Recommended
More Related Content
Similar to SEISMIK_BANJIR
Similar to SEISMIK_BANJIR (20)
SEISMIK_BANJIR
- 1. Pendekatan Metode Seismik untuk Karakterisasi dan Deteksi Banjir di Daerah Tangkapan Air di Dataran Tinggi M. Dietze1,2 , T. Hoffmann3 , R. Bell3, L. Schrott3, and N. Hovius2,4 Kelompok 7: 1. Johanes (12319006) 2. Try Ockta Putri Regina Simamora (12319028) 3. Muhammad Haidar Hafizh Fikri (12319048) 4. Fadila Safa Kamila (12319068)
- 2. PENDAHULUAN • Banjir sungai merupakan bahaya besar terutama bagi lembah dataran tinggi yang sempit yang juga merupakan 10% dari wilayah Eropa. • Kondisi iklim yang memanas dan konsentrasi kelembaban atmosfer yang lebih tinggi (IPCC, 2018; Nikogosian dkk., 2021) → curah hujan kuat yang terus-menerus di wilayah dataran tinggi Eropa → banjir pluvial. • 14-15 Juli 2021, setelah terjadi hujan 250mm di wilayah dataran tinggi Eifel di Jerman → Sungai Ahr (900 km2) banjir dengan debit mencapai 1.200m3/s membanjiri 15 kota, berdampak pada 42.000 orang, dan membunuh 134 orang (Bell dkk., 2022; Dietze & Ozturk, 2021). • Terdapat tiga stasiun hidrologi di sekitar Sungai Ahr yang mayoritas hanya mengukur ketinggian air dengan area kurang dari 101 – 102 km2 (rata-rata luas daerah tangkapan air) setiap 15 menit.
- 3. PENDAHULUAN • 14 Juli 2021, pengukur di Müsch (sungai km 63) mencatat kenaikan muka air secara progresif dari pukul 13:00 CEST hingga pukul 15:00 CEST. Alat pengukur di Altenahr (32 km hilir Müsch) hancur setelah pukul 19:15 CEST sementara permukaan air masih naik secara eksponensial. • Untuk meningkatkan antisipasi banjir, diperlukan informasi yang lebih rinci, seperti informasi tentang ketinggian air dan kecepatan rambat banjir yang datanya bisa didapat kurang dari 15 menit. • Seismometer yang dipasang pada jarak aman dari saluran sungai banjir, sensitif terhadap beberapa parameter banjir seperti ketinggian air, debit, dan kecepatan perambatan peristiwa (Cook dkk., 2018, 2021; Goodling dkk., 2018; Yang dkk., 2018).
- 4. PENDAHULUAN Penelitian ini menggunakan data dari stasiun seismik Jaringan Seismik Regional Jerman (kode FDSN GR), yang terletak di daerah tangkapan air Ahr dekat Ahrweiler (stasiun AHRW pada gambar)
- 5. METODE Analisis Gerakan Partikel untuk Sinposis Seismik 14 Juli 2021 10:00:00 UTC 22:10:00 UTC Time Window Penelitian
- 6. METODE Raw seismic data Data seismik mentah diunduh melalui layanan data FDSN (Federasi Internasional Jaringan Seismograf Digital) Frekuensi Sampling 100Hz Didekonvolusi Di-filter menggunakan Low Pass Filter pada 0,0001 Hz
- 7. SPEKTOGRAM SEISMIK Analisis Gerakan Partikel untuk Sinposis Seismik Dengan Time Window 30 detik dengan Overlap 80% dihaluskan oleh TIME SUBWINDOW 15 detik dengan Overlap 80% Spektogram seismik dihitung dari sinyal tanpa filter untuk interval waktu yang sama
- 8. ANALISIS POLARISASI Analisis Gerakan Partikel untuk Sinposis Seismik Analisis polarisasi dilakukan untuk periode: 2021-07-14 21:00:00 - 22:10:00 UTC pada data seismik yang di-filter dengan bandpass 1-4 Hz dalam jendela tumpang tindih 75% sepanjang 20 detik
- 9. SUDUT DATANG SUMBER KE STASIUN AHRW Analisis Gerakan Partikel untuk Sinposis Seismik Azimuth dihaluskan dengan 5 sampel yang menjalankan filter median dan juga dengan 50 sampel yang menjalankan filter median. Deskripsi statistik dari azimuth dihitung sebagai mean dan standar deviasi untuk interval 21:00:00-21:45:00 dan 21:45:00- 22:09:30 UTC.
