Nilai  ini  menunjukkan bahwa  Kab.  Bantul  tersusun  atas  material  tersier  hingga  sedimentasi  berupa  dataran aluvial.  Nilai  periode  dominan  memliki  fungsi  pengontrol  pada  metode  Kanai  selain parameter  gempabumi.  Sehingga  besarnya  percepatan  tanah  akan  dipengaruhi  faktor geologi setempat yang terwakilkan oleh nilai periode dominan tanah.
Nilai  percepatan  tanah  maksimum  di  Kabupaten  Bantul  bervariasi  dari  57,7–412,7  gal seperti ditunjukan pada Gambar 7.
Gambar 6. (Colour online) Nilai Tg pada Titik Pengukuran di Kab. Bantul
Gambar 7. (Colour online) Grafik PGA di Kab. Bantul pada setiap titik pengukuran
Zonasi  percepatan  tanah  maksimum  di  Kabupaten  Bantul  dibagi  menjadi  tiga  zona,  yaitu zona pertama dengan nilai percepatan 57,7 -91 gal, zona kedua dengan nilai percepatan 92- 179 gal dan zona ketiga dengan nilai percepatan >180 gal. Gambar 7 menunjukkan zonasi PGA di  Kab.  Bantul,  dengan  distribusi PGA lebih  dari  180  gal  terdapat  di  wilayah  Barat dan  Timur  Kab.  Bantul.  Zona  tersebut  mencakup  Kecamatan  Sedayu,  Pajangan,  Pandak Kasihan,  Bantul  dan  sebagian  kecil  Kec.  Bambanglipuro  di  wilayah  Barat.  Sedangkan  di wilayah  Timur  antara  lain  Kec.  Piyungan,  Dlingo,  Pleret,  Imogiri,  Pundong  dan  Kretek. Zona  dengan PGA antara  92-179  gal  terdapat  di  Kec.  Sewon,  Pleret,  Jetis,  Bantul, Bambanglipuro, Pundong, Kretek, Sanden dan Srandakan. Zona dengan PGA antara 57.7- 91  gal  terdapat  pada  Kec.  Banguntapan.  Semakin  besar  nilai PGA maka  potensi  terjadi kerusakan, wilayah pada zona >180 gal memiliki potensi kerusakan ringan untuk bangunan dengan konstruksi baik.
Gambar 8. (Colour online) Zonasi PGA dengan metode Kanai di Kab. Bantul berdasarkan data gempa 1981- 2014

## Intensitas Gempabumi di Kabupaten Bantul
Gambar 9. (Colour online) Zonasi Intensitas dengan metode Wald di Kab. Bantul berdasarkan data gempa 1981-2014
Intensitas  gempabumi  dapat  merepresentasikan    tingkat  kerusakan  yang  terjadi  sebagai dampak  adanya  gempabumi  di  suatu  wilayah.  Perhitungan  intensitas  gempabumi  pada
penelitian  ini  menggunakan  persamaan  Wald  dengan  memperhitungkan  nilai PGA .  Skala intensitas gempabumi dari I MMI hingga XII MMI. Semakin tinggi skala intensitas, maka semakin  besar  kerusakan  yang  terjadi  akibat  gempabumi.  Hasil  perhitungan  intensitas menunjukkan  bahwa  Kab.  Bantul  memiliki  potensi  kerusakan  dalam  intensitas  V-VII MMI.  Kecamatan  yang  berada  pada  zona  V  MMI  antara  lain  Kec.  Banguntapan,  Sewon, Piyungan, Sanden, Kretek dan sebagian kecil Kec. Sedayu. Kecamatan  yang berada pada zona  VI  MMI  antara  lain  Kec.  Sedayu,  Kasihan,  Sewon,  Pajangan,  Bantul,  Pandak, Srandakan,  Bambanglipuro,  Sanden,  Kretek,  Pundong,  Imogiri,  Jetis,  Dlingo,  Piyungan dan Pleret. Sedangkan kecamatan pada zona VII MMI antara lain Kec. Imogiri, Pundong, Kretek dan Pajangan. Gambar 8 menunjukkan zonasi intensitas gempabumi di Kab. Bantul berdasarkan data gempabumi terasa 1981-2014.

## KESIMPULAN
Nilai  percepatan  tanah  maksimum  di  Kabupaten  Bantul  berdasarkan  gempabumi  1981- 2014  bervariasi  dari  57,7-412,7  gal.  Zonasi  percepatan  tanah  maksimum  di  Kabupaten Bantul dibagi menjadi tiga zona,  yaitu zona pertama dengan nilai percepatan 57,7-91 gal, zona  kedua  dengan  nilai  percepatan  92-179  gal  dan  zona  ketiga  dengan  nilai  percepatan >180 gal.
Kabupaten  Bantul  memiliki  potensi  kerusakan  dalam  intensitas  V–VII  MMI.  Kecamatan yang berada pada zona V MMI antara lain Kec. Banguntapan, Sewon, Piyungan, Sanden, Kretek dan sebagian kecil Kec. Sedayu. Kecamatan yang berada pada zona VI MMI antara lain Kec. Sedayu, Kasihan, Sewon, Pajangan, Bantul, Pandak, Srandakan, Bambanglipuro, Sanden,  Kretek,  Pundong,  Imogiri,  Jetis,  Dlingo,  Piyungan  dan  Pleret.  Sedangkan kecamatan pada zona VII MMI antara lain Kec. Imogiri, Pundong, Kretek dan Pajangan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. BMKG. 2010. Katalog Gempabumi  Signifikan dan Merusak 1821-2009 .  Sub Bidang Mitigasi Gempabumi, Jakarta.
2. Douglas, J. 2004. Ground motion estimation equations 1964–2003 . London: Imperial Colleage.
3. Ibrahim,  Gunawan,  dan  Subardjo.  2005. Pengetahuan  Seismologi .  Jakarta:  Badan Meteorologi dan Geofisika.
4. Kirbani,  dkk.  2006.  Percepatan  Getaran  Tanah  Maksimum  Daerah  Istimewa Yogyakarta 1943-2006. Jurnal Geofisika 19 , Vol.
5. SESAME. 2004. Guidelines for the implementation of the h/v spectral ratio technique on ambient vibrations measurements, processing and interpretation .
6. Wibowo, N. B. 2015. Spatial Analysis of Surface Aquifer Thickness Based Frequency predominant  in  Bantul  District. Indonesian  Journal  of  Applied  Physics ,  Vol.5,  No.1, Hal. 63-71.