Buku Ajar Prekursor Alami & Hewani Gempa Bumi 18 Feb 2020

1

Buku Ajar Prekursor Gempabumi Alami dan Hewani (PGAH) menyajikan penjelasan
ilmiah tentang fenomena-fenomena di alam yang mendahului gempabumi. Buku ini terdiri
dari sembilan bab yang memadukan pembahasan dari empat disiplin ilmu yaitu Geografi,
Fisika, Kimia dan Biologi, yang disajikan pada skema struktur materi. Penyusunan materidalam
buku ajar menampilkan keterkaitan antara multidisiplin ilmu. Tujuannya adalah agar pembaca
memiliki pemahaman yang menyeluruh dan dapat memberikan solusi yang ilmiah yang
diperlukan untuk menjelaskan fenomena alami dan hewani pra-gempabumi (selanjutnya
disebut dengan penanda atau prekursor) dari berbagai aspek keilmuan yang relevan.
Prekursor alami dan hewani gempabumi yang dimaksud dalam buku ajar PAHG ini mencakup
fenomena-fenomena yang tidak biasa (dibandingkan dengan kondisi normal), aneh, atau
disebut dengan anomali.

2

Eksplanasi ilmiah sangat diperlukan untuk mengenal lebih jauh prekursor gempabumi
karena prekursor telah sejak lama muncul sebagai fakta dalam masyarakat, namun lebih
diyakini sebagai suatu mitos. Pemaknaan terhadap prekursor lebih banyak melibatkan
insting atau intuisi yang hanya dimiliki oleh orang-orang tertentu, tetua adat dan tokoh
agama. Oleh sebab itu, materi dalam Buku Ajar PAHG ini diharapkan dapat menggeser mitos
menjadi fakta atau bukti ilmiah yang dapat dipahami terlebih dahulu oleh masyarakat
masyarakat ilmiah (dosen/guru dan mahasiswa/siswa) untuk kemudian disosialisasikan ke
masyarakat awam.

Bab pertama merupakan tujuan dan konteks penyusunan materi dalam Buku Ajar PAHG,
yaitu untuk membangun kesiapsiagaan bencana (disaster preparedness), gempabumi,
melalui pengenalan karakteristik gempabumi Sumatera Barat, konsep dan parameter
kesiapsiagaan, prekursor dan perkembangan teknologi tentang kajian prekursori
gempabumi. Bab ke-dua membahas tentang proses kimia yang mendahului gempabumi;
mekanisme emanasi (pemancaran) Radon dan oksidasi air menjadi Hidrogen Peroksida di
daerah aktif gempabumi, karakteristik ion positif, model Kopel LAI (Lithosphere-
Atmosphere-Ionosphere Coupling) dan fakta anomali Radon dan Hidrogen Peroksida
sebelum gempabumi.

Bab ke-tiga dan bab ke-empat membahas tentang proses fisika yang mendahului
gempabumi, yaitu ionisasi di atmosfer, kelistrikan bumi, Total Electron Content (TEC)
sebagai parameter anomali di ionosfer, fakta anomali ionisasi dan kelistrikan, perubahan
termal, Land Surface Temperature (LST) sebagai parameter anomali termal, fenomena
cahaya (luminous), awan gempa, perubahan medan magnet dan gelombang
elektromagnetik sebelum gempabumi dan hubungan antara kekuatan gempabumi
(magnitude) dengan Onset Time, Lead Time, dan azimuth pusat gempabumi.

Bab ke-lima sampai bab ke-delapan membahas tentang anomali perilaku hewan
meliputi Burung, Sapi, Anjing, Kucing dan Tikus yang berhubungan dengan proses kimiadan
fisika dalam bab terdahulu. Topik yang dibahas adalah anomali perilaku terbang Burung,
kicauan Burung, respon Antisipatif Burung, anomali perilaku Burung dan perubahan medan
magnet, serotonin, perilaku gelisah pada sapi, perilaku gelisah pada Sapi, perilaku Anjing
dan Kucing, gelombang seismik, mekanisme Lemur Conjecture, anomali gerak bolak-balik
(lokomotor) Tikus, melatonin, perilaku tikus dan anomali elektromagnet.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung
penyusunan Buku Ajar PAHG sehingga buku ini dapat terselesaikan dengan baik. Semoga
buku ajar mencapai sasaran dan bermanfaat bagi para penggunanya.

Muhyiatul Fadilah

Sekolah Pascasarjana UPI

3

Ada tiga istilah berbeda untuk perkiraan kejadian alam atau bencana alam yaituprediksi
(prediction), dan peramalan (forecasting/nowcasting). Prediksi adalah perkiraan fenomena
alam berdasarkan data. Istilah peramalan lebih banyak digunakan untuk perkiraan cuaca.
Forecasting merupakan peramalan dengan jarak waktu yang lebih panjang (sekitar 5 hari)
dibanding nowscasting (1 hari atau beberapa jam). Nowscasting, contohnya perkiraan
cuaca menggunakan radar, didukung oleh perkembangan teknologi informasi seperti
internet, wireless, social media, dan smartphone. Prekursor berpotensi sebagai bagian dari
prediksi atau peramalan gempabumi. Prekursor dapat memprediksi gempabumi jika
memenuhi tiga kriteria, yaitu dapat memperkirakan waktu, lokasi dan kekuatan(magnitude)
gempabumi.

Pendekatan prekursori sangat popular di negara-negara yang memiliki topografi lahan
rawan bencana, dua diantaranya adalah Jepang dan China. Riset prekursori telah dimulai di
kedua negara tersebut, sejak awal tahun 1960-an. Saat ini, kajian prekursori gempabumi
telah menempati satu area riset tersendiri dan memiliki banyak ahli yang fokusdalam bidang
tersebut. Contohnya, Professor Ikeya, asal Jepang, yang khusus mengkaji potensi makhluk
hidup sebagai prekursor dan Professor Pullinet, asal Rusia, yang fokus pada fenomena
mekanik-fisik dan kimia di litosfer dan atmosfer.

Hewan dan tumbuhan tertentu dapat berfungsi sebagai prekursor gempabumi, tetapi
hewan memiliki potensi lebih besar karena hewan menunjukkan perubahan aktivitas yang
lebih nyata, misal bergerak atau berkelompok secara tiba-tiba. Prekursor hewani dapat
diamati dari perilaku. Kajian prekursor hewani awalnya berkembang dari pengetahuanlokal
masyarakat yang diwariskan melalui sistem kepercayaan dan sistem adat. Indonesiamemiliki
beragam pengetahuan lokal tentang penanda gempabumi, seperti masyarakat tradisional
di Aceh, Nias, Badui, Bali, dan Sumatera Barat.

Sebagian pengetahuan lokal telah menjadi sistem nilai kearifan lokal yang dipatuhi dan
dipedomani oleh masyarakat agar terhindar dari bencana. Maryani dan Yani (2014)
menginformasikan kearifan local masyarakat Sunda dalam memitigasi bencana, yaitu dalam
bentuk (1) Bangunan Rumah Bambu; (2) Tata Ruang & Zonasi Penggunaan Lahan dalam
Skala Mikro; (3) Pengelolaan Lahan Secara Ramah Lingkungan. Sebelumnya, Permana,
Nasution dan Gunawijaya (2011) mempublikasikan kearifan lokal perladangan (huma) suku

4

Badui berorientasi pada mitigasi bencana, yang terlihat dalam tradisi pemilihan dan
pembakaran huma. Pemilihan lahan ladang berkaitan dengan mitigasi bencana tanah
longsor, sedangkan tradisi pembakaran lahan ladang berkaitan dengan mitigasi kebakaran
hutan. Sementara itu, masyarakat Aceh mengenal kearifan lokal Smong, merupakan sistem
peringatan dini tsunami yang diimplementasikan masyarakat Simeulue melalui manafi-nafi
(cerita rakyat), mananga-nanga (buaian pengantar bayi tidur) dan nandong (senandung).

Masyarakat Sumatera Barat juga memiliki pengetahuan lokal yang potensial untuk
mitigasi bencana gempabumi. Hasil survey penulis pada tahun 2019 menunjukkan bahwa
masyarakat yang tinggal di empat daerah rawan gempabumi Sumatera Barat (KotaPadang,
Kabupaten Padang Pariaman, Kabupaten Pasaman dan Kabupaten Pesisir Selatan)mengenal
dengan baik fenomena perilaku tidak biasa (anomali) hewan sebelum gempabumi. Hewan-
hewan yang teramati menunjukkan keanehan perilaku adalah Burung, Anjing, Kucing, dan
Sapi. Namun demikian, sebagian besar masyarakat belum literate menghubungkan
fenomena keanehan perilaku dengan gempabumi.

Keanehan atau anomali perilaku hewan pada prinsipnya merupakan respon fisiologis
hewan terhadap lingkungan (ekofisiologi). Lingkungan selalu menjadi sumber stimulus
eksternal bagi hewan. Dalam konteks gempabumi, proses kimia fisika pra
gempabumimerupakan stimulus bagi hewan dalam rangka beradaptasi dengan lingkungan
untuk bertahan dan menyelamatkan diri dari ancaman bahaya. Oleh sebab itu, hewan
menunjukkan perilaku yang berbeda dari perilaku hewan saat lingkungan aman.
Kemunculan perilaku hewan yang tidak biasa (anomali perilaku hewan) berhubungan
dengan proses gempabumi itu sendiri.

Sebagian besar gempabumi disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik. Sumatera
Barat memiliki status rawan bencana gempabumi karena berada di daerah pertemuan
lempeng dan daerah patahan (sesar). Sebanyak 39 gempabumi signifikan telah terjadi di
propinsi/kabupaten/kota di Sumatera dari tahun 2004 sampai 2017. Sekitar 45 persen
gempabumi berkekuatan besar tersebut terjadi di Propinsi Sumatera Barat dan Kepulauan
Mentawai yang berjarak 222 km dari Sumatera Barat. Menanggapi kondisi rawan
gempabumi, masyarakat Sumatera Barat perlu meningkatkan kesiapsiagaan bencana.
UNESCO/LIPI (2006) telah menetapkan lima parameter kesiapsiagaan bencana sebagai
indikator tingkat kesiapsiagaan masyarakat di daerah rawan bencana. Pengenalan prekursor
alami dan hewani gempabumi merupakan komponen parameter pengetahuan yang
menjadi dasar untuk peningkatan kemampuan rencana tangggap darurat, sistem peringatan
dini, mobilisasi sumber daya, dan kebijakan serta panduan. Penerapan prekursor alami dan

5

hewani gempabumi saat ini telah berkembang dengan melibatkan kemajuan dalam bidang
teknologi dan informasi seperti data-hubs dan crowdsourcing.

