ANALISIS DEFORMASI GUNUNG BROMO AKIBAT AKTIVITAS ERUPSI PADA DESEMBER 2015 –

## FEBRUARI 2016 MENGGUNAKAN TEKNOLOGI DIFFERENTIAL INTERFEROMETRY SYNTHETIC
APERTURE RADAR (DInSAR)
Muhammad Taufik 1 , Imelda Vinny Aprillisa 2 , Ira Mutiara Anjasmara 3
Departemen Teknik Geomatika, FTSLK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia e-mail: 2 imeldavinny@yahoo.com

## Abstrak
Gunung Bromo merupakan salah satu gunung berapi yang paling aktif di Jawa Timur. Pada Desember 2015 – Januari 2016  Pusat  Vulkanologi  dan  Mitigasi  Bencana  Geologi  mendeteksi  adanya  peningkatan  aktivitas  di  Gunung  Bromo. Aktivitas  vulkanik  menyebabkan  adanya  perubahan  (deformasi)  di  wilayah  permukaan  Gunung  Bromo.  Deformasi yang  ada  di  permukaan  Gunung  Bromo  dapat  diukur  dengan  berbagai  teknologi,  salah  satunya  yaitu  menggunakan teknologi Differential  Interferometry  Synthetic  Aperture  Radar (DInSAR).  Dalam  penelitian  ini  pengukuran deformasi pada permukaan Gunung Bromo dilakukan pengolahan dengan teknologi DInSAR menggunakan metode two-pass dari lima  buah  citra  satelit  Sentinel-1A  bulan  November  2015,  Desember  2015,  Januari  2016,  Februari  2016,  dan  Maret 2016 serta Digital Elevation Model  Shuttle Radar Topography Mission 30 meter. Hasil menunjukkan bahwa metode two-pass teknologi DInSAR dapat merefleksikan peningkatan aktivitas di Gunung Bromo dimana mayoritas deformasi terjadi  di  kaldera  Gunung  Bromo.  Dari  metode  ini,  nilai Line  Of  Sight displacement yang  dihasilkan  menunjukkan bahwa  terjadi  puncak subsidence pada  bulan  Desember  2015 – Januari  2016  sebesar  -20  mm  s/d  -60  mm  hal  ini mengindikasikan  jika  terjadi  peningkatan  aktivitas  pada  kawah  Gunung  Bromo  pada  rentang  waktu  tersebut. Sedangkan  puncak uplift terjadi  pada  bulan  Februari  2016 – Maret  2016  sebesar  0  mm  s/d  40  mm  hal  ini mengindikasikan jika aktivitas pada kawah Gunung Bromo sudah mengalami penurunan.
Kata kunci : Deformasi, DInSAR, Gunung Bromo, Sentinel-1A

## Abstract
Bromo  mountain  is  one  of  the  most  active  volcanoes  in  East  Java.  In  December  2015  -  January  2016  the  Center  for Volcanology  and  Geological  Hazard  Mitigation  detected  increased  activities  on  Bromo  mountain.  The  existence  of volcanic activities cause a deformations on the surface of Bromo mountain. The existing deformations on the surface of Mount  Bromo  can  be  measured  with  various  technologies  such  as  using  DInSAR.  In  this  study,  the  analysis  of deformation  on  the  surface  of  Mount  Bromo  are  done  by  DInSAR  processing  using  two-pass  method  and  using  five Sentinel-1A satellite imagery in November 2015, December 2015, January 2016, February 2016, and March 2016 and DEM  SRTM  30  meters.  The  results  show  that  the  two-pass  method  of  DInSAR  can  reflect  the  increased  activities  in Bromo mountain that cause the deformation of the surface where the majority of deformations occur at the caldera of Bromo mountain. From this method, the result of LOS (Line of Sight) displacement value indicates that  the maximum subsidence occured in December 2015 - January 2016  with the value -20 mm s / d  -60 mm it indicates if there were some increased activities on the crater of Bromo mountain in  December 2015 to January 2016. While the maximum uplift  occurred  in  February  2016  -  March  2016  with  the  value  0  mm  s  / d  40  mm  it  indicates  if  the  activities  on the crater  of  Bromo  mountain  was  decreasing.  However,  in  order  validate  the  accurate  value  of  deformation,  it  is necessary to compare with other measurements or measuring directly in the field.
Keywords : Deformation, DInSAR, Bromo Mountain, Sentinel-1A