- 10. METODE Inversi spektrum seismik Inversi spektrum seismik untuk ketinggian air dan fluks puing diproses menggunakan pendekatan Dietze dkk. (2019), yang didasarkan pada model fisik untuk turbulensi (Gimbert et al., 2014) dan transportasi beban dasar (Tsai dkk., 2012), diperpanjang oleh outer Monte Carlo loop untuk memperhitungkan ketidakpastian parameter lebih lanjut. Hydrograph from seismic inversion
- 11. METODE Inversi spektrum seismik Inversi spektrum seismik untuk ketinggian air dan fluks puing diproses menggunakan pendekatan Dietze dkk. (2019), yang didasarkan pada model fisik untuk turbulensi (Gimbert et al., 2014) dan transportasi beban dasar (Tsai dkk., 2012), diperpanjang oleh outer Monte Carlo loop untuk memperhitungkan ketidakpastian parameter lebih lanjut. Debris flux from seismic inversion
- 12. METODE Inversi spektrum seismik Ketinggian air berkisar antara 0,6 dan 10 m, fluks serpihan antara 0 dan 400 kg/sm Debris flux from seismic inversion Hydrograph from seismic inversion
- 13. METODE Inversi spektrum seismik Densitas sedimen spesifik diatur menjadi 2650 kg/m3 Gradien sungai diatur menjadi 0,025 Jarak dari seismometer AHRW ke saluran diatur menjadi 1.100 m Inversi dilakukan untuk rentang frekuensi 1-8 Hz Input data untuk inversi:
- 14. METODE Inversi spektrum seismik Parameter yang tersisa dibiarkan secara acak berkisar antara batas berikut: • ukuran butir median 0,05–0,30 m • faktor kualitas tanah 30–50 • kecepatan gelombang fase Rayleigh 500–800 m/detik • variasi kecepatan gelombang eksponen ±0,1 • parameter fungsi amplitudo perpindahan Greens 0.6 dan 1.0.
- 15. METODE Inversi spektrum seismik Sebagai uji independen, fluks beban dasar berdasarkan ketinggian air dihitung dengan persamaan Meyer- Peter & Müller yang direvisi (Wong & Parker, 2006), menggunakan kurva ketinggian air yang dibatasi secara seismik Prediksi spektral rentang sensor untuk situs penyebaran hipotetis dilakukan dengan menggunakan model turbulensi dan fluks beban dasar dari pendekatan inversi, menerapkan tingkat air maksimum dan nilai fluks puing dari inversi
- 16. METODE Inversi spektrum seismik Pemodelan kecepatan rambatan banjir dilakukan dengan menggunakan pendekatan Burtin dkk. (2016), menguji nilai kecepatan antara 0,1 dan 5 m/detik selama 20 detik mean berjalan (running mean) dihaluskan, terdekonvolusi dan sinyal seismik yang ter-filter band pass 5–40 Hz antara 20:10:00 dan 21:40:00 UTC. Digunakan nilai rata-rata dari rentang parameter inversi di atas sebagai parameter properti tanah seismik
- 17. JEJAK SEISMIK BANJIR Stasiun AHRW merekam data sampai pukul 23:19 waktu setempat pada 14 Juli 2021 Spektogram menunjukkan adanya frekuensi konstan sekitar 2 Hz, yang mungkin disebabkan oleh aliran sungai Ahr pada ketinggian air < 1m. Dengan meningkatnya banjir, daya seismik meningkat di semua frekuensi, paling mencolok antara 2 dan 15 Hz
- 18. JEJAK SEISMIK BANJIR gerakan partikel seismik di stasiun. • Pukul 22.10 secara sistematis lintasan bergerak ke arah barat daya selama 30 menit sebelum membelok ke tenggara dan ke timur selama 30 menit pada waktu rekaman • Pola gerakan partikel dihubungkan dengan kemiringan lintasan karena massa yang bergerak besar, mendekati stasiun barat daya, melewati selatan kemudian bergerak menuju timur • Kemiringan lintasan dijadikan sebagai indikator penentuan urutan pertama dari banjir yang merambat
- 19. JEJAK SEISMIK BANJIR • Dengan demikian,analisis spektogram dan gerakan partikel memungkinkan untuk dijadikan sebagai indikator pendeteksi dini dan peringatan banjir.
