 |
| Foto: Getty Images/iStockphoto/SteveCollender |
Ketika para ilmuwan mencari penyebab gempa Bumi, pencarian mereka sering kali dimulai dari bawah tanah. Sebagaimana telah dijelaskan oleh studi seismik selama berabad-abad, tumbukan lempeng tektonik dan pergerakan patahan dan retakan di bawah permukaanlah yang memicu gempa Bumi.
Namun para ilmuwan Massachusetts Institute of Technology (MIT) kini menemukan bahwa peristiwa cuaca tertentu mungkin juga berperan dalam memicu beberapa gempa. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Science Advances, para peneliti melaporkan bahwa salju dan hujan lebat kemungkinan besar berkontribusi terhadap serangkaian gempa selama beberapa tahun terakhir di Jepang bagian utara. Studi ini adalah yang pertama menunjukkan bahwa kondisi iklim dapat memicu terjadinya gempa.
"Kami melihat bahwa hujan salju dan beban lingkungan lainnya di permukaan, berdampak pada kondisi tekanan di bawah tanah, dan waktu terjadinya curah hujan yang intens berkorelasi baik dengan dimulainya gelombang gempa ini," kata penulis studi William Frank, asisten profesor di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer dan Planet MIT, dikutip dari situs resmi MIT.
"Jadi, iklim jelas berdampak pada respons Bumi yang padat, dan salah satu dampaknya adalah gempa Bumi," imbuhnya.
Studi baru ini berfokus pada serangkaian gempa yang sedang berlangsung di Semenanjung Noto, Jepang. Tim peneliti menemukan bahwa aktivitas seismik di wilayah tersebut secara mengejutkan disinkronkan dengan perubahan tertentu pada tekanan bawah tanah, dan perubahan tersebut dipengaruhi oleh pola musiman salju dan curah hujan.
Para ilmuwan menduga bahwa hubungan baru antara gempa dan iklim ini mungkin tidak hanya terjadi di Jepang dan dapat berperan dalam mengguncang wilayah lain di dunia. Melihat ke masa depan, mereka memperkirakan bahwa pengaruh iklim terhadap gempa akan lebih besar seiring dengan pemanasan global.
"Jika kita menghadapi iklim yang berubah, dengan curah hujan yang lebih ekstrem, dan kita memperkirakan adanya redistribusi air di atmosfer, lautan, dan benua, hal itu akan mengubah cara pemuatan kerak Bumi," tambah Frank.
"Hal ini pasti akan berdampak, dan ini merupakan hubungan yang dapat kita eksplorasi lebih jauh," jelasnya.
Penulis utama studi ini adalah mantan rekan peneliti MIT Qing-Yu Wang (sekarang di University of Grenoble Alpes), dan termasuk postdoc EAPS Xin Cui, Yang Lu dari University of Wina, Takashi Hirose dari University of Tohoku, dan Kazushige Obara dari University of Tokyo.
Kecepatan seismik
Sejak akhir tahun 2020, ratusan gempa kecil telah mengguncang Semenanjung Noto di Jepang, wilayah ini berupa sebidang tanah yang melengkung ke utara dari pulau utama negara itu hingga Laut Jepang. Berbeda dengan rangkaian gempa pada umumnya, yang dimulai sebagai guncangan utama yang kemudian digantikan oleh serangkaian gempa susulan sebelum akhirnya mereda, aktivitas seismik Noto merupakan 'gerombolan gempa' sebuah pola gempa yang berulang dan terus-menerus tanpa guncangan utama atau pemicu seismik yang jelas.
Tim peneliti MIT, bersama dengan rekan-rekan mereka di Jepang, bertujuan untuk menemukan pola apa pun dalam kawanan yang dapat menjelaskan gempa yang terus-menerus terjadi. Mereka memulai dengan melihat katalog gempa Badan Meteorologi Jepang yang menyediakan data aktivitas seismik di seluruh negeri dari waktu ke waktu. Mereka fokus pada gempa di Semenanjung Noto selama 11 tahun terakhir. Wilayah tersebut telah mengalami aktivitas gempa episodik, termasuk gempa gerombolan yang terjadi baru-baru ini.
Dengan data seismik dari katalog, tim menghitung jumlah peristiwa seismik yang terjadi di wilayah tersebut dari waktu ke waktu, dan menemukan bahwa waktu terjadinya gempa sebelum tahun 2020 tampak sporadis dan tidak berhubungan, dibandingkan dengan akhir tahun 2020, ketika gempa semakin besar dan berkelompok, serta berkorelasi dalam beberapa hal.