## PENDAHULUAN
Indonesia  adalah  negara  kepulauan  yang  secara tektonik  terletak  diantara  pertemuan  tiga lempeng  benua  yaitu  lempeng  Eurasia,  lempeng Pasifik,  serta  lempeng  Australia.  Interaksi  dari ketiga  lempeng  tersebut  menghasilkan  deretan pegunungan  api  ( volcanic  arc )  yang  membujur dari  selatan  hingga  timur  Indonesia.  Terhitung sebanyak  129  buah  gunung  api  aktif  berada  di Indonesia.  Keberadaan  gunung  api  tersebut tentunya  memiliki  dampak  secara  langsung terhadap lingkungan, baik itu positif atau negatif. Salah  satu  dampak  negatifnya  adalah  bahaya letusan  gunung  api.  Letusan  gunung  api merupakan  proses  naiknya  material  magma  dari dalam  bumi  menuju  permukaan  bumi  baik dikeluarkan  secara  eksplosif  maupun efusif (Wismaya dan Anjasmara 2016).
Gunung  Bromo  merupakan  salah  satu gunung api yang paling aktif di Jawa Timur. Data menunjukkan,  sejak  tahun  1804  hingga  tahun 2016,  Gunung  Bromo  telah  bererupsi  lebih  dari 50  kali.  Aktivitas  Gunung  Bromo  saat  ini  sebagai aktivitas  pasca-kaldera  yang  ditandai  dengan pertumbuhan kerucut lava atau scoria atau cinder cone pada  dasar  kaldera.  Karena  posisi  dapur magma  pasca-kaldera  relatif  lebih  dangkal dengan  sistem  yang  terbuka,  maka  letusan- letusan  pasca-kaldera  tidak  didahului  akumulasi energi yang besar sehingga letusannya tergolong letusan  kecil.  Umumnya  letusan  yang  terjadi adalah letusan eksplosif yang bersifat membangun  seperti Stromolian atau Maar . Periode  letusan  gunung  api  pasca-kaldera umumnya  pendek,  rata-rata  10  tahun  sekali (Pratomo 2006).
Dengan  pendeknya  periode  letusan  dari Gunung  Bromo  menunjukkan  tingginya  aktivitas yang  terjadi  pada  dapur  magma,  hal  ini berimplikasi  terhadap  perubahan  bentuk  badan atau  permukaan  berupa mengembang  ( inflation ) dan  menyusut  ( deflation )  permukaan  gunung tersebut.  Perubahan  yang  signifikan  dari  gunung api  dapat  menjadi  salah  satu  indikator  akan terjadinya letusan, untuk itu diperlukan pengamatan deformasi dengan melihat perubahan  nilai  pergeseran  permukaan  baik  dari arah vertikal maupun horizontal. Untuk pengamatan  deformasi  pada  gunung  api  sendiri ada banyak metode yang dapat dilakukan seperti
penggunaan  GPS  ( Global  Positioning  System ), seismometer,  dan  data  survei  geofisika  lainnya untuk  membantu  mendeteksi  dinamika  kegiatan gunung  api  (Chang-Wook  dkk.  2008),  selain  itu dapat menggunakan teknologi satelit penginderaan jauh aktif yang menyediakan cakupan global untuk pemantauan gunung api (Rivera, Amelung, dan Eco 2016).
Differential Interferometry Synthetic Aperture  Radar (DInSAR)  merupakan  teknik berbasis radar yang mengekploitasi informasi yang ada  pada  fase,  setidaknya  dua  citra Synthetic Aperture  Radar (SAR)  yang  diperoleh  pada  daerah yang  sama,  pada  waktu  yang  berbeda,  untuk memperoleh  pengukuran  deformasi  pada  suatu daerah  (Hanssen 2001). Penelitian deformasi pada gunung  api  yang  telah  dilakukan  sebelumnya dengan teknologi Interferometry Synthetic Aperture  Radar (InSAR)  pada  Gunung  Merapi (Yudha dkk. 2011). Oleh karena itu pada penelitian ini akan mengolah citra satelit  Sentinel-1A dengan menggunakan teknologi Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar (DInSAR) untuk mendapatkan  besarnya  deformasi  di  Gunung Bromo akibat erupsi pada bulan Desember 2015 – Februari 2016.

