Struktur 3D dari Gangguan Ionosfer saat Gempa (CID) Magnitudo 9.0 di Tohoku-Oki Jepang Tahun 2011 Menggunakan Data GPS-TEC
Keywords:
Gempa, CID, GPS-TEC Tomografi, Struktur 3DAbstract
Gempa dengan kekuatan magnitudo 9.0 di Tohoku-Oki, Jepang pada tanggal 11 Maret, 2011 memicu gelombang akustik yang menjalar ke atas hingga ke lapisan ionosfer bumi sekitar 8 menit setelah gempa utama dan menyebabkan perubahan densitas elektron di lapisan ionosfer. Perubahan nilai elektron tersebut diberi nama sebagai Coseismic Ionospheric Disturbance (CID). Total kandungan electron (TEC) di ionosfer yang diukur oleh Global Positioning System (GPS) dapat digunakan sebagai data input untuk teknik pemodelan ionosfer dengan metode 3D tomografi. Pemodelan 3D tersebut dapat digunakan untuk mempelajari struktur 3D dari CID. Dengan menggunakan jalur propagasi sinyal GPS (LoS) yang melintasi voxel buatan di lapisan ionosfer, kemudian dengan menggunakan beberapa konstrain pada program, pada akhirnya CID dapat direkonstruksi sebagai densitas anomali elektron secara 3D. Uji akurasi dilakukan untuk memastikan keakuratan metode 3D tomografi dengan melakukan uji resolusi citra tomogram dari model papan catur. Karakteristik CID yang ditemukan dalam penelitian ini konsisten dengan hasil dari laporan-laporan CID sebelumnya. Hasil tomografi menunjukkan terdapat CID dengan anomali bernilai positif dan negative, dan CID muncul pertama kali di ketinggian 200 km, lalu terus bergerak ke atas secara vertical dan ke arah selatan secara horizontal.
References
Ammon C. J., T. Lay, H. Kanamori, M. Cleveland, (2011), A rupture model of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake, Earth Planets Space, 63, 693–696, doi:10.5047/eps.2011.05.015
Astafyeva, E., P. Lognonné, and L. Rolland (2011), First ionospheric images of the seismic fault slip on the example of the Tohoku-oki earthquake, Geophys. Res. Lett., 38, L22104. doi:10.1029/2011GL049623
Bagiya, M.S., Thomas, D., Astafyeva, E. et al. (2020). The Ionospheric view of the 2011 Tohoku-Oki earthquake seismic source: the first 60 seconds of the rupture. Sci Rep 10, 5232. https://doi.org/10.1038/s41598-020-61749-x.
Cahyadi, M. N., and K. Heki (2015), Coseismic ionospheric disturbance of the large strike-slip earthquakes in North Sumatra in 2012: Mw dependence of the disturbance amplitudes, Geophys. J. Int., 200(1), 116-129, doi:10.1093/gji/ggu343.
Cahyadi, M. N., I. M. Anjasmara, I. N. Muafiry, N. Widjajanti, D. Arisa, B. Muslim, M. E. Putra (2021), 3D Tomography of Ionospheric Anomalies after the 2020 Turkey Earthquake and Tsunami using GNSS-TEC, Science of Tsunami Hazards, Vol. 40 Issue 3, p1-12. 12p.
Cahyadi, M.N.; Muslim, B.; Pratomo, D.G.; Anjasmara, I.M.; Arisa, D.; Rahayu, R.W.; Hariyanto, I.H.; Jin, S.; Muafiry, I.N. (2022). Co-Seismic Ionospheric Disturbances Following the 2016 West Sumatra and 2018 Palu Earthquakes from GPS and GLONASS Measurements. Remote Sens. 14, 401. https://doi.org/ 10.3390/rs14020401
Calais, E., J. B. Minster, M. A. Hofton, M. A. H. Hedlin. (1998), Ionospheric signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements. Geophys. Journal. Int., 191-202. doi.org/10.1046/j.1365-246x.1998.00438.x
Choi, B.-K., and J. Hong (2019), Observation of the fast-traveling ionospheric disturbances induced by the 2017 North Korean missile, Adv. Space Res., 63, 2598-2608, doi:10.1016/j.asr.2018.12.033
He, L., and K. Heki (2018), Three-dimensional tomography of ionospheric anomalies immediately before the 2015 Illapel earthquake, Central Chile, J. Geophys. Res. Space Phys., 123, 4015–4025. doi:10.1029/2017JA024871
Heki, K. and J.-S. Ping (2005), Directivity and apparent velocity of the coseismic ionospheric disturbances observed with a dense GPS array, Earth Planet. Sci. Lett., 236, 845–855, doi:10.1016/j.epsl.2005.06.010.
Heki, K. (2006), Explosion energy of the 2004 eruption of the Asama Volcano, Central Japan, inferred from ionospheric disturbances, Geophys. Res. Lett., 33, L14303, doi:10.1029/2006GL026249
Kundu, B., B. Senapati, A. Matsushita,and K. Heki, Atmospheric wave energy of the 2020 August 4 explosion in Beirut, Lebanon, from ionospheric disturbances, Sci. Rep., 11,2793, 2021.
Liu, J. Y. (2011) et al. Ionospheric disturbances triggered by the 11 March 2011 M9.0 Tohoku earthquake. J. Geophys. Res. Sp. Phys. 116, 1–5
Muafiry, I. N., K. Heki, and J. Maeda (2018), 3D tomography of midlatitude sporadic-E in Japan from GNSS-TEC data. Earth, Planets Space,70(1). doi:10.1186/s40623-018-0815-7
Muafiry, I.N.and K. Heki, 3D tomography of the ionospheric anomalies immediately before and after the 2011 Tohoku-oki (Mw9.0) earthquake, J. Geophys. Res. Space Phys., 125, e2020JA027993, doi:10.1029/2020JA027993, 2020
Ramadhon, S. (2015). Analisi Pengaruh Total Electron Content (TEC) di Lapisan Ionosfer pada Data Pengamatan GNSS RT-PPP. Swara Patra, 05(1). Retrieved from http://ejurnal.ppsdmmigas.esdm.go.id/sp/index.php/swarapatra/article/view/119
Rolland, L. M. et al. The resonant response of the ionosphere imaged after the 2011 of the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Earth, Planets Sp. 63, 853–857 (2011).
Thomas, D., M. S. Bagiya, P. S. Sunil, L. Rolland, A. S. Sunil, T. D. Mikesell, & S. Nayak (2018), Revelation of early detection of coseismic ionospheric perturbations in GPS-TEC from realistic modelling approach: Case study, Sci. Rep., 8(1), 1–10, doi:10.1038/s41598-018-30476-9.
Tsugawa, T. et al. Ionospheric disturbances detected by GPS total electron content observation after the 2011 of the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Earth, Planets Sp. 63, 875–879 (2011).
