Tsunami

Gempa Bumi yang terjadi di lautan dapat menimbulkan gelombang air besar yang dapat menyapu daratan dan menimbulkan kerusakan yang besar seperti gempa Chile 1960 dan gempa Sumatra 2004 yang menimbulkan gelombang besar. Gelombang tersebut dinamakan dengan Tsunami (dalam bahasa Jepang: 津波; tsu = pelabuhan, nami = gelombang, secara harafiah berarti "ombak besar di pelabuhan") adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba.

Gempa Bumi bukanlah satu-satunya penyebab terjadinya tsunami. Erupsi gunung krakatau 1883 menyebabkan tsunami yang sangat besar sehingga menghancurkan ratusan desa di jawa barat dan sumatra selatan. Penyebab lainnya longsoran tanah yang mengarah ke laut sehingga menimbulkan gelombang. Selain itu longsoran juga seringkali disebabkan oleh gempa Bumi. Sebagai contoh, tsunami di New Guinea pada bulan juli 1988, disebabkan oleh gempa Bumi dengan magnitudo 7 disebelah utara pulau. Gelombang tsunami yang terjadi diperkirakan disebabkan oleh longsoran sedimen ke laut. Contoh lainnya berdasarkan catatn sejaran terjadi di Norwegia dan Islandia sekitar 7000 tahun lalu. Longsoran pada daerah tersebut menyebabkan tsunami yang menyapu Norwegia dan pantai Skotlandia.

Gempa Bumi merupakan penyebab utama tsunami karena pergerakan dasar laut yang panjang gelombangnya bisa mencapai ratusan kilometer. Gelombang ini merupakan gelombang air dangkal, artinya kedalaman air lebih rendah dari pada panjang gelombang. Persamaan umum untuk kecepatan gelombang dengan panjang gelombang λ = 2π/k dalam air dengan kedalaman h, gravitasi g adalah:

Karena pada air dangkal maka (kh) << 1, sehingga persamaan tersebut menjadi

Pada kedalaman air 5 km maka kecepatannya adalah 220 m/s atau 800 km/jam. Meskipun ini sangat cepat untuk standar gelombang laut, namun masih 20 x lebih lambat bila dibandingkan dengan gelombang Rayleigh dan 40 x lebih lambat dibandingkan dengan gelombang P. Hal ini memungkinkan untuk dapat membuat deteksi dini gelombang tsunami. Gelombang di air ini juga lebih lambat dibandingkan dengan perambatan patahan. Bila sebuah gempa Bumi dengan rerata pergeserannya b sepanjang patahan L dan lebar W dalam sebuah medium rengan rigiditas µ maka momennya adalah M­_o = µbLW (persamaan 14.6). kita dapat menghubungkannya ke energi gempa Bumi, Es, dengan mengkombinasikan persamaan 14.36 dan 14.38, misalkan M_W = M_s

E_s = M_o x 10^-4.3..............................................................................................(14.55)

Energi seismik proporsional dengan dimensi produk, bLW, namun karena b  proporsional dengan dimensi patahan yang lebih kecil, W, maka:

E_s ~ LW².......................................................................................................(14.56)

Dengan subtitusi b ke W akan kita dapatkan energi tsunami:

E_s ~ ρg(fb)² LW ~ ρg(fb)² LW³....................................................................(14.57)

Untuk amplitudo gelombang a dan panjang gelombang λ, energi dalam satu panjang gelombang proporsional dengan a²λ dan karena λ ~ V ~ h^1/2, a  meningkat diiringi dengan penurunan kedalaman air h sebesar h^-1/4. Berdasarkan hal ini maka 1 meter gelombang dalam kedalaman 4 km lautan akan menjadi 4 meter gelombang dalam kedalaman 15 meter air. Semakin mendekati pantai yang dangkal, maka ketinggian gelombang akan semakin meningkat. Gelombang air yang datang ini dapat dipecah secara alami oleh tebing laut atau pun batuan yang berada di pantai. Dengan cara inilah pemecah tsunami dapat dirancang dan dibuat.

Gempa Bumi dan Tsunami Aceh 2004 tercatat sebagai gempa Bumi dengan bidang rekahan/patahan (rupture) terpanjang dalam sejarah gempa Bumi yang tercatat oleh manusia. Rekahan/patahan sepanjang ±1600 Km dimulai dari epicenter gempa dekat pulau Simeulue dan menerus sampai ke kepulauan Andaman dengan kecepatan ±2 Km/detik. Rekahan/patahan yang panjang ini selesai dalam waktu ±10 menit dan menjadi sumber gangguan volume air laut yang selanjutnya menjadi sumber tsunami yang sangat besar. Pola perubahan dasar laut akibat rekahan/patahan sepanjang ±1600 km akibat gempa 26 Desember 2004. Dasar samudra/laut yang naik dan turun sampai dengan 20 m sejauh ±1600 Km memicu gelombang tsunami yang dasyat.

Referensi Tambahan

Aki, K., dan Kanai, K., 1957. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special reference to microtremors. Bulletin of the Earthquake Research Institute 1957;35:415–56.

(Kamei & Nakata, 2015). Introduction to microseismic source mechanisms (Rie Kamei, Nori Nakata, and David Lumley. The  Leading  Edge. August 2015