## METODE

## Lokasi Penelitian

## Gambar 1. Lokasi Penelitian Gunung Bromo (USGS 2017)
Lokasi  penelitian  ini  mengambil  studi  kasus  di kawasan  Gunung  Bromo  yang  berada  di  Provinsi Jawa  Timur.  Pada  koordinat  7 0 53’  – 8 0 0’  30”  LS dan  112 0 53’  50”  – 113 0 1’  3 0 BT.  Gunung  bromo dikelilingi oleh empat wilayah kabupaten diantaranya :
- Kabupaten Probolinggo - Kabupaten Pasuruan - Kabupaten Lumajang
- Kabupaten Malang. Data dan Peralatan - Data Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini meliputi :
1. Lima citra satelit Sentinel-1A menggunakan band-C single polaritation (VV) dengan panjang gelombang 5,6 cm.
2. Data Precise Orbit Ephemeride [AUX_PEORB].
3. DEM SRTM 30 meter.
Tabel 1. Data Citra Sentinel-1A No. ID_Scene Tanggal Level Arah 1. S1A_IW_SLC_1SSV_ 20151109T104927_20 151109T104957_0085 26_00C12B_05D0 9-November- 2015 1,0  ( Single Look
Complex ) Ascending 2. S1A_IW_SLC_1SSV_ 20151227T104920_20 151227T104950_0092 26_00D4DA_0945 27-Desember- 2015 1,0  ( Single Look Complex ) Ascending 3. S1A_IW_SLC_1SSV_ 20160120T104920_20 160120T104949_0095 76_00DEE0_CBB5 20-Januari-2016 1,0  ( Single Look
Complex ) Ascending 4. S1A_IW_SLC_1SSV_ 20160213T104919_20 160213T104949_0099 26_00E916_A92F 13-Februari- 2016 1,0  ( Single Look Complex ) Ascending 5. S1A_IW_SLC_1SSV_ 20160308T104919_20 160308T104949_0102 76_00F325_F3D3 8-Maret-2016 1,0  ( Single Look
Complex )
Ascending
- Peralatan
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini meliputi Sistem Operasi Ubuntu 16.04 LTS , Sistem Operasi Windows 7 , GMT 5 , GMT-SAR .

## Pengolahan Data
Berikut  adalah  penjelasan  tahapan-tahapan pengolahan  data SAR dengan  teknologi DInSAR pada flowchart gambar 2, sebagai berikut :
1. Interferometry SAR Processing
Tujuan dari proses ini yaitu pembentukan citra interferogram  dari  sepasang  data SLC yang terdiri  dari  citra master dan  citra slave . Metode two  pass terbentuk  empat  pasang citra.
2. Differential  Interferometry  SAR  (DInSAR) Processing
Pada citra interferogram yang telah terbentuk dilakukan  proses image  filtering dengan menaikkan nilai Signal Noise Ratio (SNR) serta
penghapusan efek topografi dengan menggunakan DEM SRTM 30 meter pada sistem koordinat radar.
3. Nilai Koherensi
Hasil  dari  proses DInSAR memiliki  nilai koherensi dengan rentang nilai dari 0-1. Dimana jika nilai koherensi =1 menunjukkan bahwa citra master dan slave pada  interferogram  benar- benar  identik,  begitu  pula  sebaliknya  dengan nilai  koherensi  =  0.  Pada  penelitian  ini menggunakan nilai koherensi 0,2.
Gambar 2. Diagram Alir Pengolahan Data SAR Metode Two-Pass Interferometry
4. Phase Unwrapping dan Geocoding
Citra  dari  proses DInSAR masih  dalam  satuan radian ( phase ) dalam rentang –π sampai dengan π,  sehingga  menimbulkan  masalah  ambiguitas. Pola  deformasi  sudah  dapat  terlihat  tetapi informasi  deformasi  belum  dapat  terbaca dengan baik, sehingga dibutuhkan proses phase unwrapping untuk  mendapatkan  nilai phase absolut dan  merubah  satuan phase dari  radian menjadi  metrik.  Sedangkan  proses geocoding untuk melakukan transformasi koordinat kembali ke geografis.
5. Analisa Deformasi
Tahap  analisa  ini  bertujuan  untuk  mengetahui terjadi  deformasi  pada  hasil  pengolahan SAR
dan  membandingkan  besar  deformasi  pada permukaan  gunung  dari  pengolahan  yang dilakukan  dengan  data  Tiltmeter  dan  data EDM.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Panjang Baseline dan Interval Waktu
Dari data SLC yang digunakan dalam pemrosesan SAR dengan GMT-SAR diperoleh panjang baseline perpendicular dan jarak temporal pada tabel 2.
Dapat dilihat pada tabel 2 bahwa dari tiga pasangan  citra  yang  dibentuk  interferogram memiliki panjang baseline perpendicular sebesar -137,370996  meter  (pasangan  citra  9  November 2015 – 27  Desember  2015),  77,881014  meter (pasangan  citra  27  Desember  2015 – 20  Januari 2016),  10,034544  meter  (pasangan  citra  20 Januari  2016 – 13  Februari  2016),  -54,591658 meter (pasangan citra 13 Februari 2016 – 8 Maret 2016).

