Perpustakaan Digital ITB

Tsunami yang disebabkan oleh longsoran bawah laut telah menjadi perhatian dan kekhawatiran para peneliti dalam beberapa dekade terakhir karena dampaknya yang sangat merusak dan mengakibatkan banyak korban jiwa. Tsunami yang dibangkitkan oleh longsoran memiliki karakteristik yang berbeda dengan tsunami yang dipicu oleh gempa bumi tektonik. Pemodelan matematika diperlukan untuk memahami karakteristik tsunami akibat longsoran, mengingat tsunami jenis ini tidak disertai gelombang seismik dan dapat menghantam pantai tanpa peringatan. Disertasi ini membahas pengembangan model matematika non-hidrostatik yang akurat, efisien, dan andal untuk simulasi pembangkitan tsunami akibat longsoran bawah laut. Keunggulan dari model non-hidrostatik dibandingkan model tsunami konvensional yang berdasarkan persamaan air dangkal adalah kemampuannya dalam memperhitungkan efek dispersi. Efek ini perlu diperhitungkan saat memodelkan gelombang dengan panjang gelombang yang relatif pendek, seperti gelombang tsunami yang diakibatkan oleh longsoran bawah laut. Pada penelitian ini, diusulkan model non-hidrostatik dua lapis tereduksi (NH- 2LR) untuk menyimulasikan tsunami yang dibangkitkan oleh longsoran bawah laut. Model ini diturunkan dari persamaan Euler tiga dimensi (3D) tak-termampatkan. Model NH-2LR diselesaikan secara numerik menggunakan metode leapfrog dengan diskritisasi Arakawa grid-C. Skema numerik yang dihasilkan mengandung suatu persamaan Poisson dengan variabel tak-diketahui berupa tekanan non-hidrostatik. Permasalahan utama dalam mencari solusi numerik model non-hidrostatik adalah persamaan Poisson harus diselesaikan pada setiap langkah waktu, yang mengakibatkan meningkatnya waktu komputasi secara signifikan. Untuk mengatasi masalah ini, teknik parameterisasi tekanan non-hidrostatik diperkenalkan untuk mengurangi biaya komputasi persamaan Poisson. Teknik parameterisasi ini mereduksi waktu komputasi model NH-2LR menjadi setara dengan model non-hidrostatik satu lapis, tetapi dengan akurasi yang hampir sama dengan model non-hidrostatik dua lapis penuh (tanpa parameterisasi). Pengembangan model non-hidrostatik dua lapis dengan parameterisasi tekanan untuk menyimulasikan tsunami yang dibangkitkan oleh longsoran bawah laut merupakan kebaruan dari penelitian ini. Dalam penelitian ini, longsoran bawah laut diasumsikan sebagai objek kaku yang bergerak sepanjang topografi dasar. Gerakan longsoran diintegrasikan ke dalam model NH-2LR melalui penerapan syarat batas kinematika pada topografi dasar laut. Model NH-2LR divalidasi dengan solusi analitik, data eksperimen, dan hasil dari metode numerik lain. Validasi dengan solusi analitik menunjukkan bahwa model NH-2LR mampu menyimulasikan gelombang yang dihasilkan oleh longsoran bawah laut secara akurat pada wilayah perairan menengah hingga dangkal. Validasi model NH-2LR dengan data eksperimen 3D menghasilkan error numerik kurang dari 10.29%, berbeda sekitar 2.39% dari model non-hidrostatik dua lapis penuh. Model NH-2LR menghasilkan efisiensi komputasi sebesar 45.38% dibandingkan dengan model non-hidrostatik dua lapis penuh. Model NH-2LR kemudian diimplementasikan untuk simulasi numerik tsunami Palu 2018. Hasil simulasi menunjukkan kecocokan dengan data lapangan yang tersedia. Semua hasil penilaian menegaskan keunggulan model NH-2LR dalam menyimulasikan tsunami akibat longsoran bawah laut, sehingga model ini dapat menjadi alternatif yang andal dalam perencanaan mitigasi bencana.