Radon merupakan salah satu gas yang dilepaskan saat terjadi tekanan di lapisan batuan
penyusun lempeng tektonik. Pemancaran (emanasi) Radon disertai dengan pelepasan ion
positif yang mudah bergerak menuju permukaan tanah dan udara. Mekanisme emanasi
Radon dideskripsikan dalam Model Kompresi dan Model Kopel LAI. Emanasi Radon juga
mendorong terjadinya reaksi oksidasi menghasilkan Hidrogen Peroksida, terutamadibagian
lapisan tanah yang mengandung air. Emanasi Radon mempengaruhi sifat muatan di
atmosfer. Kelimpahan ion positif di atmosfer menyebabkan ionisasi di lapisan ionosferpada
ketinggian sekitar 60 km hingga 500 km. Ionisasi secara alami juga terjadi akibat radiasi
ultraviolet (UV) dari matahari dan radiasi Sinar X. TEC merupakan salah satu indikatorionisasi
di atmosfer yang digunakan sebagai prekursor alami gempabumi. Mobilisasi ion-ion di
atmosfer juga berdampak terhadap proses kelistrikan di atmosfer.

Anomali termal merupakan proses fisika berikutnya yang terjadi secara asosiatif dengan
emanasi Radon dan ionisasi atmosfer. Salah satu indikator perubahan termal sebelum
gempabumi adalah peningkatan panas laten. Panas laten adalah jumlah panas yang
dibutuhkan oleh zat untuk merubah wujud atau fasa zat tersebut. Peningkatan panas laten
sebagai prekursor alami gempabumi dapat diketahui menggunakan sifat radiasi inframerah
(Infrared Radiation atau IR) yang terdapat dalam teknologi pencitraan. Peningkatan panas
laten juga berasosiasi dengan pembentukkan fenomena awan gempabumiyang memilikiciri
dan mekanisme yang berbeda dari awan hujan.

Bumi memiliki sifat kemagnetan yang berasal dari magnet bumi. Medan magnet bumi
dapat mengalami perubahan (anomali) akibat tekanan pada batuan penyusun lempeng
karena batuan merupakan salah satu penghasil medan magnet bumi. Perubahan
kemagnetan juga terukur dari gelombang elektromagnet frekuensi rendah (Ultra Low
Frequency atau ULF). Anomali gelombang elektromagnetik ULF berasosiasi dengan proses-
proses fisika pra gempabumi lainnya. Hasil studi anomali gelombang elektromagnetik ULF
menunjukkan bahwa anomali ULF berhubungan dengan onset time, lead time dan arah
(azimuth ) pusat gempabumi(hiposenter).

Hewan-hewan tertentu memiliki kemampuan dan sensitivitas terhadap proses kimiadan
fisika sebelum gempabumi. Burung merespon perubahan medan magnet sebelum
gempabumi yang dapat diamati dari perubahan perilaku terbang. Hal ini disebabkankarena
Burung memiliki reseptor medan magnet bumi pada bagian paruh, yang dikenal dengan
magnetit. Magnetit memiliki peran dalam mengenal orientasi atau arah terbang. Perubahan
medan magnet akan menyebabkan perubahan koordinasi pada magnetit, sel syaraf, dan
otot. Mekanisme perubahan terjadi pada tingkat organ, sel dan sistem organ yang
menghasilkan gerakan terbang. Proses fisiologi yang dipengaruhi perubahan medan
magnet terjadi pada tingkat seluler, yaitu perubahan jumlah ion kalsium dalam metabolism
seluler.

6

Perubahan jumlah dan frekuensi kicauan Burung juga merupakan bentuk respon Burung
terhadap perubahan lingkungan sebelum gempabumi. Kadar ion positif yang terlalu tinggi
di udara merupakan kondisi toksik bagi Burung sehingga menyebabkan gangguan
pernapasan dan kicauan. Perilaku lain pada Burung yang berhubungan dengan gempabumi
adalah ekspresi panik atau gelisah. Ekspresi tersebut disebabkan oleh perubahan kelistrikan
dan perubahan gravitasi yang berdampak hingga tingkat sel (microgravitation).

Sapi merespon anomali termal sebelum gempabumi sehingga menimbulkan anomali
perilaku, yaitu berdiri lebih lama, perubahan frekuensi pernapasan, dan reaksi panik atau
gelisah. Anomali perilaku tersebut disebabkan gangguan hormon Serotonin, yaitu hormon
yang berperan mengatur rasa rileks atau tenang. Produksi Serotonin dipengaruhi oleh
jumlah ion positif. Jika ion positif terlalu banyak, maka produksi Serotonin meningkat
sehingga koordinasi antara Serotonin dan sel syaraf menjadi terganggu.

Selain Sapi, Anjing, Kucing dan Tikus merupakan mamalia yang sensitif terhadap
perubahan kimia fisika sebelum gempabumi. Anjing memiliki kemampuan pendengaran
yang sangat baik, sehingga dapat mengenali suara-suara yang berada di luar ambangbatas
pendengaran manusia. Anjing mampu mengenali suara yang dihasilkan dari Gelombang
Primer (Gelombang P), yaitu gelombang yang dihasilkan pertama kali sebelum getaran
gempabumidirasakan di permukaan bumi. Model Lemur Conjecture menjelaskan bahwa
hewan memiliki kemampuan mendeteksi gempabumi melalui getaran pendahuluan yang
dikenali sebagai langkah kaki hewan pemangsa (predator). Oleh sebab itu, Anjing dan
Kucing menunjukkan perilaku menghindar, bersembunyi, mengonggong/mengeong dan
perilaku ketakutan lainnya dalam hitungan beberapa jam sebelum gempabumi. Sementara
itu, Tikus menunjukkan anomali perilaku yaitu perubahan frekuensi gerak Lokomotor yang
berbeda antara waktu siang dan malam. Perilaku tersebut dipengaruhi oleh anomali
gelombang elektromagnetik.

7

Pada setiap bab buku ajar terdapat Judul, Pendahuluan, Kompetensi Akhir yang
diharapkan, Indikator Pembelajaran, Materi Pokok, Kesimpulan, Latihan Kasus dan Uji
Kompetensi. Kompetensi Akhir dan Indikator Pembelajaran dirumuskan dengan mengacu
pada Learning Outcome (LO) Program Studi Pendidikan IPA FMIPA UNP dan LO
Matakuliah Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa (IPBA).

Fokus penyajian materi adalah prekursor alami gempabumi yaitu prekusor fisi ka dan
kimia gempabumi yang berperan terhadap ekspresi prekursor alami yang lainnya, yaitu
prekursor biologi (makhluk hidup) yang diindikasikan oleh anomali perilaku hewan.
Penyajian materi berupaya menunjukkan keterkaitan konsep, sebagaimana ditampilkan
pada Peta Konsep Materi.

Pada setiap bab terdapat latihan kasus berfungsi untuk mendorong peserta didik
mengaplikasikan pengetahuan agar mampu memecahkan masalah terkait bencana. Bagian
evaluasi, diperkenalkan dengan istilah uji kompetensi, disajikan di akhir buku ajar, sebagai
alat untuk mengases pemahaman pembaca agar merefleksi tingkat literasi bencana dan
membangun kesiapsiagaan bencana.

Konten atau materi buku ajar ditampilkan dalam bentuk narasi berbantuan ilustrasidiam
(gambar/skema) dan bergerak (video). Hal ini bertujuan untuk memberikan contoh
fenomena prekursori yang pernah dan mungkin terjadi dalam kehidupan sehari -hari,namun
tidak teramati akibat keterbatasan pengetahuan tentang fenomena tersebut. Untuk itu,buku
ajar disajikan format elektronik/ digital yang dapat digunakan melalui perangkat computer.

1. SIKAP (di akhir perkuliahan, mahasiswa pendidikan IPA akan …)

S1 Bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa dan mampu menunjukkan sikap religius
S2 Menjunjung tinggi nilai kemanusiaan dalam menjalankan tugas berdasarkan

agama, moral, dan etika
S3 Menginternalisasi nilai, norma, dan etika akademik
S4 Berperan sebagai warga negara yang bangga dan cinta tanah air, memiliki

nasionalisme serta rasa tanggung jawab pada negara dan bangsa

8

S5 Menghargai keanekaragaman budaya, pandangan, agama, dan kepercayaan,
serta pendapat atau temuan orisinal orang lain

S6 Berkontribusi dalam peningkatan mutu kehidupan bermasyarakat, berbangsa,
bernegara, dan kemajuan peradaban berdasarkan Pancasila

S7 Bekerjasama dan memiliki kepekaan sosial serta kepedulian terhadap
masyarakat dan lingkungan

S8 Taat hukum dan disiplin dalam kehidupan bermasyarakat dan bernegara
S9 Menginternalisasi semangat kemandirian, kejuangan, dan kewirausahaan
S10 Menunjukkan sikap bertanggung jawab atas pekerjaan di bidang keahliannya

secara mandiri
S11 Mempunyai ketulusan, komitmen, kesungguhan hati untuk mengembangkan

sikap, nilai, dan kemampuan peserta didik

2. PENGETAHUAN (di akhir perkuliahan, mahasiswa pendidikan IPA akan ……)

P1 Menguasai pengetahuan konten, prosedural dan epistemik yang berhubungan
dengan pendidikan dan pembelajaran IPA berorientasi pengembangan literasi
sains

P2 Menguasai teori-teori dasar pendidikan dan pembelajaran IPA terintegrasi dan
menerapkannya dalam pembelajaran IPA

P3 Menguasai pengetahuan konten pedagogik untuk dapat mempraktekkan
pembelajaran IPA berorientasi pengembangan literasi sains

P4 Menguasai prinsip dan prosedur penelitian pembelajaran, antara lain metode
survey, metode eksperimen, metode kuasi-eksperimen, dan penelitian
pengembangan untuk mengevaluasi proses pembelajaran, menguji metode,
strategi, sumber daya pembelajaran, dan efektivitas pembelajaran IPA.

3. KETERAMPILAN UMUM (di akhir perkuliahan, mahasiswa pendidikan IPA akan …)

KU1 Mampu menerapkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan inovatif dalam
konteks pengembangan atau implementasi ilmu pengetahuan dan teknologi
yang memperhatikan dan menerapkan nilai humaniora yang sesuai dengan
bidang IPA.

KU2 Menganalisis kurikulum IPA, merumuskan tujuan pembelajaran, merancangdan
menerapkan pembelajaran IPA inovatif yang mengacu pada teori pendidikan,
merancang dan melaksanakan asesmen serta evaluasi pembelajaran sebagai
balikan untuk peserta didik, guru dan orang tua.

9

KU3 Mampu mengelola pembelajaran secara mandiri; mengembangkan dan
memelihara jaringan kerja dengan pembimbing, kolega, sejawat baik di dalam
maupun di luar lembaganya

KU4 Mampu mengkaji implikasi pengembangan atau implementasi ilmu
pengetahuan dan teknologi yang memperhatikan dan menerapkan nilai
humaniora sesuai dengan keahliannya berdasarkan kaidah, tata cara dan etika
ilmiah dalam rangka menghasilkan solusi, gagasan, desain atau kritik seni,

KU5 Melakukan penelitian dengan memanfaatkan IPTEK untuk memberikan
alternatif penyelesaian masalah di bidang pendidikan IPA.

KU6 Mampu menyusun deskripsi saintifik hasil kajian pengembangan, penelitian
atau implementasi ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bentuk skripsi atau
laporan tugas akhir, dan mengunggahnya dalam laman perguruan tinggi.

KU7 Mampu mengambil keputusan secara tepat dalam konteks penyelesaian
masalah di bidang pendidikan IPA, berdasarkan hasil analisis informasidandata.