- 20. KINETIKA BANJIR • (Walter,dkk, 2017) telah menemukan bahwa sinyal yang berbeda dihasilkan oleh cabang banjir yang naik dengan cepat, yang memungkinkan pelacakan kejadian banjir. • Data seismik dari stasiun AHRW dari cabang banjir Ahrtal 2021, digunakan untuk mengukur besarnya banjir, yaitu, ketinggian air, kecepatan perambatan banjir dan jumlah puing-puing yang diangkut.
- 21. KINETIKA BANJIR • Diperoleh tingkat air rata-rata awal sungai Ahr dari 2 m. Di malam hari, ketinggian air semakin meningkat, lebih cepat dari sekitar pukul 22:00, memuncak pada 4,2 m sebelum pukul 23:00, sebelum perlahan-lahan turun pada menit-menit terakhir
- 22. KINETIKA BANJIR • Selama 2 jam sebelum kenaikan muka air yang signifikan, nilai fluks puing rata-rata bernilai 10 kg/mile. • Partikel yang menabrak lapisan belum bergerak atau tidak menghasilkan sinyal seismik yang cukup kuat untuk direkam sejauh satu kilometer. • Namun, pada jam terakhir rekaman seismik, nilai fluks puing rata- rata rata-rata naik hingga 220 kg/mile
- 23. KINETIKA BANJIR • Kesesuaian terbaik dicapai dengan kecepatan propagasi 1,14 ± 0,08 m/s • Kecepatan aliran propagasi banjir diperoleh setelah pengolahan data selama 30 detik sehingga penentuan waktu kedatangan banjir di lokasi berbeda dapat segera diinformasikan.
- 24. ANTISIPASI BANJIR REAL TIME • Stasiun seismik yg disiapkan • Disiapkan untuk seismologi gempa • Terletak sekitar 1 km dari saluran banjir • Tersedia secara real time (waktu sebenarnya) untuk membantu antisipasi dampak dan upaya evakuasi • Batasan deteksi banjir seismik • Dikendalikan oleh kekuatan relatif sinyal banjir • Dalam contoh banjir ahrtal ini jangkauan deteksi sekitar 1,5-2 km untuk banjir dengan kecepatan 1,14 m/s
- 25. LATAR BELAKANG SEISMIK DAN SPEKTRUM TEORITIS BANJIR • Gambar a merupakan Estimasi kerapatan spektral daya probabilistik hari Minggu (arsir merah) dan Selasa (arsir biru) sebelum banjir (arsir hijau) • Gambar b Daya seismik akibat turbulensi untuk jarak yang berbeda ke stasiun seismik • Gambar c Daya seismik akibat pengangkutan puing untuk jarak yang berbeda ke stasiun seismik
- 26. KESIMPULAN • Hampir 10% dari luas permukaan Eropa terdiri dari daerah tangkapan air dataran tinggi yang berpotensi rentan terhadap banjir yang diakibatkan dari sungai-sungai yang terkurung di lembah. • Stasiun seismik dapat memberikan data pengukuran banjir yang penting seperti rata rata ketinggian air, magnitudo, kecepatan propagasi, dan laju transportasi dari puing-puing. • Data seismik banjir Ahrtal pada bulan Juli 2021 ini digunakan untuk melengkapi dan menggali lebih dalam mengenai kekurangan data hidrometrik, serta merekonstruksi kejadian banjir bandang ini.