Para ilmuwan kemudian melihat kumpulan data kedua pengukuran seismik yang diambil oleh stasiun pemantauan selama periode 11 tahun yang sama. Setiap stasiun secara terus menerus mencatat perpindahan atau guncangan lokal yang terjadi. Guncangan dari satu stasiun ke stasiun lainnya dapat memberikan gambaran kepada para ilmuwan tentang seberapa cepat gelombang seismik bergerak antar stasiun.
'Kecepatan seismik' ini terkait dengan struktur Bumi yang dilalui gelombang seismik. Wang menggunakan pengukuran stasiun untuk menghitung kecepatan seismik antara setiap stasiun di dan sekitar Noto selama 11 tahun terakhir.
Para peneliti menghasilkan gambaran yang berkembang tentang kecepatan seismik di bawah Semenanjung Noto dan mengamati pola yang mengejutkan. Pada tahun 2020, ketika gelombang gempa diperkirakan telah dimulai, perubahan kecepatan seismik tampaknya selaras dengan musim.
"Kami kemudian harus menjelaskan mengapa kami mengamati variasi musiman ini," kata Frank.
Tekanan dari salju
Tim peneliti bertanya-tanya apakah perubahan lingkungan dari musim ke musim dapat mempengaruhi struktur dasar Bumi sehingga memicu gelombang gempa. Secara khusus, mereka melihat bagaimana curah hujan musiman akan mempengaruhi tekanan fluida pori bawah tanah yaitu jumlah tekanan yang diberikan oleh fluida di retakan dan celah Bumi di dalam batuan dasar.
"Saat hujan atau salju, hal ini menambah berat, sehingga meningkatkan tekanan pori, yang memungkinkan gelombang seismik merambat lebih lambat," jelas Frank.
"Ketika semua beban tersebut dihilangkan, melalui penguapan atau limpasan, secara tiba-tiba, tekanan pori-pori tersebut berkurang dan gelombang seismik menjadi lebih cepat," tambahnya.
Wang dan Cui mengembangkan model hidromekanik Semenanjung Noto untuk mensimulasikan tekanan air pori selama 11 tahun terakhir sebagai respons terhadap perubahan musiman curah hujan. Mereka memasukkan data meteorologi model dari periode yang sama, termasuk pengukuran salju harian, curah hujan, dan perubahan permukaan laut. Dari model yang mereka buat, mereka dapat melacak perubahan tekanan air pori berlebih di bawah Semenanjung Noto, sebelum dan selama gempa terjadi. Mereka kemudian membandingkan garis waktu perubahan tekanan air pori ini dengan gambaran perkembangan kecepatan seismik.
"Kami melakukan pengamatan kecepatan seismik, dan kami memiliki model tekanan air pori berlebih, dan ketika kami menggabungkannya, kami melihat model tersebut sangat cocok," kata Frank.
Secara khusus, mereka menemukan bahwa ketika mereka memasukkan data hujan salju, dan khususnya, kejadian hujan salju ekstrem, kesesuaian antara model dan observasi menjadi lebih kuat dibandingkan jika mereka hanya memperhitungkan curah hujan dan kejadian lainnya. Dengan kata lain, segerombolan gempa yang dialami warga Noto dapat dijelaskan antara lain oleh curah hujan musiman, dan khususnya, hujan salju lebat.
"Kami dapat melihat bahwa waktu terjadinya gempa ini sangat selaras dengan beberapa kali terjadinya hujan salju lebat. Ini berkorelasi baik dengan aktivitas gempa. Dan kami pikir ada hubungan fisik antara keduanya," kata Frank.
Para peneliti menduga bahwa hujan salju lebat dan curah hujan ekstrem serupa dapat berperan dalam terjadinya gempa di tempat lain, meskipun mereka menekankan bahwa pemicu utamanya selalu berasal dari bawah tanah.
"Saat pertama kali kami ingin memahami cara kerja gempa, kami melihat lempeng tektonik, karena itulah dan akan selalu menjadi alasan nomor satu mengapa gempa terjadi," kata Frank.
"Tapi, apa saja hal lain yang bisa mempengaruhi kapan dan bagaimana gempa terjadi? Saat itulah Anda mulai beralih ke faktor pengendali tingkat kedua, dan iklim jelas merupakan salah satunya," tutupnya.
Artikel ini telah tayang di inet.detik.com dengan judul "Studi Sebut Salju dan Hujan Lebat Bisa Sebabkan Gempa"