KU8 Mampu bertanggungjawab atas pencapaian hasil kerja kelompok dan
melakukan supervisi dan evaluasi terhadap penyelesaian pekerjaan yang
ditugaskan kepada pekerja yang berada di bawah tanggung jawabnya

KU9 Mendokumentasikan, menyimpan, mengamankan dan mengumpulkan data
untuk menjamin validitas dan mencegah plagiarism

4. KETERAMPILAN KHUSUS (di akhir perkuliahan, mahasiswa pendidikan IPA akan…)

KK1 Mampu memanfaatkan sumber belajar berbasis keunggulan potensi
daerah/lokal dan konteks lokal/nasional/global, dan mengakomodasinyadalam
perencanaan/pengembangan pembelajaran serta media pembelajaran IPA
berbasis IPTEK.

KK2 Mampu menganalisis berbagai solusi alternatif yang potensial terhadap
permasalahan dan peningkatan pembelajaran IPA termasuk permasalahanyang
melibatkan komunitas sekolah (orangtua, siswa, guru, lingkungan masyarakat).

KK3 Mampu melakukan dan merancang aktivitas inkuiri ilmiah baik yang bersifat
verifikasi, penemuan, analisis atau sintesis secara konvensional maupun secara
instrumentasi IPA.

KK4 Mampu mengkomunikasikan gagasan/ide, analisis, dan argumen secara efektif
dalam berbagai bentuk media informasi kepada masyarakat berdasarkan hasil
kajian/penelitian bidang pendidikan IPA

KK5 Mampu mengelola suatu unit/lembaga/satuan pendidikan dan mampu
bertanggung-jawab pada pekerjaan sendiri serta dapat diberi tanggung-jawab
atas pencapaian hasil kerja unit/lembaga/satuan pendidikan

10

Matakuliah IPBA termasuk dalam bahan kajian yang mendukung pencapaian Learning
Outcome program studi. Sesuai dengan hakikat matakuliah IPBA, maka materi pokok
dikembangkan berdasarkan hasil riset yang relevan dan terpadu antara bidang keilmuan
Fisika Kimia dan Biologi untuk membangun literasi dan kesiapsiagaan bencana gempabumi.
Rumusan Learning Outcome Matakuliah IPBA adalah sebagai berikut.

1. SIKAP
Setelah mengikuti perkuliahan IPBA, mahasiswa pendidikan IPA mampu
S1 : Bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa dan mampu menunjukkan sikap religius

Indikator S1. Bersyukur
S5 : Menghargai keanekaragaman budaya, pandangan, agama, dan kepercayaan, serta

pendapat atau temuan orisinal orang lain
Indikator S5. Jujur, Kritis, Cermat, Tepat, Objektif
S7 : Bekerjasama dan memiliki kepekaan sosial serta kepedulian terhadap masyarakat
dan lingkungan
Indikator S7. Kooperatif, Peduli, Responsif,
S9 : Menginternalisasi semangat kemandirian, kejuangan, dan kewirausahaan
Indikator S9. Kerja keras, Tekun, konsisten
S10 : Menunjukkan sikap bertanggung jawab atas pekerjaan di bidang keahliannyasecara
mandiri
Indikator S10. Bertanggung jawab, Mandiri
2. PENGETAHUAN
Setelah mengikuti perkuliahan IPBA, mahasiswa pendidikan IPA mampu
P1 : Menguasai pengetahuan konten (Pk), procedural (Pp) dan epistemic (Pe) yang
berhubungan dengan pendidikan dan pembelajaran IPA berorientasi
pengembangan literasi sains
Indikator Pengetahuan Konten
P1-Pk1 : Menghubungkan karakteristik (topografi dan sejarah) kegempaanwilayah

Sumatera Barat dan ancaman/rawan bencana gempabumi dengan tepat
P1-Pk2 : Membedakan konsep dan parameter kesiapsiagaan bencana dengan

tepat
P1-Pk3 : Menjelaskan hubungan kajian prekursor dan kesiapsiagaan bencana

gempabumi dengan tepat

11

P1-Pk4 : Menjelaskan hubungan antara karakteristik (struktur dan sifat/proses)
partikel, senyawa dan sel dengan fungsinya sebagai prekursor gempabumi
dengan tepat

P1-Pk5 : Menjelaskan keterkaitan anomali fenomena alam sebagai prekursor
gempabumi dengan tepat

Indikator Pengetahuan Prosedural
P1-Pp1 : Menggunakan asumsi/latar belakang yang digunakan oleh para peneliti

untuk menentukan anomali fenomena fisika/anomali perilaku hewan
merupakan prekursor gempabumi dengan tepat
P1-Pp2 : Menginterpretasikan teori/model yang digunakan untuk menjelaskan
mekanisme anomali fenomena fisika dan anomali perilaku hewan dengan
tepat
P1-Pp3 : Menjelaskan mekanisme pergerakan lempeng, emanasi gas, oksidasi
peroksida, ionisasasi atmosfer dan kelistrikan, perubahan termal, dan
kemagnetan dengan tepat
P1-Pp4 : Menjelaskan mekanisme biokimia/fisiologi perilaku hewan yang
dipengaruhi oleh proses geofisika dengan tepat
Indikator Pengetahuan Epistemik
P1-Pe1 : Menerapkan konsep reliabilitas dan hubungannya dengan pengambilan
kesimpulan secara objektif
P1-Pe2 : Mendeskripsikan cara mengeliminasi variabel-variabel yang dapat
menyebabkan bias pada hasil penelitian secara kritis
P1-Pe3 : Menilai akurasi parameter pengamatan untuk menghasilkan kesimpulan
secara tepat dan objektif
P1-Pe4 : Menginterpretasikan teori/model yang terkait dengan bencana dan
kesiapsiagaan bencana gempabumi dengan tepat
P1-Pe5 : Menggunakan/mengadopsi gagasan inkuiri ilmiah skala laboratorium
tentang fenomena anomali di alam secara objektif
3. KETERAMPILAN UMUM
Setelah mengikuti perkuliahan IPBA, mahasiswa pendidikan IPA …
KU1 : Mampu menerapkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan inovatif dalam konteks
pengembangan atau implementasi IPTEK yang memperhatikan dan menerapkannilai
humaniora yang sesuai dengan bidang IPA.
Indikator
KU1-1. Menganalisis secara kritis asumsi-asumsi/teori-teori ilmiah yang digunakan
oleh peneliti dalam menjelaskan fenomena ilmiah yang relevan dengan gempabumi
KU1-2. Mengemukakan gagasan dan kontribusi perkembangan IPTEK untuk
kesiapsiagaan bencana secara cermat

12

KU4 : Mampu mengkaji implikasi pengembangan atau implementasi ilmu pengetahuan
teknologi yang memperhatikan dan menerapkan nilai humaniora sesuai dengan
keahliannya berdasarkan kaidah, tata cara dan etika ilmiah dalam rangka
menghasilkan solusi, gagasan, desain atau kritik seni,
Indikator

KU4-1. Menganalisis secara tekun bukti ilmiah hasil penelitian untuk
diimplementasikan sebagai eksplanasi ilmiah bagi kesiapsiagaan masyarakatmelalui
diskusi kelompok yang kooperatif

4. KETERAMPILAN KHUSUS
Setelah mengikuti perkuliahan IPBA, mahasiswa pendidikan IPA …
KK1 : Mampu memanfaatkan sumber belajar berbasis keunggulan potensi daerah/local

dan konteks local/nasional/global, dan mengakomodasinya dalam
perencanaan/pengembangan pembelajaran serta media pembelajaran IPA berbasis
IPTEK.
Indikator
KK1-1. Merancang kegiatan inkuiri ilmiah (survey) untuk mengembangkan kajian
mitigasi berbasis informasi prekursor alami dari masyarakat lokal secara kooperatif,
mandiri dan bertanggung jawab
KK1-2. Responsif dan menunjukkan kepedulian dalam mengidentifikasi secara
cermat dan objektif fenomena lokal yang potensial dan relevan dengan prekursor
alami gempabumi
KK1-3. Menyajikan perbedaan asumsi/bukti/penalaran yang menjelaskan
kespesifikan antara respon perilaku hewan satu dengan hewan lainnya yang
disebabkan oleh anomali kondisi geofisika pra gempabumi secara cermat.
KK4 : Mampu mengkomunikasikan gagasan/ide, analisis, dan argumen dalam secara
efektif berbagai bentuk media informasi kepada masyarakat berdasarkan hasil
kajian/penelitian bidang IPA dan pendidikan IPA
Indikator

KK4-1. Menginterpretasikan data secara jujur, cermat dan objektif untuk
menghasillkan eksplanasi, kesimpulan, dan generalisasi

KK4-2. Membuat hipotesis eksplanatori secara objektif untuk menjelaskan aspek
prekursori yang terkandung dalam fenomena anomali dalam kehidupan sehari -hari

KK4-3. Menyampaikan argumen secara bertanggung jawab untuk menjelaskan
kenapa data tertentu dapat digunakan sebagai informasi prekursori gempabumi

13

14

PRAKATA ………….…………………………………………………………………………… i
KATA PENDAHULUAN ………….…….…………………………………………………….. ii
STUKTUR UMUM BUKU AJAR .............................................................................
PETA KONSEP MATERI BUKU AJAR .................................................................... 14
DAFTAR ISI ............................................................................................................. 15
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. 20
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... 23
BAB I. KESIAPSIAGAAN DAN PREKURSOR ALAMI GEMPABUMI
24
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 27
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 27
C. Indikator pembelajaran ............................................................................................................
D. Materi pokok 28
30
1. Bencana gempabumi ....................................................................................................... 35
2. Sumatera Barat rawan gempabumi .......................................................................... 37
3. Konsep kesiapsiagaan bencana .................................................................................
4. Parameter kesiapsiagaan bencana ........................................................................... 39
5. Prekursor alami gempabumi dan kesiapsiagaan
42
gempabumi .......................................................................................................................... 45
6. Penerapan teknologi untuk informasi prekursor 46

anomali makro ..................................................................................................................... 48
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 50
F. Latihan Kasus ................................................................................................................................. 50
BAB II. EMANASI RADON DAN OKSIDASI PEROKSIDA
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 51
B. Kompetensi akhir yang diharapkan ....................................................................................
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 55
D. Materi pokok
59
1. Radon dan Peroksida .......................................................................................................
2. Mekanisme emanasi radon dan anomali Radon sebelum

gempabumi ..........................................................................................................................
3. Mekanisme oksidasi Hidrogen Peroksida dan anomali sebelum

gempabumi ...........................................................................................................................
4. Fakta anomali Radon dan Peroksida dalam kejadian

