## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print):
2614-7467
Perbandingan Penggunaan Matlab dan Python Dalam Penentuan Episenter Gempa; Studi Kasus Gempa Laut Banda 06 Mei 2020
Comparison Of Matlab and Python In Determining The Earthquake Episenter; Case Study Banda Sea Earthquake 06 May 2020
Arsy Nurrochman 1 , Luvi Roma Doni 1 , Wulan Safitri 1 , Ida Bagus Suananda Yogi 1 , Syamsurijal Rasimeng 1
1 Jurusan Teknik Geofisika, Universitas Lampung, Kota Bandar Lampung, Indonesia
Email: arsy.nurrochman1017@students.unila.ac.id,

## ABSTRAK
Laut Banda merupakan laut dengan lempeng Samudra yang termuda di planet ini. Lempeng yang berusia sekitar 5jt tahun ini menunjukkan sedikitnya 20 gempa dalam satu bulan. Jumlah ini menandakan bahwa laut banda adalah laut yang aktif dalam mengekspansi dirinya. Oleh karenanya perlu dilakukan penentuan titik sumber gempa yang dapat ditentukan  dengan  menggunakan  promgram  Matlab  ataupun  Phyton.  Pada  dasarnya  untuk  mendapatkan  lokasi episenter gempa dapat dilakukan dengan beberapa cara, seperti metode Grid Search, Geiger, dan Random Search. Selain itu pula pemrograman komputasi dapat menggunakan beberapa applikasi, dalam hal ini kami menggunakan perbandingan  antara  software  Matlab  dan  Phyton.  Penentuan  waktu  terjadinya  gempa  dilakukan  menggunakan Diagram Wadati yang kemudian akan dilanjutkan dengan metode 3D Grid Search yang dapat memberikan informasi mengenai titik gempa secara 3D dengan memanfaatkan nilai RMS (root mean square). Pada penelitian ini bertujuan untuk  melakukan  relokasi  hiposenter  gempabumi  yang  terjadi  di  wilayah  Laut  Banda  pada  6  Mei  2020  dengan menggunakan metode Grid Search 3D pada kecepatan 1D. Nilai RMS yang didapat dengan menggunakan program Matlab  dan  Phyton  pada  penelitian  ini  berturut turut  adalah  4.7695e-005  di  iterasi ke-48  dan  0.1701405200291348 pada iterasi ke-12.
Kata Kunci: 3D Grid Search, Diagram Wadati, Laut Banda, Matlab, Phyton

## ABSTRACT
The Banda Sea is the youngest oceanic plate on the planet. The plate, which is about 5 million years old, shows at least 20 earthquakes a month. This number indicates that the Banda Sea is a sea that is active in expanding itself. Therefore it is necessary to determine the point of the earthquake source which can be determined using the Matlab or  Python  program.  Basically,  to  get  the  location  of  the  epicenter  of  the  earthquake  can  be  done  in  several  ways, such  as  the  Grid  Search,  Geiger,  and  Random  Search  methods.  In  addition,  computational  programming  can  use several  applications, in this case we  use  a comparison  between  Matlab  and  Python  software.  Determination  of  the timing of an earthquake is done using a Wadati diagram which will then be followed by the 3D Grid Search method which can provide information about the earthquake point in 3D by utilizing the RMS (root mean square) value. This study aims to relocate the hypocenter of the earthquake that occurred in the Banda Sea region on May 6, 2020 using the 3D Grid Search method at 1D speed. The RMS values  obtained using the Matlab and Python programs in this study were 4.7695e-005 in the 48th iteration and 0.1701405200291348 in the 12th iteration, respectively.
Keyword: 3D Grid Search, Wadati Diagram, Banda Sea, Matlab, Python

## PENDAHULUAN
Indonesia  terletak  pada  Lempeng Eurasi  yang  berbatasan  dengan  Lempeng Indo-Australia  (Samudera  Indonesia)  pada sisi selatan dan barat, sedangkan pada sisi
timur, Indonesia berbatasan dengan Lempeng Laut Filipina dan Lempeng Pasifik yang bergerak
secara konvergen (Natawidjaja,  2012).  Ditambang  dengan Sembilan  lempeng  kecil,  yaitu  Lempeng Birma,  Lempeng  Laut  Maluku,  Lempeng

## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print):
2614-7467
Laut  Banda,  Lempeng  Timor,  Lempeng Filipina, Lempeng
Caroline, Lempeng
Birdhead,  Lempeng  Mauke,  dan  Lempeng Woodlark  (Bird,  2003).    Daerah  pertemuan antar  lempeng  ini  menghasilkan  zona subduksi  yang  berakibat  pada  intensitas pegunungan  dan  struktur-struktur  kompresi yang ada di Indonesia.
Daerah  subduksi  merupakan  salah satu  daerah  aktif  gempa  bumi  sehingga lajur  gempa  bumi  di  Indonesia  selaras dengan  panjangnya  daerah  subduksi  yang mengepung  Indonesia  atau  sekitar  5.600 km  mulai  dari  Andaman  hingga  ke  Busur Banda  Timur.  Lajur  kemudian  terus  ke wilayah  Maluku  dan  Sulawesi  Utara. Sementara  daerah  barat  dan  selatan Indonesia  yakni  sepanjang  pantai  barat Sumatera,  pantai  selatan  awa,  NTB,  NTT, serta  Maluku  merupakan  wilayah  yang memiliki  tingkat  kerawanan  gempa  bumi dan  tsunami  yang  cukup  tinggi.  Badan Meteorologi  dan  Geofisika  menunjukkan sedikitnya  20  gempa  terjadi  dalam  satu bulan.
Sehingga,  dengan  kondisi  geografis seperti di atas membuat Indonesia memiliki tingkat  kerawanan  bencana  geologi  yang cukup  tinggi,  terutama  pada  bencana gempa  dan  tsunami.  Sehingga,  diperlukan upaya mitigasi yang harus dilakukan secara dini  dan  optimal  guna  meminimalisir dampak  bencana.  Upaya  tersebut  dapat dengan  melakukan  penelitian  kebumian yang intens,
pemasangan jaringan pemantau yang representative, serta diseminasi informasi.
Menurut  Robert  Hall  (2010),  Laut Banda merupakan laut yang paling muda di dunia  dengan  usia  sekitar  5jt  tahun.  Hal  ini disebabkan oleh Evolusi Tektonik Indonesia Timur  yang  membuat  masuknya  hampir seluruh lempeng Samudra Banda Embayment yang  berumur Jurassic (160jt
tahun) ke bawah lempeng Eurasia sehingga  Banda Embayment ini  harus digantikan  oleh  lempeng  Samudra  baru,
yakni  lempeng  Banda  yang  berumur Neogen (<12 juta tahun).
Pada  penelitian  ini  bertujuan  untuk melakukan  relokasi  hiposenter  gempabumi yang  terjadi  di  wilayah  Laut  Banda  pada  6 Mei  2020  dengan  menggunakan  metode Grid  Search 3D  pada  kecepatan  1D. Relokasi
ini diharapkan mampu meningkatkan
keakuratan
hiposenter
gempa bumi yang lebih baik (Nugroho, dkk. 2007).

## METODE PENELITIAN

## A.  Waktu dan Tempat
Titik  penelitian  berada  di  daerah laut  Banda.  Laut  Banda  merupakan  lau dengan  lantai  Samudra  yang  termuda  di dunia  dengan  umur  sekitar  5  juta  tahun (Hall,  2010).  Dalam  laut  seluas  500.000 km 2 terdapat  normal fault terbesar  di  dunia (Pownall et  al .,  2016)  dan  biasa  dikenal sebagai Weber  Deep. Laut  Banda  juga berbatasan  dengan  Banda  Arc, Florest thrust dan  laut  banda  juga  masih  terjadi pemekaran  sehingga  pada  daerah  ini sering  terjadi  gempa  bumi  karena  adanya pemekaran lantai Samudra ataupun pergerakan lempeng tektonik lainnya.
Penelitian  dengan  menggunakan  data gempa  pada  tanggal  6  Mei  2020  dengan menggunakan  data  yang  diunduh  pada website ds.iris.edu dengan mengambil data tiga  stasiun  yang  merekam event gempa tersebut.
B.  Diagram Wadati
Penentuan waktu terjadinya gempa dapat  dilakukan  dengan  menggunakan Diagram  Wadati.  Beda  waktu  tiba  antara gelombang  P  dan  juga  elombang  S  (ts-tp) diplot  terhadap  waktu  tiba  dari  gelombang P. Dari hasil plotting dengan menggunakan Diagram  Wadati  ini  akan  didapatkan origin time dari  gempa  bmi  dengan  melihat  titik potong  ts-tp  dengan  sumbu  x  (waktu  tiba

## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print): 2614-7467
gelombang  P).  Waktu  tiba  biasa  disebut
dengan o b s i t .  Dalam  menentukan  waktu tibagempa  atau origin  time, dibutuhkan beberapa parameter, yakni data tp dan ts-tp dari n stasiun (Nugraha, 2015)
Gambar 1. Hasil plot Tp Vs Ts-Tp
C. 3 D Grid Search Metode yang
digunakan untuk
meakukan  penentuan  episenter  adalah guided  grid search. Guided  Grid  Search merupakan  salah  satu  metode yang dikembangkan dari solusi  inversi non-linear menggunakan  pendekatan  global  ( global search) . Dengan metode ini, terlebih dahulu melakukan  pendefinisian  model  ruang secara  “ a  priori ”  interval  (batas  minimum dan  maksimum)  harga  setiap  parameter model  yang  memunginkan.  Setelahnya, interval  tersebut  diskretisasi  sehingga  akan didapatkan  grid  yang  mungkin  saja  tidak homogen  namun  dapat  meliputi  seluruh ruang  model  yang  telah  didefinisikan. Informasi  mengenai  nilai  fungs  obyektif pada  semua  grid  di  ruang  model  dapat digunakan untuk menentukan solusi dengan  menggunakan  nilai  fungsi  obyektif minimum.  Pada metode grid  search dilakukan  proses  perhitungan  setiap  titik sampelnya  yang  terbentuk  berdasarkan grid (Arimuko, dkk. 2019)
Pada metode ini, ruang model dibagi kedalam  delapan  blok  dengan  setiap  titik tengah  blok  dijadikan  model  awal  untuk kemudian  dilakukan  perhitunga forward modelling .  Solusi  awal  didapatkan  dengan menganalisis  nilai  fungsi  obyektif  minimun
dari  ke-delapan  titik  tersebut.  Titik  tengah model yang berfungsi sebagai nilai obyektif minimum  tersebut  kita  pilih  kemudian  blok yang terpilih tersebut dibagi hingga delapan blok  untuks  setiap  bloknya  dan  akan didapat  64  blok.    Pembagian  blok  tersebut terus dilakukan hingga mendapatkan fungsi obtektif yang paling kecil. Dalam menentukan  parameter  gempa,  fungsi obyektif  yang  didapat  tersebut  merupakan silisih  dari  waktu  tiba  observasi  dengan waktu tiba peritungan (tobs-tcal).
Bentuk dari
volume balok
berupakan  hal  yang  sangat  diperhatikan dalam  metode  ini.  Tingkat  keakuratan  dan kecepatan  waktu  akan  semakin  tinggi  jika bentuk  dari  volume  balok  tersebut semakin simetris.  Metode guided  grid  search ini memiliki  tingkat  akurasi  yang  lebih  baik dibandingkan  dengan grid  search .  Setelah didapat nilai disetiap titik pada setiap balok, titik  inilah  yang  terindikasi  merupakan  titik sumber gempa adalah titik yang mempunya kemiripan  nilai  pada  setiap  stasiunnya  dan untuk mengukur kemiripannya adalah dengan  menggunakan error  root  mean square dengan persamaan
√ ∑ ( ) .... (1)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  melakukan  penelitian  kali  ini, pertama  yang  kami  lakukan  adalah picking nilai  waktu  tiba  gelombang  primer  dan waktu  tiba  gelombang  sekunder  dari masing-masing stasiun yang menjadi sampel kami. Dari data ketiga stasiun  yang di pick ,  selanjutnya  kita  tentukan  nilai  ts-tp masing-masing  stasiun.  Untuk  membuat diagram wadati dengan plot nilai tp tiap tiap stasiun  terhadap  nilai  ts-tp  nya  selanjutnya didapat  nilai  gradien  dari  grafik  tersebut. Nilai  gradien  tersebut  dapat  digunakan untuk  menentukan  nilai  time  origin.  Pada penelitian  ini  kami  mendapat  nilai  gradien
y = 2,8195x + 33,907 R² = 0,9944 0 100 200 0 20 40 60 Ts -Tp Tp Diagram Wadati

## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print): 2614-7467
yaitu Y =2.8195X+33.907 dengan
mengasumsikan  nilai  Y=0  maka  diketahui bahwa  nilai  X  adalah  (-12.025).  Nilai  x tersebut  adalah  nilai  relative  gempa, selanjutnya  dapat  diketahui  bahwa  nilai origin  time  dari  gempa  tersebut  adalah 13:56:47.975. Setelah mendapat nilai origin time  dapat  dilanjutkan  dengan  proses komputasi
yang
dalam
hal ini menggunakan metode grid search. Dengan menggunakan  program  matlab  didapatkan komponen-komponen gempa
dengan komponen  x,  komponen  y,  komponen  z atau  kedalaman  dan  nilai  rms  error. Sebagaimana terdapat dalam Tabel 1.
Tabel 1. Grid Searching 3D menggunakan matlab Iterasi Source RMS X Y Z 8 327 1416 406 0.00094184 13 332 1414 404 0.00046371 20 339 1411 401 0.0012753 33 352 1405 395 0.0043468 35 354 1404 394 0.0048009 48 367 1397 387 4.769e-005 85 404 1372 362 0.0045591 92 411 1366 356 0.0043468
Dari  tabel  1  dapat  diketahui  bahwa pada  iterasi  ke  8  terdapat  pada  koordinat (327,1416,406)  dengan  nilai  rms  error sebesar  0.00094184.  Pada  iterasi  ke  13 terdapat  pada  koordinat  (332,1414,404) dengan nilai rms error sebesar 0.00046371. Pada  iterasi  ke  20  terdapat  pada  koordinat (339,1411,401)  dengan  nilai  rms  error sebesar  0.0012753.  Pada  iterasi  ke  33 terdapat  pada  koordinat  (352,1405,395) dengan  nilai  rms  error  sebesar  0.0043468. Pada  iterasi  ke  35  terdapat  pada  koordinat (354,1404,394)  dengan  nilai  rms  error sebesar  0.0048009.  Pada  iterasi  ke  48 terdapat  pada  koordinat  (367,1397,387) dengan  nilai  rms  error  sebesar  4.7695e-
005.  Pada  iterasi  ke  85  terdapat  pada koordinat  (404,1372,362)  dengan  nilai  rms error  sebesar  0.0045591.  Pada  iterasi  ke 92  terdapat  pada  koordinat  (411,1366,356) dengan  nilai  rms  error  sebesar  0.0043468. Pada  tabel  tersebut  diketahui  bahwa  nilai rms  terkecil  terdapat  pada  iterasi  ke-48 dengan nilai rms sebesar 4.7695e-005.
Tabel 2. Grid Searching 3D menggunakan jupyter phyton Iterasi Source RMS X Y Z 1 325 1345  340 0.46351500745 2 325 1350  340 0.41773910036 3 330 1345  340 0.40449607303 4 330 1350  340 0.24355356687 5 330 1355  340 0.45139713280 6 335 1345  340 0.44403527734 7 335 1350  340 0.17014052002 8 335 1355  340 0.33145305014 9 340 1350  335 0.39138424932 10 340 1350  340 0.30138259091 11 340 1355  335 0.48518424474 12 340 1355 340 0.32913461007 Dari  tabel  2  dengan  12  kali  iterasi menggunakan metode sama namun dengan  program  yang  berbeda  diketahui bahwa  nilai  dengan  rms  terkecil  berada pada  iterasi  ke-7  dengan  rms  sebesar 0.17014052002913485  dan  terletak  pada koordinat (335,1350,340). Apabila dibandingkan dengan nilai yang didapatkan sebelumnya terlihat
cukup jauh perbedaannya.  Namun  mengingat  bahwa nilai  rms  yang  didapat  pun  berbeda  cukup jauh,  hal  ini  pun  mempengaruhi  letak episentrum  yang  terbaca  oleh  program. Dengan  perbedaan  nilai  rms  terkecil  pada matlab  adalah  4.7695e-005  sedangkan pada
jupyter phyton bernilai 0.17014052002913485 menunjukkan
perbedaan titik episenter yang didapat pula.

## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print): 2614-7467
Pada  perhitungan  episenter  gempa dengan  menggunakan grid  search 2D, diperoleh hasil sebagai berikut :
Gambar 2. Plot stasiun dan episenter gempa 2D
Pada  gambar  di  atas,  sumbu  x adalah  nilai  dari  bujur  dengan  satuan kilometer  sementara  sumbu  y  merupakan nilai  lintang  dalam  satuan  km.  Dari perhitungan  ini,  posisi  episenter  dapat diperhitungkan walaupun tidak dapat diketahui  secara  pasti.  Dari  perhitungan  2d tesebut,  dapat  dilihat  bahwa  kemungkinan episenter  berada  pada  x  =  370km  dan  y  = 13800  km.  Nilai  ini diambil  karena mempunyai  nilai  RMS erorr yang  paling kecil dengan eror 0 – 9 detik (warna ungu). Namun  metode  ini  dapat  digunakan  dalam perhitungan  awal  karena  menghasilkan perkiraan  lokasi  episenter  dengan  RMS error yang  kecil  yang  kemudian  nilai  ini digunakan dalam perhitungan secara 3D.
Gambar 3. Plot stasiun dan episenter gempa 3D
Dengan  E RMS yang  didapat  pada perhitungan  dengan  metode Grid  Search 3D  menunjukkan  hasil  yang  lebih  jelas namun  perlu  dikembangkan  lagi.  Metode
Grid Search dapat digunakan untuk menentukkan  relokasi  dengan  struktur  3D yang  hasilnya  lebih  baik  dibandingkan dengan  kecepatan  1D.  Untuk  melakukan relokasi  ini  hanya  membutuhkan  waktu  4-5 menit sehingga metode ini dapat digunakan untuk menentukan
lokasi gempa sesungguhnya

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa  perbedaan  nilai  E RMS kedua  metode ini  cukup  jauh  yakni  pada  matlab  adalah 4.7695e-005  pada  iterasi  ke-48  dan  pada jyupiter python
adalah
0.1701405200291348  pada  iterasi  ke  12.
Perbedaan  ini  dipengaruhi  oleh  banyaknya iterasi  yang  dilakukan  pada  kedua  metode ini.  Semakin  banyak  iterasi  yang  dilakukan maka  akan  semakin  kecil  nilai  E RMS yang akan didapatkan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada semua  pihak  yang  telah  berkontribusi membantu proses nyelesaian penelitian ini, terkhusus  kepada  dosen  mata  kuliah Komputasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Arimuko,  A.,  Wibawa,  A.  S.  W.,  & Firmansyah, A. (2019). Analisis Perbandingan Penentuan Hiposentrum  Menggunakan  Metode Grid  Search,  Geiger,  dan  Random Search:  Studi  Kasus  pada  Letusan Gunung Sinabung 2017. DIFFRACTION , 1(2), 22-28. Bird, P. (2003). An updated digital model of plate
boundaries.
Geochemistry, Geophysics, Geosystems , 4 (3)

## JIFP
(Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajarannya) http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Vol. 4, No. 2,  Desember 2020, 77 - 82
ISSN (print): 2614-7467
Daryono,  Mudrik R., Danny  H. Natawidjaja, and  Kerry  Sieh.  (2012).  "Twin ‐ surface ruptures  of  the  March  2007  M>  6 earthquake  doublet  on  the  Sumatran Fault." Bulletin  of  the  Seismological Society of America 102.6: 2356-2367 Nugroho, H., Widiyantoro, S., & Ibrahim, G. (2014).  Penentuan  Posisi  Hiposenter
Gempabumi  dengan  Menggunakan Metoda  Guided  Grid  Search  dan Model Struktur Kecepatan Tiga Dimensi. Jurnal Meteorologi
dan
Geofisika , 8(1).
Pownall,  J.  M.,  Hall,  R.,  &  Lister,  G.  S.
(2016).  Rolling  open  Earth’s  deepest forearc  basin. Geology , 44 (11),  947-
950.
Spakman, Wim,
and
Robert Hall. (2010)."Surface deformation and slab – mantle  interaction  during  Banda  arc subduction rollback." Nature
Geoscience 3.8: 562-566.