## Tabel 2. Baseline Perpendicular dan Jarak Temporal
ID_Scene Tanggal Baseline Perpendicular Baseline Temporal S1A_IW_SLC _20151109T 104927_201 51227T1049 20 9 November 2015 – 27 Desember 2015 -137,370996 meter 47  hari S1A_IW_SLC _20151227T 104920_201 60120T1049 20 27 Desember 2015 – 20 Januari 2016 77,881014 meter 24 hari S1A_IW_SLC _20160120T 104920- _20160213T 104919 20 Januari 2016 – 13 Februari 2016 10,034544 meter 24 hari S1A_IW_SLC _20160213T 104919_201 60308T1049 19 13 Februari 2016 – 8 Maret 2016 -54,591658 meter 24 hari Semakin panjang
nilai
baseline
perpendicular maka  tingkat  koherensi  citra  akan terus  menurun  dikarenakan  semakin  jauhnya perbedaan  posisi  orbit  satelit  ketika  melakukan pengambilan  citra.  Begitu  juga  dengan  besarnya nilai baseline temporal yang jika nilainya semakin besar  akan  menyebabkan temporal  decorelation dan berhubungan dengan besarnyanilai koherensi pada citra interferogram.
Koherensi  citra  yang  rendah  juga mengakibatkan karakteristik objek dari kedua sisi
juga  berbeda  dan  adanya  perubahan  pada  objek yang diamati (Sari 2014).

## Analisa Besar Deformasi Area Studi
Pada scale bar yang ditunjukkan pada gambar 3, 4, 5,  dan  6,  warna  merah  pada  citra  menunjukkan terjadinya kenaikan permukaan tanah (inflasi) pada permukaan Gunung Bromo. Sedangkan warna biru menunjukkan  terjadinya  penurunan  permukaan tanah  (deflasi).  Warna  putih  pada  scale  bar menunjukkan  area  pada  studi  kasus  yang  hampir atau  tidak  mengalami  inflasi  atau  deflasi.  Pada gambar  3,  menunjukkan  wilayah  sekitar  kaldera sebagian besar mengalami deflasi pada nilai antara 0  mm  s/d  -20  mm.  Pada  gambar  4,  menunjukkan wilayah  sekitar  kaldera  sebagian  besar  mengalami deflasi pada nilai antara -20 mm s/d -60 mm. Pada gambar  5,  menunjukkan  wilayah  sekitar  kaldera sebagian besar mengalami inflasi pada nilai antara 0  mm  s/d  30  mm.  Pada  gambar  6,  menunjukkan wilayah  sekitar  kaldera  sebagian  besar  mengalami inflasi  pada  nilai  antara  0  mm  s/d  40  mm. Berdasarkan  gambar  3,  4,  5,  dan  6,  terjadi perubahan pada permukaan badan gunung berupa penurunan  dan  kenaikan  sebelum  dan  sesudah terjadinya aktivitas erupsi.
Gambar 3. Nilai LOS Displacement 9 November 2015 – 27 Desember 2015
Gambar 5. Nilai LOS Displacement 20 Januari 2016 – 13 Februari 2016
Gambar 6. Nilai LOS Displacement 13 Februari 2016 – 8 Maret 2016