15

gempabumi .......................................................................................................................... 62
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 64
F. Latihan Kasus ................................................................................................................................. 65
BAB III IONISASI ATMOSFER DAN ANOMALI KELISTRIKAN
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 66
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 68
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 69
D. Materi pokok
70
1. Karakteristik ionosfer ....................................................................................................... 71
2. Proses ionisasi di atmosfer ............................................................................................ 73
3. Kelistrikan bumi .................................................................................................................. 74
4. Kelistrikan atmosfer .......................................................................................................... 75
5. Anomali kelistrikan atmosfer ....................................................................................... 77
6. Fakta anomali ionosfer dan kelistrikan atmosfer ............................................... 79
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 80
F. Latihan Kasus .................................................................................................................................
BAB IV ANOMALI TERMAL 81
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 82
B. Kompetensi akhir yang diharapkan ....................................................................................
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 82
D. Materi pokok
1. Kondisi temperatur dan termal udara bumi ........................................................ 83
2. Fakta anomali termal sebelum gempabumi ........................................................ 84
3. Parameter anomali termal ............................................................................................. 89
4. Fakta anomali termal sebelum gempabumi ........................................................ 93
5. Awan gempabumi .............................................................................................................. 94
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 98
F. Latihan kasus .................................................................................................................................. 98
BAB V ANOMALI FENOMENA KEMAGNETAN
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 100
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 102
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 103
D. Materi pokok
1. Medan magnet bumi ............................................................................................................ 104
2. Sumber medan magnet ..................................................................................................... 105
3. Mekanisme pembentukan gelombang elektromagnetik dari
107
medan magnet bumi ...........................................................................................................
4. Hubungan emisi gelombang elektromagnetik dan waktu 107

kejadian gempabumi ...........................................................................................................
5. Hubungan emisi gelombang elektromagnetik dan arah

16

hiposenter ................................................................................................................................ 109
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 114
F. Latihan Kasus ................................................................................................................................. 115
BAB VI ANOMALI PERILAKU BURUNG
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 117
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 119
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 119
D. Materi pokok
121
1. Perilaku harian burung (Elang)........................................................................................ 123
2. Perilaku harian burung terkait medan magnet bumi ..........................................
3. Perilaku terbang terkait anomali grafitasi dan mekanisme 130
137
fisiologi terbang .................................................................................................................... 141
4. Respon antisipatif : panik, gelisah, dan menghindar ........................................... 146
5. Anomali vokalisasi burung ............................................................................................... 146
E. Ringkasan .........................................................................................................................................
F. Latihan kasus .................................................................................................................................. 149
BAB VII ANOMALI PERILAKU HEWAN TERNAK (SAPI) 150
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 150
B. Kompetensi akhir yang diharapkan ....................................................................................
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 152
D. Materi pokok
1. Karakteristik dan perilaku umum sapi.......................................................................... 155
2. Mekanisme anomali perilaku sapi terkait dengan ionisasi
161
atmosfer ..................................................................................................................................... 164
3. Peningkatan termal sebagai alternatif penyebab perubahan 164
166
perilaku sapi ..............................................................................................................................
4. Respon perilaku sapi sebelum gempabumi............................................................. 168
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 171
F. Latihan kasus .................................................................................................................................. 171
BAB VIII ANOMALI PERILAKU HEWAN PELIHARAAN (KUCING
DAN ANJING 172
A. Pendahuluan.................................................................................................................................... 174
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 174
C. Indikator pembelajaran.............................................................................................................
D. Materi pokok
1. Karakteristik perilaku Anjing.............................................................................................
2. Karakteristik dan perilaku Kucing ..................................................................................
3. Anomali perilaku Anjing dan Kucing ...........................................................................
4. Mekanisme hewan peliharaan mendeteksi gelombang sesmik 176
5. Perubahan perilaku hewan peliharaan karena menangkap

17

suara seismik sebelum gempabumi ............................................................................ 183
E. Ringkasan ......................................................................................................................................... 187
F. Latihan kasus .................................................................................................................................. 188
BAB IX ANOMALI PERILAKU HEWAN PENGERAT (TIKUS/MENCIT)
A. Pendahuluan .................................................................................................................................. 190
B. Kompetensi akhir yang diharapkan .................................................................................... 192
C. Indikator pembelajaran............................................................................................................. 192
D. Materi pokok
194
1. Karakteristik perilaku Mencit............................................................................................
2. Fisiologi gerak lokomotor mecit akibat gangguan fungsi 194

melatonin ................................................................................................................................. 198
3. Mekanisme hewan peliharaan mendekteksi gelombang seismik 196
4. Mekanisme perubahan fisiologi dan biokimia anomali gerakan 200
202
lokomotorik mencit akibat anomali medan magnet ........................................... 203
5. Fakta anomali gerakan lokomotor yang di pengaruhi anomali 204
217
medan magnet sebelum gempabumi......................................................................... 227
E. Ringkasan..........................................................................................................................................
F. Latihan Kasus .................................................................................................................................
GLOSSARY ..................................................................................................................................................
UJI KOMPETENSI ...................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................

18

Gambar Halaman

1. Zona subduksi dan zona sesar di pesisir barat pantai Sumatera ...................................23

2. Alur input informasi crowdsourcing anomali perilaku hewan.........................................35

3. Contoh hasil pengumpulan data prekursor makro anomali melalui metode

crowdsourcing (Distribusi spasial “Tweet” lolongan Anjing mulai tangga

15 Agustus 2013 hingga 20 Agustus 2014)...............................................................................36

4. Model Kopel LAI ....................................................................................................................................45

5. Ilustrasi perpindahan electron yang menyebabkan terbentuknya partikel

bermuatan positif (positive holes).................................................................................................48

6. Perpindahan elektron dan positive holes dalam proses oksidasi air oleh

radikal O menjadi Hidrogen Peroksida.......................................................................................50

7. Struktur atmosfer bumi .......................................................................................................................57

8. Ilustrasi arah medan listrik pada dua jenis sumber muatan yang berbeda..............61

9. Tahapan ionisasi atmosfer sampai terjadinya fenomena kelistrikan ...........................62

10. Mekanisme anomali termal dan pengukurannya. .................................................................73

11. Gelombang infra red dalam spektrum gelombang elektromagnetik. ........................77

12. Macam-macam visualisasi cahaya gempa ................................................................................80

13. Pencitraan awan gempabumidi dua lokasi tektonik berbeda.........................................82

14. Awan gempabumidi Jepang.............................................................................................................83

15. Anomali termal yang berasosiasi dengan gempa.................................................................85

16. Medan magnet bumi sebagai vector...........................................................................................89

17. Grafik pengukuran gelombang elektromagnetik frekuensi rendah sebelum

gempabumi Padang.............................................................................................................................99

18. Perubahan arah orientasi seiring dengan perubahan medan magnet.......................104

19. Jalur metabolism perubahan gerakan dan arah navigasi Burung oleh

medan magnet bumi dan cahaya ..................................................................................................108

20. Skema perubahan permeabilitas membrane yang berhubungan dengan

perubahan gravitasi ..............................................................................................................................116

21. Syrink dan organ-organ pendukung vokalisasi ......................................................................122

22. Grafik rekaman anomali frekuensi kicauan Burung Parkit pada 8 hari

sebelum gempa ......................................................................................................................................125

23. Grafik kelimpahan dan frekuensi relatif spesies burung per zona ................................127

24. Grafik komposisi famili burung di daerah tangkapan.........................................................128

25. Struktur kimia serotonin .....................................................................................................................135

19

26. Sebaran serotonin pada area sinaps ............................................................................................136
27. Visualisasi pengaruh stresss termal terhadap sapi................................................................140
28. Struktur dan arah perambatan Gelombang P .........................................................................151
29. Struktur dan arah perambatan Gelombang S .........................................................................152
30. Struktur dan arah perambatan Gelombang Love..................................................................153
31. Struktur dan arah perambatan Gelombang Rayleigh..........................................................153
32. Model Burridge dan Knopoff ...........................................................................................................154
33. Model Lemur Conjecture....................................................................................................................155
34. Organ-organ dalam sistem pendengaran Anjing .................................................................158
35. Grafik data survey tentang perubahan perilaku Anjing dan Kucing sebelum

gempabumiTohoku 2011...................................................................................................................161
36. Jalur Pembentukkan Melatonin.......................................................................................................168
37. Grafik representasi pengaruh medan magnet terhadap aktivitas motorik

Mencit...........................................................................................................................................................171

20

Tabel Halaman
1. Daftar gempabumisignifikan di Pulau Sumatera (2004-2017)...........................27
2. Jenis-jenis isotop Radon........................................................................................................42
3. Penelitian anomali emisi ULF sebelum kejadian gempabumi Indonesia......94
4. Kategori, bentuk dan deskripsi perilaku umum burung-burung Elang
dalam penangkaran.................................................................................................................102
5. Rubrik penilaian laju respirasi Sapi ..................................................................................141

21

Bab pertama buku ajar ini mendeskripsikan tentang karakteristik bencana gempabumi
dan informasi prekursor gempabumi sebagai alternatif upaya prediksi dan antisipasidampak
gempabumi. Pembahasan terdiri dari review tentang gempabumi secara umum, kerawanan
bencana gempabumi di Sumatera Barat, konsep dan parameter kesiapsiagaan, serta
prekursor alami gempabumi serta pendekatan kesiapsiagaan berdasarkan informasi
prekursor alami gempabumi. Bacalah konteks masalah berikut terlebih dahulu.

30 Menit di Kota Padang

Hari Rabu di penghujung bulan September 2009 itu sudah beranjak sore dan kurang
lebih satu jam akan memasuki waktu maghrib. Waktu di Padang menunjukkan pukul 17.16
WIB dimana sebagian besar masyarakat di Ibukota Provinsi Sumatera Barat itu sudah
kembali ke rumah masing-masing dari aktifitas mereka. Jalan-jalan dipenuhi dengan
kendaraan pribadi dan angkutan kota yang mengantar masyarakat Padang pulang kerumah
untuk berkumpul bersama keluarga.

22

Tapi ada sesuatu yang berbeda di hari Rabu itu. Hari yang mungkin akan selalu diingat
oleh sebagian besar warga Padang dan sekitarnya. Ranah Minang diguncang oleh
gempabumidahsyat yang menurut masyarakat Padang merupakan gempabumipaling kuat
yang pernah mereka rasakan. Kota Padang yang sebelumnya tenang menjadi bergemuruh,
bercampur dengan suara bangunan-bangunan yang roboh karena tidak kuat menahanbumi
yang bergoyang dahsyat. Berikut ini komentar masyarakat tentang gempabumi:

7. “Pada saat gempabumiterjadi itu seperti ada suara gemuruh angin kencang. Disaat

yang sama kami merasakan seperti dilempar-lempar ke atas. Kalau melihat tanah itu
seperti bergelombang-gelombang. Waktu itu, kami tidak dapat berdiri, jadi kami semua
yang ada di sini ketika berada di luar itu tiarap. Seketika kami mendengar suara kaca -
kaca berjatuhan dan beberapa bangunan roboh. Dari suara -suara itu kami jadi tahu kalau
gempabumiini sangat kuat.

8. Gempabumiyang kemarin itu besar sekali, Pak, goyangannya kuat. Saya sampai
takut karena tidak pernah mengalami sebelumnya. Kalau misalnya Bapak ada disini, Bapak
pasti takut juga. Kita sampai tidak bisa berdiri. Goyangan gempabumiitu bikin orang
jatuh.Tidak ada orang yang tidak takut sama gempabumikemarin, ngeri sekali
merasakannya. Tiang-tiang listrik terlihat bergoyang-goyang. Kami benar-benar
ketakutan.