- 27. KESIMPULAN Daerah tangkapan air dataran tinggi berukuran sedang dengan sungai yang dibatasi lembah, seperti Ahrtal, dapat diinstrumentasikan dengan dua atau tiga pasangan stasiun seismik (bintang kuning dan putih pada Gambar). Mengikuti pendekatan ini, semua daerah Eropa yang terancam banjir dapat dilengkapi dengan stasiun seismik telemetri langsung dengan biaya yang lebih murah (0,006%) dari biaya yang ditimbulkan oleh banjir Ahr pada Juli 2021. Jaringan terdistribusi seperti itu secara sistematis akan memungkinkan waktu tunggu beberapa jam untuk menginformasikan penduduk dari banjir yang akan datang, dan membantu mengoptimalkan respon cepat dan kegiatan penyelamatan. Gambar1a
- 28. SUMBER Dietze, M., Hoffmann, T., Bell, R., Schrott, L., & Hovius, N. (2022). A seismic approach to flood detection and characterization in upland catchments. Geophysical Research Letters, 49(20). https://doi.org/10.1029/2022gl100170
- 29. SUMBER Dietze, M., Hoffmann, T., Bell, R., Schrott, L., & Hovius, N. (2022). A seismic approach to flood detection and characterization in upland catchments. Geophysical Research Letters, 49(20). https://doi.org/10.1029/2022gl100170
- 30. SUMBER Dietze, M., Hoffmann, T., Bell, R., Schrott, L., & Hovius, N. (2022). A seismic approach to flood detection and characterization in upland catchments. Geophysical Research Letters, 49(20). https://doi.org/10.1029/2022gl100170
Editor's Notes
- 2*Banjir Pluvial (banjir bandang dan air permukaan): terjadi ketika peristiwa curah hujan ekstrem menciptakan banjir yang tidak bergantung pada badan air yang meluap 3*Dataran tinggi Eifel yang terangkat dibelah oleh lembah-lembah yang curam dan sempit, memberi makan hulu dari beberapa sungai yang lebih besar. 3*Sungai Ahr adalah anak sungai Rhine 3*Ini adalah jumlah kematian tertinggi akibat bencana alam di Jerman sejak 1962. 4*Dengan jarak puluhan km antara stasiun di sungai, perkiraan kecepatan perambatan banjir memiliki waktu tunda paling lama satu jam dan tidak tersedia untuk segmen lembah di hulu stasiun pertama.
- 1*Pengukur di Müsch, hanya mengukur hingga 15:00 karena alat mengalami kerusakan 1*Alat pengukur di Altenahr setelah ketinggian air mencapai ketinggian 5 m, menghancurkan pengukur. Mereka terus naik setidaknya 6,9 m sekitar 20:24 dan tingkat maksimum lebih dari 9 m (Bell et al., 2022). 2*Sebaiknya, informasi juga tersedia tentang puing-puing besar di sungai yang banjir. 2*kurang dari 15 mnt agar dapat memberi peringatan pada daerah lain utk antisipasi datangnya banjir 2*Puing-puing seperti material kayu besar, kendaraan yang tersapu dan pecahan bangunan yang runtuh.
- *untuk mendapatkan wawasan yang lebih dalam tentang banjir Ahrtal 2021 dan untuk menyelidiki potensi untuk peringatan banjir berbasis seismik di daerah tangkapan air dataran tinggi yang tidak diukur. *Topografi dan intensitas curah hujan (12–15 Juli 2021 jumlah 72 jam). Inset menunjukkan jangkauan tempat Ahr memasuki lembah yang luas. Garis bergradasi warna menggambarkan azimut analisis polarisasi seismik, warna menurut legenda pada (b) *gauge: alat pengukur; Terdapat tiga stasiun hidrologi di sekitar Sungai Ahr *hypoth. Stat: stasiun hipotetis *watershed: batas air (Daerah aliran sungai) *stream (order) aliran (urutan) hujan kumulatif (mm)
- Untuk sinopsis seismik, analisis gerakan partikel dilakukan untuk periode waktu 2021-07-14 10:00:00 hingga 22:10:00 Coordinated Universal Time.
- Data seismik mentah dengan frekuensi sampling 100 Hz, diunduh melalui layanan data FDSN didekonvolusi, low pass difilter pada 0,0001 Hz (Yang dkk., 2018) dan diplot pada bidang horizontal. The International Federation of Digital Seismograph Networking
- Spektogram seismik dihitung dari sinyal tanpa filter untuk rentang waktu yang sama, menggunakan jendela 30 detik dengan tumpang tindih 80%, dihaluskan oleh subjendela 15 detik juga dengan tumpang tindih 80% Garis bergradasi warna menggambarkan azimuth analisis polarisasi seismik, warna menurut legenda di (b).
