Para peneliti Universitas Bengkulu mengembangkan model matematika terintegrasi untuk mitigasi risiko gempa megathrust di Pulau Sumatera. Model ini memetakan risiko gempa dari segmen Aceh, Nias, Simeulue, hingga Mentawai secara menyeluruh dan dinamis.
Indonesia terletak di pertemuan tiga lempeng tektonik utama: Indo-Australia, Eurasia, dan Pasifik. Zona subduksi Sumatera disebut sebagai salah satu sumber gempa paling aktif dengan potensi magnitudo sangat besar, bahkan mencapai 9,1.
Model Matematika Terpadu untuk Gempa Megathrust
Model ini menggabungkan tiga pendekatan statistik yang canggih dan saling melengkapi. Pertama, model campuran gaussian digunakan untuk mengidentifikasi variasi karakter magnitudo maksimum gempa dari berbagai rezim seismik. Pendekatan ini memakai algoritma expectation maximization (EM) untuk mengatasi tantangan keterbatasan data.
Kedua, hidden markov models (HMM) menangkap dinamika temporal yang tersembunyi di balik aktivitas seismik. Model ini memandang aktivitas gempa sebagai transisi antara keadaan aktif dan tenang dan diestimasi dengan algoritma forward-backward. Pendekatan ini memungkinkan analisis yang lebih akurat atas perubahan rezim seismik.
Ketiga, model copula digunakan untuk menganalisis ketergantungan spasial antar segmen megathrust. Teknik continuous extension technique (CET) diterapkan agar analisis copula tetap valid untuk data diskret. Metode ini bermanfaat untuk mengevaluasi interaksi dan potensi transfer tegangan antar segmen patahan.
Data Gempa dan Hasil Analisis Model
Data gempa periode 1970-2022 dari segmen Aceh, Andaman, Nias, Simeulue, dan Mentawai menunjukkan adanya heterogenitas tinggi dalam karakteristik gempa. Model gaussian hidden markov dengan dua keadaan terbukti lebih efektif dibandingkan model sederhana dalam menggambarkan perubahan rezim gempa. Model ini juga merumuskan teorema batas peluang berdasarkan model poisson-hidden markov.
Analisis menunjukkan peluang gempa ekstrem tetap positif dan dalam batas frekuensi harapan. Teknik CET yang digunakan dalam pemodelan ketergantungan spasial juga memastikan struktur ketergantungan data tetap mathematically konsisten.
Manfaat dan Implikasi Mitigasi
Visualisasi hasil model memperlihatkan risiko gempa yang tinggi khususnya di segmen utara Sumatera seperti Aceh. Model juga memperlihatkan variasi periode masa tenang, misalnya antara 35 hingga 170 tahun di Mentawai. Hal ini sejalan dengan studi paleoseismik yang menegaskan potensi gempa besar dan tsunami di wilayah tersebut.
Model matematika terintegrasi ini dapat menjadi alat penting dalam penyusunan peta bahaya gempa nasional. Pemerintah dapat menggunakan model tersebut untuk perencanaan infrastruktur tahan gempa dan manajemen risiko bencana. Dengan pendekatan holistik dan dinamis, mitigasi bencana gempa megathrust akan lebih efektif dan berdampak positif bagi keselamatan masyarakat.
Penerapan model ini membuka peluang pengembangan sistem peringatan dini yang lebih responsif terhadap kondisi seismik yang berubah-ubah. Oleh karena itu, riset ini berkontribusi signifikan dalam upaya mengurangi kerugian akibat gempa berdampak ekstrem di kawasan rawan seperti Sumatera.