Ketika bumi bergetar, mereka yang di dalam berusaha keluar dan menjauh dari
bangunan yang sedang mereka huni, baik itu rumah, kantor, hotel, ataupun pusat
perbelanjaan. Keluar dipandang sebagai pilihan terbaik, alih-alih mengambil risikotertimpa
jatuhan puing dari bangunan. Sedangkan mereka yang ada di luar terjerembab atau harus
merunduk ke tanah karena tidak mampu lagi untuk berdiri. Masyarakat menuturkan sebagai
berikut:

9. Saya langsung lari keluar warung dan duduk di tengah jalan itu. Saya pegangi kepala
saya takut ada benda yang jatuh dari atas dan menimpa kepala saya. Saya takut sekali
waktu itu, karena gempanya sangat kuat. Setelah keluar itu buat berdiri saja tidak bisa.
Sehingga kami harus duduk atau tiduran di jalan. Kalau melihat jalan aspal ini seperti kain
yang dikibaskan. Para pengendara motor saja banyak yang jatuh. Padahal mereka suda h
berhenti tapi tetap saja jatuh digoyang gempa.
10. Saya spontan keluar dari rumah, tapi sebelumnya saya cari dulu anak saya yang
sedang tidur, saya angkat keluar juga. Istri saya waktu itu juga lari keluar. Kami semua
selamat, tapi rumah kami rusak di beberapa bagian.

Gempabumi berlangsung kira-kira satu menit, dimulai dengan getaran lebih kecilselama
beberapa detik dan berakhir dengan getaran kuat yang akhirnya meruntuhkan banyak
bangunan di kota Padang dan membunuh lebih dari 1.000 orang di Sumatra B arat.

Merasakan Gempabumibagi masyarakat kota Padang bukanlah sesuatu yang asing.
Mereka sudah terbiasa diguncang oleh gempabumibeberapa kali sebelumnya, mulai dari
Gempabumiberkekuatan kecil hingga yang besar pada 30 September 2009 itu. Namun,
menurut penduduk setempat, Gempabumiterakhir ini adalah yang terkuat dan terbesar
yang pernah mereka rasakan. Banyak orang meyakini bahwa gempabumiyang terjadi

23

berkekuatan lebih dari 8 SR. Pernyataan itu didasarkan pada pengalaman mereka
setelah mengalami beberapa kali Gempa. Menurut masyarakat:

11. Gempabumiyang kemarin itu besar sekali. Mungkin kekuatannya 9 SR. Kita diberitahu
7.6 SR. Itu pemerintah [melakukannya dengan] sengaja supaya warga tidak panic
12. Itu pemerintah [melakukannya dengan] sengaja supaya warga tidak panik. [...]
gempabumipada tahun 2007 sudah 7.9 [SR] dan kerusakannya tidak seperti sekarang.
Besarnya gempabumi[tahun 2007] juga tidak seperti yang kemarin [tahun 2009]. Itu mungkin
lebih dari 8 atau bisa juga 9 SR

Mendeskripsikan mekanisme kemunculan prekursor kimia sebelum gempabumi serta
perannya terhadap kemunculan prekursor gempabumi lainnya.

Indikator pembelajaran adalah:
1 Menjelaskan karakteristik (topografi, sejarah dan ancaman) bencana gempabumi

di Sumatera Barat dengan tepat
2 Menggunakan konsep dan parameter kesiapsiagaan bencana dalam konteks

rawan bencana gempabumi di Sumatera Barat dengan tepat
3 Menjelaskan peran kajian prekursor alami gempabumi dalam kesiapsiagaan

bencana gempabumi dengan tepat
4 Menginterpretasikan teori pergerakan lempeng yang digunakan ahli untuk

menjelaskan ancaman dan rawan bencana gempabumi di Sumatera Barat dengan
tepat
5 Mengemukakan gagasan pengukuran kesiapsiagaan yang cepat, efisien dan
efektif secara cermat tentang kesiapsiagaan bencana dengan memanfaatkan
perkembangan teknologi (terdapat dalam latihan kasus).

24

Pada umumnya, gempabumi dipahami sebagai sebuah peristiwa di alam berupagetaran
bolak-balik dalam arah atas bawah (vertikal) atau kiri-kanan (horizontal) menyerupaiayunan
yang terasa di permukaan bumi, yang terjadi tiba-tiba dan selama durasi waktu tertentu.
Dalam kajian ilmiah, getaran merupakan salah satu dari proses fisika, yang juga diikuti oleh
proses kimiawi. Sebagian besar proses fisika kimia alam pra gempabumi tidakbisaterdeteksi
oleh manusia, oleh sebab itulah alat dan teknologi pendeteksi gejala awal pra
gempabumitelah berkembang sangat pesat sebagai usaha untuk peramalan atau prediksi
gempa.

Program dan sistem prediksi gempabumi telah lama dikembangkan secara apik untuk
menyajikan informasi yang mengkonversi data fenomena alam pra gempabumi sebagai
bagian dari pencegahan dampak yang berbahaya. Dalam penanggulangan bencana, upaya
tersebut dikenal dengan pembangunan kesiapsiagaan bencana gempabumi. Pengenalan
lebih jauh tentang fenomena alam sebelum gempabumi merupakan salah satu bagian
penting untuk membangun kesiapsiagaan.

Gempabumi adalah goncangan akibat adanya gerakan, geseran, maupun patahan
lapisan batuan didalam bumi (Departemen Komunikasi dan Informasi Republik Indonesia,
2008). Pada prinsipnya, gempabumi secara alami disebabkan oleh pelepasan energi akibat
tekanan pada lempeng yang bergerak sehingga terjadi penjalaran energi berupa getarandi
permukaan bumi. Pada materi sebelumnya, topik Litosfer, jenis dan mekanisme pergerakan
lempeng telah dibahas.

25

Untuk mengingat kembali tentang gempabumi yang disebabkan
oleh aktivitas tektonik. Perhatikan tayangan berikut (VE-1).

Apa penyebab gempabumi selain pergerakan lempeng?
Perhatikan VR-1 untuk mengetahui faktor lain penyebab gempabumi.

26

Gempabumi merupakan peristiwa yang sebagian besar disebabkan pergerakanlempeng
pada lapisan litosfer bumi. Dalam pengertian luas ilmu Geofisika, litosfer adala h lapisan
kerak bumi, mantel, sampai inti bumi. Tetapi, dalam kajian tektonik, litosfer adalah
lempengan yang terdiri dari kerak bumi dan mantel atas yang tebalnya 60 km sampai 100
km di atas astenosfer. Perhatikan Gambar 1.

Sumber: Bayong, 2017
Gambar 1. Lempeng Tektonik
Gempabumi Sumatera dikontrol oleh batas antara lempeng Indo-Australia danlempeng
Eurasia bagian Tenggara. Lempeng Indo-Australia bergerak ke arah utara dengankecepatan
60-70 mm/tahun (Newcom & McCann, 1987). Studi terbaru pemetaan patahan tektonik
aktif di Sumatera menunjukkan kecepatan pergerakan lempeng sekitar 15 mm/tahun
(Natawijdaya, 2017; Bradley dkk., 2017, dan Ito dkk. 2017). Pergerakan lempeng di Sumatera
termasuk tipe konvergen atau subduksi, dimana lempeng yang memiliki massa jenis lebih
besar (lempeng Indo-Australia) bergerak menunjam ke bawah lempeng yang massajenisnya

27

lebih kecil (lempeng Eurasia). Hasil gerakan subduksi menyebabkan pemampatan batuandi
atasnya. Pemampatan berlangsung terus menerus. Jika pemampatan melampaui batas
elastisitas batuan pendukungnya, maka terjadi gempabumi tektonik.

Aktivitas subduksi menimbulkan batas tumbukan antar lempeng yang disebut dengan
daerah patahan (sesar). Arah subduksi membentuk sudut dengan batas lempeng, sehingga
timbul dua buah sesar besar yakni Sesar Sumatera dan Sesar Mentawai. Zona sesarSumatera
memiliki panjang sekitar 1900 km terletak melintasi tulang punggung pulau Sumatera yang
tumbuh di dalam atau di dekat busur vulkanik aktif. Sesar Sumatera memiliki aktivitas yang
tinggi sementara Sesar Mentawai hanya sebagiannya saja yang memiliki aktivitas yang
cukup tinggi (Harjono, 1992).

Perhatikan Gambar 2.

Bagaimana distribusi zona sesar di Propinsi
Sumatera Barat? Bagaimana pengaruhnya terhadap potensi
bencana gempabumi di Sumatera Barat?

28

Sumber: Natawidjaja (2018)
Gambar 2. Zona subduksi dan zona sesar di pesisir barat pantai Sumatera

Luasnya distribusi zona sesar menyebabkan wilayah pantai barat
Sumatera dikategorikan sebagai daerah yang memiliki resiko tinggi terjadinya
gempabumi. Masih ingatkah Anda bagaimana dahsyatnya gempabumi dan
dampaknya terhadap sebagian besar daerah di pesisir pantai? Perhatikan
tayangan berikut (VE-2).

Tayangan tersebut merupakan kejadian gempabumi yang disertai tsunami pada tahun
2004 di Pulau Andaman. Gempabumi berkekuatan 9,1 Skala Richter (SR) telah menyentakkan
perhatian masyarakat dunia tentang tingginya resiko gempabumi dan tsunami di kepulauan
Sumatera. Kejadian tersebut seolah-olah menginisiasi dan membuka titik-titikgempabumidi
wilayah sekitarnya, termasuk di Sumatera Barat.

29

Simaklah video berikut (VE-3). yang merupakan cuplikan
Gempabumi Padang, 30 September 2009, tepatnya di kawasan
Pondok. Gempabumi ini menimbulkan kerusakan dan korban jiwa
yang hampir sama Akibat gempabumidan tsunami Aceh 2004,serta
telah meninggalkan trauma mendalam bagi masyarakat hingga
saat ini.

Gempabumi Aceh dan Gempabumi Padang merupakan dua kejadian gempabumiyang
menyebabkan peningkatan kekhawatiran terhadap resiko gempabumiSumatera Barat.
Ratusan gempabumi tercatat terjadi dalam rentang waktu mendekati dua dasawarsa ini.
Rekaman seismograf Badan Meterologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) menunjukkan
bahwa gempabumi terjadi setiap hari, namun gempabumiberskala magnitude di bawah 5
tidak selalu dirasakan oleh manusia, sering disebut gempabumikecil dan tidak berbahaya.

Untuk kesiapsiagaan diri, setiap individu harus mampu membedakan
antara skala magnitude gempabumiyang tidak berbahaya dengan yang
berbahaya. Simaklah video VR-2 berikut ini.

30

Sebagai wilayah rawan gempabumi, pulau Sumatera, termasuk Padang sering
mengalami gempabumigempabumibesar. Berdasarkan sejarah, kejadian gempabumi
memiliki siklus berulang. Gempabumi besar di masa lalu berpotensi kembali terjadi dimasa
sekarang dan masa yang akan datang. Perhatikan Tabel 1 yang menyajikan daftar
gempabumisignifikan (skala diatas 5 SR) di pulau Sumatera.