- Analisis polarisasi dilakukan untuk periode 2021-07-14 21:00:00 hingga 22:10:00 UTC pada data seismik yang difilter dengan bandpass 1-4 Hz dalam jendela tumpang tindih 75% sepanjang 20 detik. Color graded lines depict azimuth of seismic polarization analysis, colors according to legend in (b). Garis bergradasi warna menggambarkan azimuth analisis polarisasi seismik, warna menurut legenda di (b).
- Azimuth (Gambar 2f) dihaluskan dengan lima sampel yang menjalankan filter median dan juga dengan 50 sampel yang menjalankan filter median. Deskripsi statistik dari azimuth dihitung sebagai mean dan standar deviasi untuk interval 21:00:00-21:45:00 dan 21:45:00-22:09:30 UTC.
- **ikut teks
- *ikut teks
- Ketinggian air berkisar antara 0,6 dan 10 m, fluks serpihan antara 0 dan 400 kg/sm
- Dalam proses inversi ini, input parameter densitas sedimen spesifik diatur menjadi 2650 kg/m 3, gradien sungai menjadi 0,025, dan jarak dari seismometer AHRW ke saluran menjadi 1.100 m. Inversi dilakukan untuk rentang frekuensi 1-8 Hz.
- Parameter yang tersisa dibiarkan secara acak berkisar antara batas berikut: ukuran butir median 0,05–0,30 m, faktor kualitas tanah 30–50, kecepatan gelombang fase Rayleigh 500–800 m/s, variasi kecepatan gelombang eksponen ±0,1 dan parameter fungsi amplitudo perpindahan Greens 0.6 dan 1.0.
- Sebagai uji independen, fluks beban dasar berdasarkan ketinggian air dihitung dengan persamaan Meyer-Peter & Müller yang direvisi (Wong & Parker, 2006), menggunakan kurva ketinggian air yang dibatasi secara seismic Prediksi spektral rentang sensor untuk situs penyebaran hipotetis dilakukan dengan menggunakan model turbulensi dan fluks beban dasar dari pendekatan inversi, menerapkan tingkat air maksimum dan nilai fluks puing dari inversi (h) kecocokan sinyal seismik empiris dengan kecepatan rambat banjir yang berbeda beda persamaan Meyer-Peter & Müller: Persamaan angkutan sedimen dasar/bedload
- **ikut teks Sebagai parameter properti tanah seismik, digunakan nilai rata-rata dari rentang parameter inversi seperti yang dilaporkan di atas.
- Ketika water level <1m, daya seismik konstan ditunjukkan dengan warna cokelat. Ketika daya seismik meningkat fre
- Grafik gerakan partikel sesimik menunjukkan ketika banjir masih jauh dari stasiun, partikel seismik hanya bergerak di sekitar titik koordinat.
- 1*(Yang dkk.,2018) telah melaporkan sinyal kemiringan serupa karena beban permukaan sungai yang banjir pada jarak beberapa km.
- Magnitudo banjir dapat diperkirakan dengan menggunakan hubungan antara sinyal seismik pada kedalaman aliran air , serta gerakan tanah yang disebabkan oleh dampak partikel padat yang digerakkan pada dasar banjir (Dietze dkk.,2019; Gimbert dkk.,2014; Polvi dkk.,2020; Tsai dkk.,2012)
- 10 kg/sm. Kromatografi gas-spektrometri massa adalah metode analisis yang menggabungkan fitur kromatografi gas dan spektrometri massa untuk mengidentifikasi zat yang berbeda dalam sampel uji. fluks adalah aliran properti fisik dalam ruang.
- Kesesuaian terbaik dicapai dengan kecepatan propagasi 1,14 ± 0,08 m/s yang konsisten dengan nilai rata-rata berbasis pengukur sebesar 1,1 m/s untuk segmen sungai antara Altenahr dan Bad Bodendorf
- Probabilistik ialah daya maksimum dari seismik powernya Pemodelan prediktif turbulensi air (Gambar3b) menunjukkan bahwa tanda banjir ditenggelamkan (dibawah rata2 pengukuran) oleh latar belakang noise rata-rata pada jarak lebih dari 2 km Data lebih akurat dibawah 2km diatas 2km sudah tidak akurat