Analisis Geomagnetik dan Ionosferik Sebagai Prekusor Gempa Bumi Menggunakan Pendekatan Multi-Instrumen di Wilayah Jawa Timur

Abstract

Identifikasi prekursor gempa bumi tetap menjadi salah satu tantangan utama dalam geofisika karena kompleksitas interaksi litosfer, atmosfer, dan ionosfer sebelum peristiwa seismik. Studi ini menyelidiki terjadinya anomali geomagnetik dan ionosfer yang mendahului gempa bumi menggunakan pendekatan multiinstrumen yang mengintegrasikan pengamatan geomagnetik berbasis darat, Total Electron Content (TEC) yang diperoleh dari Global Navigation Satellite System (GNSS), dan pengukuran satelit Swarm. Studi ini menganalisis delapan gempa bumi dengan magnitudo Mw ≥ 4,5 yang terjadi di Jawa Timur, Indonesia, selama tahun 2025. Anomali geomagnetik berbasis darat diidentifikasi dari sinyal Ultra Low Frequency (ULF) menggunakan pita frekuensi Pc3 dan Pc4 melalui Fast Fourier Transform (FFT) dan rasio polarisasi Z/H. Anomali ionosfer dideteksi menggunakan metode Empirical Mode Decomposition (EMD) dan VTEC-Trend yang diterapkan pada data TEC yang diperoleh dari GNSS dari stasiun Ina-CORS. Pengamatan magnetik dan TEC satelit Swarm dianalisis di dalam zona persiapan Dobrovolsky untuk memvalidasi pengamatan di darat. Untuk menghilangkan pengaruh eksternal, semua anomali kandidat diverifikasi dalam kondisi geomagnetik tenang menggunakan indeks Dst, indeks ap, dan fluks radio matahari (F10.7). Hasilnya menunjukkan bahwa anomali geomagnetik ULF terdeteksi sebelum kedelapan peristiwa gempa bumi, dengan waktu tunggu berkisar antara 1 hingga 25 hari, terutama dalam pita frekuensi Pc3. Anomali TEC yang diperoleh dari GNSS juga diidentifikasi sebelum semua kejadian dengan waktu tunggu antara 1 dan 18 hari, sementara pengamatan satelit Swarm mendeteksi anomali magnetik dan ionosfer untuk dua kejadian gempa bumi (Mw 5,4 dan Mw 6,0). Urutan temporal anomali menunjukkan bahwa gangguan geomagnetik umumnya muncul lebih awal daripada gangguan ionosfer. Lebih lanjut, pengamatan yang konsisten antara pengukuran ULF, TEC, dan Swarm dalam kondisi geomagnetik tenang mendukung mekanisme Kopling Litosfer-Atmosfer-Ionosfer (LAIC) sebagai penjelasan yang masuk akal untuk anomali elektromagnetik pra-seismik yang diamati. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengintegrasian pengamatan geomagnetik berbasis darat, TEC yang diperoleh dari GNSS, dan pengukuran satelit Swarm secara signifikan meningkatkan keandalan identifikasi prekursor gempa bumi dibandingkan dengan pendekatan parameter tunggal. Kerangka kerja multi-instrumen ini menyediakan metodologi komprehensif untuk pemantauan prekursor elektromagnetik dan menawarkan dukungan ilmiah untuk pengembangan sistem pemantauan gempa bumi di masa depan di Indonesia.