Tabel 1. Daftar gempabumisignifikan di Pulau Sumatera (2004-2017)

No Provinsi/Kabupaten/Kota Tahun

1 Aceh, Bengkulu, Sumatera Barat 2004

2 Simelue, Sumatera Utara, Sumatera Barat, Nias 2005

3 Laut Banda, Nias, Sumatera Utara 2006

4 Sumatera Barat, Bengkulu, Kep. Mentawai, Painan 2007

5 Kepulauan Mentawai, Bengkulu 2008

6 Kepulauan Mentawai, Padang, Jambi, Laut Banda 2009

7 Kepulauan Mentawai, Aceh Sinabang, Aceh Meulaboh, Aceh 2010

Andaman, Mandailing Natal

8 Sumatera Utara Tarutung, Bengkulu, Singkil 2011

9 Simelue 2012

10 Aceh Tangse 2013

12 Tanah Datar Sumatera Barat, Aceh Pidie 2014

13 Kepulauan Mentawai, Bengkulu, Pesisir Selatan 2016

14 Deli Serdang, Padang Sidempuan, Kepulauan Mentawai, 2017

Bengkulu

Berdasarkan Tabel 1, fokuskan pengamatan Anda pada wilayah SumateraBarat.

Apa yang dapat Anda simpulkan?
31

Berdasarkan UU No. 24/2007 tentang penanggulangan bencana, bencana adalah
peristiwa atau rangkaian peristiwa yang mengancam dan mengganggu kehidupan dan
penghidupan masyarakat yang disebabkan baik oleh faktor alam dan atau faktor nonalam
maupun faktor manusia sehingga mengakibatkan timbulnya korban jiwa manusia,
kerusakan lingkungan, kerugian harta benda, dan dampak psikologis. Christanso (2011)
mengelompokkan bencana menjadi 3 jenis, yaitu bencana alam, bencana non alam dan
bencana social.

Kesiapsiagaan merupakan salah satu bagian dari proses manajemen bencana (seluruh
kegiatan yang meliputi aspek perencanaan dan penanggulangan bencana, sebelum, saat
dan sesudah terjadi bencana). Pengelolaan bencana yang efektif idealnya berupa siklus.
Dalam konsep pengelolaan bencana yang berkembang saat ini, peningkatan kesiapsiagaan
merupakan salah satu elemen penting dari kegiatan pengurangan risiko bencana yang
bersifat pro-aktif, sebelum terjadinya suatu bencana, sebagai kelanjutan dari tindakan
prevensi dan mitigasi.

Serangkaian kegiatan dalam rangka kesiapsiagaan dilakukan untuk mengantisipasi
bencana melalui pengorganisasian serta melalui langkah yang tepat guna dan berdayaguna
(Undang-Undang Nomor 24 Tahun 2007). Sesuai dengan peraturan kepala BNPB tentang
Pengurangan risiko bencana merupakan bagian penting dalam Undang-Undang Nomor 24
Tahun 2007, sebagai upaya proaktif dalam mengelola bencana. Pada bulan DesemberTahun
2003, Majelis Umum Perserikatan Bangsa-Bangsa telah mengadopsi resolusi 57/254 untuk
menempatkan Dekade Pendidikan bagi Pembangunan Berkelanjutan mulai Tahun 2005-
2014, dibawah kordinasi UNESCO. Poin pembangunan berkelanjutan yang terkait dengan
kebencanaan adalah penggalakan untuk pendidikan untuk pengurangan risiko bencana
demi membentuk masyarakat kuat tangguh bencana.

Kesiapsiagaan bencana menjadi kapasitas berbagai komponen dalam suatu negara,
termasuk pemerintah dan komunitas. Kesiapsiagaan suatu pemerintahan meliputi tindakan
dan kebijakan yang memungkinkan dan memfasilitasi pemerintahan, organisasi,masyarakat,
komunitas dan individu untuk mampu menanggapi suatu situasi bencana secara cepat dan
tepat guna. Tindakan kesiapsiagaan yang menjadi kapasitas pemerintah adalah penyusunan
rencana penanggulangan bencana, pemeliharaan sumber daya dan pelatihan personil.

Kesiapsiagaan komunitas, masyarakat dan individu tidak kalah penting dalam
penanggulangan bencana. Kesiapsiagaan harus bersifat dinamis dan adaptif terhadap
perkembangan karakteristik bencana yang cenderung spesifik sesuai dengan latar belakang

32

topografi dan geografi. Oleh sebab itu, pembangunan kesiapsiagaan mesti
mempertimbangkan kapasitas, potensi dan hambatan yang dimiliki oleh suatu komunitas,
masyarakat dan individu.

Berdasarkan framework kesiapsiagaan bencana yang dibuat oleh Lembaga Ilmu
Pengetahuan Indonesia (LIPI) dan United Nations Educational, Scientific and Cultural
Organization (UNESCO) pada tahun 2006, kesiapsiagaan komunitas dalam menghadapi
bencana gempabumi dan tsunami dapat diukur pada 5 (lima) parameter, yaitu

1) Pengetahuan dan sikap,
2) Rencana tanggap darurat,
3) Sistem peringatan dini,
4) Mobilisasi sumber daya, dan
5) Kebijakan dan panduan

Parameter pengetahuan mencakup pengetahuan dan sikap tentang fenomena
gempabumidan tsunami serta kesiapsiagaan mengantisipasi bencana tersebut.
Parameter rencana tanggap darurat berfokus kepada merespon keadaan darurat
bencana alam. Rencana ini menjadi bagian yang penting dalam kesiapsiagaan,terutama
berkaitan dengan evakuasi, pertolongan pertama dan penyelamatan, agar korban
bencana dapat diminimalkan. Upaya ini sangat krusial, terutama pada saat terjadi
bencana dan harihari pertama setelah kejadian bencana, terutama sebelum datangnya
bantuan dari luar.

Parameter sistem peringatan bencana dini meliputi tanda peringatan dan distribusi
informasi akan terjadinya bencana. Dengan adanya peringatan bencana, masyarakat
dapat melakukan tindakan yang tepat terutama untuk mengurangi korban jiwa.
Parameter mobilisasi sumber daya, meliputi sumber daya manusia, pendanaan dan
sarana-prasarana penting. Parameter ini merupakan faktor yang krusial menjadi potensi
yang dapat mendukung atau sebaliknya menjadi kendala dalam kesiapsiagaan
mengantisipasi bencana gempabumidan tsunami. Terakhir, parameter kebijakan dan
panduan berkaitan dengan ketersediaan aturan yang memfasilitasi kesiapsiagaan untuk
mengantisipasi bencana gempabumidan tsunami.

Pengetahuan merupakan faktor utama kunci kesiapsiagaan. Pengetahuan yangharus
dimiliki mengenai bencana yaitu pemahaman tentang resiko bencana dan sikap
terhadap fakta resiko bencana. Pengetahuan juga merupakan dasar dari terbentuknya
kesadaran bencana. Kesadaran masyarakat sangat penting untuk menghadapi risiko
bencana baik bencana alam maupun bencana sosial, karena dengan memiliki kesadaran
tentang kebencanaan, seseorang dapat mengetahui hal yang harus dilakukan dan hal

33

yang harus dihindari atau tidak dilakukan bertujuan untuk mengurangi akibat negatif
dari bencana yang terjadi.

Pengetahuan dapat mempengaruhi sikap dan kepedulian masyarakat untuk siap
siaga mengantisipasi bencana, terutama bagi yang bertempat tinggal di daerah rawan
bencana. Sikap adalah suatu bentuk respon dari masyarakat berdasarkan pengetahuan
atau pengalamannya terhadap suatu peristiwa. Dengan demikian, kesiapsiagaan
terhadap bencana disusun oleh komponen pengetahuan dan sikap yang tidak
terpisahkan satu sama lainnya.

Untuk membangun kesiapsiagaan terhadap bencana gempabumi, pengetahuan
sekaligus sikap yang diperlukan antara lain pemahaman tentang bencana gempabumi,
pengetahuan tentang lingkungan tinggal yang rawan bencana gempa, dan pengetahuan
tentang potensi lingkungan untuk persiapan menghadapi bencana. Pengetahuan dan
sikap dapat terlihat dari tindakan. Beberapa tindakan perilaku individu/ masyarakat
antara lain yang menunjukkan kesiapsiagaan antara lain adalah:
1) Membuat rencana tindakan jika terjadi gempabumi

Rencana tindakan meliputi menentukan tempat evakuasi, menyiapkan peta dan rute
evakuasi, menyediakan makanan siap santap yang tahan lama untuk kondisi darurat,
menyiapkan kotak pertolongan pertama/pakaian/uang, menyiapkan keamanan
dokumen penting, menyiapkan alamat/nomor telepon penting serta mengikuti
latihan evakuasi
2) Membangun hunian tahan gempa, yang mempertimbangkan sifat dan karakteristik
lahan, ketinggian dan jarak/lokasi, sifat dan karakteristik material
3) Menyediakan tenda/posko/lapangan terbuka dan fasilitas umum yang dibutuhkan
dalam kejadian darurat bencana
4) Memiliki referensi yang memadai tentang sistem peringatan dini serta melakukan
tindakan darurat bencana dengan pengetahuan dan pertimbangan yang cepat dan
tepat

Tahap pra gempabumimerupakan tahap yang paling banyak diteliti oleh para ahli
untuk kepentingan mitigasi. Hal ini disebabkan karena fenomena alam yang muncul
pada tahap pra gempabumidapat dipelajari sebagai tanda-tanda awal (prekursor)
gempabumi.

Prekursor merupakan suatu istilah yang digunakan dalam bidang ilmu kimia, yang
didefinisikan sebagai suatu substansi yang menjadi awal terbentuknya substansi lain,
khususnya melalui reaksi kimia. Istilah prekursor kemudian diadopsi dalam kajian

34

gempabumi karena ilmuwan berhasil membuktikan bahwa gempabumi merupakan
fenomena alam yang terdiri dari serangkaian proses sebelum getaran atau shock
dirasakan manusia di permukaan bumi. Kemunculan fenomena atau proses alamia h
tersebut teramati dalam rentang waktu tertentu, sehingga memiliki potensi dipelajari
sebagai penanda bencana gempabumi. Dalam beberapa referensi, fenomena penanda
gempabumidisebut dengan fenomena prekursori.

Prekursor dapat dipahami sebagai keseluruhan fenomena di alam yang muncul
secara konsisten mendahului suatu bencana. Hal ini berhubungan dengan prediksi
gempa. Istilah prekursor digunakan untuk mendeskripsikan berbagai fenomena
geofisikan dan geokimia yang mendahului gempabumi.

` Menurut Anda, apakah gempabumi dapat diprediksi? Silahkan
simak tayangan berikut (VE – 4).

Kemunculan prekursor dapat digunakan untuk memprediksi parameter gempabumi
secara aktual, meliputi kekuatan atau intensitas gempabumi, lokasi pusat
gempabumi(episenter) dan waktu kejadian gempabumi. Ahli lain, seperti Freund&Stolc
(2013) tidak menggunakan istilah prekursor, tetapi menamakannya dengan “proses pra
gempabumi yang terkait dengan biosfer”.