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pengolahan  dan  analisis  data  yang telah  dilakukan,  berikut  adalah  kesimpulan  yang penulis dapatkan dalam penelitian ini:
1. Metode two  pass pada  teknologi DInSAR dapat merefleksikan peningkatan aktivitas di Gunung Bromo untuk mengetahui besar nilai deformasi  di  wilayah  permukaan  Gunung Bromo  khususnya  di  sekitar  kaldera  dengan ketelitian sub-milimeter.
2. Berdasarkan hasil pengolahan DInSAR, besar deformasi  berdasarkan LOS diplacement pada 9 November 2015 - 27 Desember 2015 sebesar  0  mm  s/d  -20  mm,  27  Desember 2015 - 20 Januari 2016 sebasar -20 mm s/d - 60 mm, 20 Januari 2016 – 13 Februari 2016 sebesar 0 mm s/d 30 mm, 13 Februari 2016
– 8 Maret 2016 sebesar 0 mm s/d 40 mm.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  I.V.A.  mengucapkan  terima  kasih  kepada PVMBG  yang  telah  menyediakan  data  untuk keperluan  penelitian,  Bapak  Dr.Ir.  Muhammad Taufik  dan  Ibu  Ira  Mutiara  Anjasmara,  S.T,  M.Phil, Ph.D  selaku  dosen  pembimbing  yang  telah memberikan  dukungan  dan  bimbingan  selama penelitian dilaksanakan.

## DAFTAR PUSTAKA
Y.  Wismaya,  I.  Anjasmara.  2016.  Analisis  Deformasi Gunung  Merapi  Berdasarkan  Data  Pengamatan GPS  Februari-Juli  2015.  Surabaya:  Teknik Geomatika ITS.
I. Pratomo. 2006. Klasifikasi Gunung Api Aktif Indonesia
Studi  Kasus  dari  Beberapa  Letusan  Gunung  Api Dalam  Sejarah.  Jurnal  Indonesian  Journal  on Geoscience, Vol. 1 No. 4, 209-227.
Chang-Wook,  L.,  Zhong,  L.,  Hyung-Sup,  J.,  dan  Oh-Ig,  K.
2008.  “Surface  Displacements  of  The  St. Augustine  Volcano,  Alaska,  Measured  From  an DInSAR  and  GPS  Data”.  7th  European Conference Synthetic Aperture Radar (EUSAR). Rivera,  A.,  Amelung,  F.,  dan  Eco,  R.  2016.  “Volcano Deformation and Modeling on Active Volcanoes in The Philippines From Alos  Insar Time Series”. Geochemistry Geophysics Geosystems 17(7).
Hanssen,  R.  2001.  Radar  Interferometry:  Data Interpretation  and  Error  Analysis  Vol.  2. Springer.
Yudha,  E.,  Mulyo  ,  B.,  Yuwono,  dan  Wiweka.  2011.
“ Studi Deformasi Gunung Merapi Menggunakan Teknologi  Interferometry  Synthetic  Aperture Radar (InSAR)”. Digilib ITS.
Sari, A.  2014.  Metode  Differential  Interferometry Synthetic Aparture Radar (DINSAR) untuk Analisa Deformasi  Di  Daerah  Rawan  Bencana  Gempa Bumi  (Studi  Kasus  :  Kepulauan  Mentawai,
Sumatera  Barat).  Surabaya:  Jurusan  Teknik Geomatika Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Tamm, T., Zalite, K., Voormansik, K., dan Talgre, L. 2016. “Relating  Sentinel -1  Interferometric  Coherence to  Mowing  Events  on  Grassl ands”.  Remote Sensing.