Menurut Hayakawa (2013), prekursor gempabumi dapat dibedakan atas tiga, yaitu:
1. Prekursor mekanik

Salah satu contoh prekursor mekanik adalah gempa pendahuluan (foreshock
activity). Foreshock activity merupakan sebuah istilah yang diberikan untuk
gempabumiyang terjadi sebelum gempabumibesar. Namun demikian, menurutUtsu
(2002), foreshock tidak selalu muncul sebelum gempabumi besar. Kemunculan
foreshock biasanya hanya dapat diketahui berdasarkan data pengukuran seismograf
setelah gempabumi utama (mainshock) dan gempabumi susulan (aftershock)

35

terjadi. Namun demikian, aktivitas gempabumipendahuluan tetap dikategorikan
sebagai prekursor berdasarkan waktu kemunculannya.
2. Prekursor elektromagnetik
Prekursor elektromagnetik meliputi gangguan (perturbasi) ionosfer dan radiasi
gelombang elektromagnetik frekuensi rendah. Pembahasan fenomena yang
berhubungan dengan ionosfer dan gelombang elektromagnetik disajikan pada Bab
3 dan Bab 4 dalam buku ajar ini.
3. Prekursor fenomena makroskopik
Prekursor fenomena makroskopik mencakup prekursor yang berukuran makro atau
contohnya perilaku hewan tak biasa atau anomali perilaku hewan). Ahli bernama
Rikitake, asal Jepang, menggunakan istilah prekursor anomali makro (macro-
anomali precursory) untuk fenomena perilaku hewan yang teramati sebelum
gempabumi. Prekursor anomali makro termasuk pada teknik peramalan gempabumi
berdasarkan fenomena di lingkungan yang dapat dideteksi oleh indera manusia
tanpa mengandalkan pada instrumen yang sangat presisi. Fenomena yang dimaksud
adalah anomali (keanehan) perilaku hewan.

Namun demikian, kemunculan prekursor anomali makro dapat disebabkan oleh
sejumlah fenomena alam lain sehingga dapat meragukan dalam menentukan apakah
perilaku hewan dapat digunakan sebagai penanda terjadinya gempabumi. Oleh sebab
itu, pakar merekomendasikan agar masyarakat mempertimbangkan hal-hal sebagai
berikut:
1) Jumlah data

Koleksi data sebanyak mungkin untuk meminimakan kekeliruan yang mengaburkan
2) Objektifitas

Lakukan analisis berdasarkan fakta anomali saja. Dalam hal ini, insting dan
subjektivitas observer perlu diwaspadai dalam mengkontaminasi analisis da ta.
3) Jarak episenter dan lokasi pengamatan atau kemunculan
Semakin jauh lokasi pusat gempabumidengan habitat atau lokasi dimana perilaku
hewan tertentu teramati, hal ini akan menyulitkan diagnosis penyebab keanehan
perilaku pada hewan.
4) Kekuatan (magnitude) dan waktu kemunculan anomali makro gempabumi
Waktu kemunculan dan lamanya kemunculan diketahui berhubungan dengan kuat
atau lemahnya gempabumi.
5) Karakteristik hewan
Karakteristik hewan seperti ukuran hewan dan perilaku normal merupakan informasi
dasar yang digunakan untuk pembanding. Hewan kecil biasanya menunjukkan
perilaku hiruk-pikuk lebih awal daripada hewan besar, terhitung 1 (satu) hari lebih
awal dibanding hewan berukuran besar.

36

Prekursor hewani berpotensi untuk dikembangkan sebagai alternatif prediksi
gempabumi. Zafar (2017) mengemukakan sebuah ide yang disebut dengan teknik
archetypal, yaitu suatu cara memprediksi anomali makro berdasarkan karakter tertentu
pada hewan yang mendasar dan berpotensi sebagai prekursor. Sebagai contoh,karakter
spesifik Anjing adalah mengonggong atau melolong, maka pemanfaatan suaralolongan
Anjing sebagai penanda gempabumi didasarkan atas prinsip archetypal.

Saat ini, prinsip archetypal diterapkan dalam bentuk teknologi inovasi menggunakan
perangkat komputer dan perangkat seluler pintar (smartphone). Terdapat 2 bentuk
implementasi archetypal dalam teknologi, yaitu :

a. Data-Hubs
Data hubs adalah suatu ruang virtual dimana data dari perilaku hewan
dikumpulkan, dimonitor, dan dianalisis menjadi sebuah informasi yang bisa
dikonsumsi oleh masyarakat umum. Biasanya data-hubs dibuat di area atau
lokasi yang paling rawan resiko gempabumi misal di daerah sesar.

b. Crowdsourcing
Secara harfiah, crowdsourcing diartikan sumber keriuhan. Prinsip dasar
penggunaan crowdsourcing adalah pelaporan kemunculan satu perilaku hewan
yang tidak biasa dari sejumlah daerah berbeda melalui aplikasi sistem informasi
di perangkat seluler. Framework crowdsourcing telah digunakan oleh Cao &
Huang (2018) sebagai geosensor, dimana anomali lolongan Anjingdariberbagai
lokasi dilaporkan melalui web dan akun media social (Facebook dan Tweeter)
sebagai peringatan dini gempabumi. Alur input pelaporan informasi tersebut
ditampilkan pada Gambar 3. Contoh output informasi crowdsourcing
ditampilkan pada Gambar 4.

37

Sumber: Cao & Huang (2018)

Gambar 3. Alur input informasi crowdsourcing anomali perilaku hewan
Ada enam komponen dalam sistem prekursori gempabumi berbasis framework
crowdsourcing, yaitu sumber data, repositori data, server web/server mobile, web
spasial/portal mobile, dan pengguna (user). Sumber data dapat berupa laporan
masyarakat, pengindeks web, media sosial tentang anomali perilaku hewan yang
dikumpulkan menjadi repositori data, lalu diproses dan dianalisis menjadi informasi
prekursori yang dapat dimanfaatkan secara sinkron dan komprehensif (menyeluruh)oleh
berbagai pihak. Dalam hal ini, pengguna meliputi masyarakat umum, polisi, pelapor,
ahli/peneliti, dan pengambil keputusan.
Gambar 4 memetakan sebaran “tweet” masyarakat yang melaporkan keanehan
perilaku Anjing, yaitu Anjing melolong dan menyalak jauh lebih sering daripadabiasanya.
Pada situs informasi tersebut, juga tercatat waktu terjadinya anomali. Informasi prekursor
makro anomali kemudian menjadi informasi yang menyebar luas dan dapat diakses oleh
berbagai pihak melalui perangkat seluler pribadi.

38

Sumber: Cao & Huang (2018)

Gambar 4. Contoh output informasi crowdsourcing ” lolongan Anjing 15 Agustus 2013 -
20 Agustus 2014 pada perangkat seluler

Gempabumi adalah goncangan di permukaan bumi akibat adanya gerakan, geseran,
maupun terbentuknya retakan di daerah patahan. Pergerakan lempeng merupakan
penyebab dominan gempabumi, termasuk di Sumatera Barat sebagai daerah rawan
resiko gempabumi, selain disebabkan oleh adanya zona sesar. Mengiringi program
manajemen bencana, maka peningkatan kesiapsiagaan masyarakat merupakansalahsatu
bagian dari upaya mencegah dan meminimalkan dampak gempabumi. Sedikit berbeda,
kesiapsiagaan mengambil proporsi terbanyak dalam masa pra bencana.

Kesiapsiagaan gempabumi disusun oleh parameter pengetahuan, sikap tanggap
darurat, sistem peringatan dini, mobilisasi sumber daya, kebijakan, serta panduan.
Pengetahuan merupakan komponen dasar yang penting karena aka n mempengaruhi
pembentukkan sikap dan tindakan. Salah satu pengetahuan yang penting adalah
pengetahuan tentang prekursor gempabumi, yaitu fenomena alam yang mendahului
gempabumi. Proses alamiah tersebut meliputi proses fisika, kimia dan biologis.

Prekursor relatif bersifat makro dan sebagiannya dapat teramati tanpa
mengandalkan peralatan yang presisi, contohnya kemunculan awan gempabumidan
perilaku hewan yang tidak biasa. Prekursor ini dikenal juga dengan anomali makro, yaitu

39

fenomena-fenomena alam makro yang tak biasa. Seorang ahli bernama Hayakawa
mengemukakan bahwa terdapat 3 kelompok prekursor yaitu prekursor mekanik,
prekursor elektromagnetik dan prekursor makro atau makhluk hidup. Penggunaan fakta
anomali makro atau perubahan perilaku hewan perlu mempertimbangkan jumlah data,
fakta, jarak episenter, lokasi pengamatan, waktu pengamatan, dan karakteristik (ukuran
hewan).

Kemajuan teknologi telah semakin memperkuat potensi penerapan informasi
prekursori untuk membangun kesiapsiagaan masyarakat baik sebagai individu maupun
sebagai warga negara. Dua teknologi yang berkembang diantaranya adalahsistem data-
hubs dan teknik crowdsourcing yang dikembangkan menggunakan prinsip archetypal.

UNESCO/ISDR pada tahun 2006 mengemukakan lima parameter yang digunakan
dalam mengkaji tingkat kesiapsiagaan masyarakat dalam kesiapsiagaan untuk
mengantisipasi bencana yaitu:

1) pengetahuan dan sikap tentang risiko bencana;
2) Kebijakan dan panduan;
3) rencana tanggap darurat;
4) sistem peringatan bencana; dan
5) mobilisasi sumber daya.
Jawablah pertanyaan berikut:
a. Menurut pendapat Anda, parameter mana saja yang melibatkan individu atau
masyarakat secara langsung?
b. Terkait dengan kemampuan mengenali penanda awal (prekursor) gempabumi,
termasuk kepada parameter manakah dari 5 kelompok parameter di atas?
c. Kemukakan bagaimana cara yang cepat, efisien, efektif serta berdampak luas
(memiliki daya generalisasi tinggi) untuk mengukur kesiapsiagaan bencana suatu
komunitas/kelompok masyarakat agar diperoleh suatu deskripsi awal tentang
tingkat kesiapsiagaan bencana yang telah dimiliki selama ini!

40

Bab kedua buku ajar ini mendeskripsikan tentang eksistensi Radon dan Hidrogen
Peroksida dalam gejala pra gempabumi. Pembahasan mencakup karakteristik Radon dan
Hidrogen Peroksida, mekanisme emanasi Radon dan oksidasi Hidrogen Peroksida, dan
anomali Radon dan Hidrogen Peroksida dalam peristiwa gempabumi yang pernah terjadi.
Bacalah dua konteks masalah berikut terlebih dahulu.

Rekaman Radon Gempabumi Uttarkashi

Gempabumi Uttarkashi berkekuatan 6,8 SR terjadi pada 20 Oktober 1991 di Garhwal
Himalaya (30,78 ° LU, 78,77 ° BT). Stasiun rekaman Radon telah didirikan di satu lokasidi
Amritsar dan empat lokasi di lembah Kangra (Himachal Pradesh) di bawah proyek

41

kegempaan Himalaya. Jarak episenter adalah sekitar 330 km dari stasiun rekamanRadon
di lembah Kangra dan sekitar 450 km dari stasiun rekaman Radon di Amritsar.

Pengukuran distribusi spasial dan temporal Radon dalam gas tanah dan air tanah
menggunakan dua teknik yang berbeda, yaitu Metode Track-Etch dan Emanometri.
Metode track-etch digunakan untuk mengukur radon selama lebih dari satu minggu
atau dua minggu, sedangkan Emanometri digunakan untuk merekam aktivitas radon
setiap hari dalam gas tanah dan air tanah. Anomali Radon dicatat di semua lokasi di
lembah Kangra dan Amritsar sekitar seminggu sebelum gempabumi Uttarkashi dan
dengan jelas menetapkan bahwa perubahan radon dapat efektif untuk meramalkan
beberapa gempabumi.

Para ilmuwan dari Institut Teknologi India Kanpur (IITK) melakukan survei terhadap
daerah yang terkena dampak antara 27 Oktober dan 4 November. Pekerjaan mereka
mengungkapkan bahwa lebih dari 300.000 orang di 1.294 desa terkena dampak
guncangan itu. Sumber lain menyebutkan angka korban jiwa mencapai 768 orang.
Rumah-rumah batu dari batu umumnya hancur, terutama di daerah-daerah di mana
terjadi guncangan intensitas tinggi. Pusat Data Geofisika Nasional Amerika Serikat
menunjukkan bahwa 7.500 rumah rusak dan 7.500 rumah lainnya hancur sementara
laporan IITK menunjukkan bahwa hingga 42.400 rumah rusak (Virk & Singh, 1994)

Variasi Kimia Air Tanah yang Terkena Dampak
Gempabumi di Wilayah Bam

Gempabumi Bam 2003 mengguncang provinsi Kerman di tenggara Iran pada pukul
01:56 UTC (5:26 AM Waktu Standar Iran) pada 26 Desember. Gempabumi berkekuatan
6,7 SR itu telah meluluhlantakkan hampir 90 persen bangunan yang berada di kota
wisata di Iran. Gempabumi tersebut utamanya merusak di kawasan Bam, dengan jumlah
korban tewas sebanyak sekitar 26,271 orang dan korban luka berjumlah lebih dari30.000
orang.

Gempabumi dapat sangat mempengaruhi air tanah. Pergerakan lapisan tanah
mempengaruhi kualitas dan kuantitas akuifer air tanah. Di sisi lain gempabumi dapat
menyebabkan retakan yang sangat kecil pada batuan yang menyebabkan pemisahan
elektron dari atom dan pergerakan akuifer air tanah. Perubahan topografi tanah setelah
gempabumi dapat menyebabkan lapisan tanah bergerak ke tingkat yang sama dengan
akuifer tercemar yang dapat mengubah komposisi kimia air tanah. Perubahan hidrologi
dapat terjadi sesaat sebelum dan sesudah gempabumi. Ada beberapa indikatorhidrologi
seperti perubahan warna, suhu dan bau, serta perubahan komposisi kimia dan tingkat
permukaan dan air tanah (Malakootian & Nouri, 2010).

42

Mendeskripsikan mekanisme kemunculan prekursor kimia sebelum gempabumi serta
perannya terhadap kemunculan prekursor gempabumi lainnya.

Indikator pembelajaran yang diharapkan adalah:
1 Menjelaskan hubungan antara karakteristik Radon, Peroksida dan Ion H+ dan

fungsi sebagai prekursor gempabumi dengan tepat
2 Menjelaskan mekanisme emanasi gas dan oksidasi peroksida dengan tepat
3 Menginterpretasikan Model Kopel LAI yang digunakan ahli untuk

menjelaskan mekanisme anomali ionosfer dan kelistrikan dengan tepat
4 Mendeskripsikan cara mengeliminasi variabel-variabel yang mempengaruhi

bias interepretasi anomali Radon di litosfer secara kritis

Dibalik fenomena mekanik gempabumi, terjadi juga sejumlah fenomena fisik dan
kimia. Pengamatan prekursor kimia kebumian (geokimia) telah menjadi prosedur resmi
program prediksi gempabumi pada tahun 1978. Prekursor kimia cenderung tidakterlihat
secara kasat mata, namun efek akumulatifnya dapat dideteksi di perairan atau di
atmosfer. Gas Radon ditemukan sebagai senyawa kimia pemula (inisiator) yang muncul
dalam rentang waktu tertentu sebelum getaran gempabumidirasakan di permukaan
bumi. Senyawa kimia prekursori berikutnya yang terstimulasi oleh kemunculan Radon
adalah Hidrogen Peroksida. Karakteristik dan mekanisme kemunculan kedua prekursor
kimia ini tidak sama, namun saling berkaitan.

43

Bumi mengandung berbagai macam senyawa kimia, salah satunya berbentuk
gas.

Bagaimana gas bisa terbentuk di bumi?
Perhatikan tayangan berikut (VE-5) berikut.

Ketersediaan gas Radon di alam dapat dianalogikan dengan ketersediaan gas-gas
alam lainnya. Radon merupakan salah satu gas alam. Dalam tabel periodik, Radon (Rn)
merupakan unsur yang termasuk golongan gas mulia yang memiliki nomor atom 86.
Radon bersifat radioaktif yang mengalami peluruhan oleh partikel-α. Secara umum,
Radon memiliki tiga bentuk isotop dengan waktu paruh yang berbeda (Tabel 2). Pada
suhu biasa, Radon tidak berwarna, tetapi ketika didinginkan hingga mencapai titik
bekunya. Radon memancarkan cahaya fosforesensi yang terang, yang kemudian
menjadi berwarna kuning seiring menurunnya suhu.

44

Tabel 2. Jenis-jenis Isotop Radon

Kelas Nama Produk Peluruhan Waktu Paruh
Isotop I Radon 222
Isotop II Radon 220 238 Uranium (U) 3,8 hari
Isotop III Radon 218
232 Thorium (Th) 54,5 detik

235 Uranium 3,92 detik

Radon berasal dari dalam tanah dan dapat ditemukan di udara. Konsentrasi Radon
di batuan granit dan batuan beku pembentuk kerak bumi relatif tinggi dan meningkat
seiring pertambahan kedalaman hingga batas tertentu, di tergantung pada sifat-sifat
tanah dan kadar air (Singh dkk., 2016). Rasio konsentrasi Radon adalah 1/100 diatmosfer
dan 1/1000 di air tanah (Iwata dkk., 2018). Lebih tingginya distribusi Radon di udara
dibanding di tanah salah satunya disebabkan oleh aktivitas penambangan Uranium.
Radon juga terdapat di beberapa sumber air panas alami, seperti yang berada di Hot
Springs, Arkansas.

Dalam kehidupan sehari-hari, Radon digunakan untuk kepentingan terapi di rumah
sakit melalui pemompaan dari sumber Radium. Namun, belakangan penggunaanRadon
dibatasi karena berbahaya terhadap organ pernapasan dan menyebabkan kanker paru-
paru. Di Amerika Serikat, jika udara di rumah mengandung Radon sebesar 4 pCi/l, maka
sangat direkomendasikan tindakan perbaikan atau penyegaran udara.

Hidrogen Peroksida (H2O2) merupakan cairan tak berwarna dan bersifat asamlemah.
Senyawa ini tidak berbau seperti air, namun lebih kental daripada air. Karakteristik kimia
H2O2 antara lain; berat 34,01 g/mol, densitas 4 g/cm3, titik cair 262,150Kelvin (K), titik
didih 423,350K, keasaman (pKa) 11,65, dan viskositas 1,245cP pada suhu 200C. H2O2
adalah oksidan yang lebih kuat dari klorin, klorin dioksida dan kalium permanganat.

Hidrogen Peroksida terbuat dari hidrogen (H2) dan oksigen (O2) dan selalu terurai
secara eksotermik menjadi air dan oksigen dengan reaksi spontan sebagai berikut:

2 H2O2 → 2 H2O+ O2

Proses penguraian H2O2 dipengaruhi oleh peningkatan suhu, peningkatan pH,
peningkatan kontaminasi logam golongan transisi, katalisator, stabilisator dan
pemaparan dengan sinar ultraviolet. H2O2 pertama kali diisolasi melalui reaksi Barium
Peroksida dan asam nitrat oleh Louis Jacques Thenard pada tahun 1818. Proses ini

45

digunakan untuk menghasilkan H2O2 sejak akhir abad ke-19 sampai pertengahan abad
ke-20. H2O2 murni ditemukan pertama kali oleh Richard Wolffenstein pada tahun 1894
melalui destilasi vakum. Hidrogen Peroksida dikenal dengan beberapa nama lain,seperti
Dioksida Dihidrogen, Dihidrogen Dioksida, Hidrogen Dioksida atau Dioksidan.

Dalam kehidupan sehari-hari H2O2 digunakan sebagai pemutih, antiseptic dan
beberapa produk industri rumahan. Di dunia industri, Hidrogen Peroksida konsentrasi
tinggi digunakan sebagai pemutih untuk tekstil dan kertas. H2O2 sangat melimpah di
alam, umumnya terbentuk akibat rangsangan cahaya matahari pada air, dan ditemukan
pada air hujan serta salju.

Emanasi atau pemancaran Radon dimulai dari aktivasi daerah patahan. Aktivasi
adalah mulai retaknya bebatuan di area pertemuan lempeng akibat tekanan atau stress
yang semakin bertambah, sehingga bebatuan kehilangan tahanan dan elastisitas
kemudian mengalami keruntuhan kecil (microfracturing). Kemunculan Radon dapat
terjadi melalui dua mekanisme, yaitu mekanisme Kompresi dan mekanisme Lithosphere-
Atmosphere-Ionosphere Coupling (LAIC) atau Kopel LAI.

Mekanisme kompresi dikemukakan oleh King (1978). Radon terinduksi oleh
peningkatan kompresi kerak bumi yang memeras gas tanah tersebut keluar dan
bergerak menuju atmosfer. Induksi Radon akan terjadi terus menerus hingga energi
lepas ke permukaan bumi dalam bentuk goncangan gempa. Penumpukan dan
pelepasan stress selama pergerakan lempeng menyebabkan perubahan sifat fisikbatuan
penyusun kerak bumi di zona aktif gempabumi (zona seismik) dan mendorong
pengaktifan radikal dari Radon.

Radikal adalah molekul yang kehilangan satu buah elektron dari pasangan elektron
bebasnya, atau merupakan hasil pemisahan homolitik suatu ikatan kovalen. Dalam hal
ini, radikal dari Radon adalah ion positif yaitu ion H+.

46

Mekanisme Kopel LAI mendeskripsikan proses fisika alam sebelum gempabumi
merupakan sejumlah proses-proses yang saling berasosiasi satu sama lainnya. Model
Kopling dikemukakan oleh Kamogawa (2006) yang diilustasikan pada Gambar 4.
Tampak bahwa semua lapisan bumi merupakan area yang terlibat secara sinergisdalam
sejumlah proses fisika kimia sebelum dan sesudah gempabumi. Sinergisme ini
memungkinkan munculnya fenomena anomali yang mengandung informasi penanda
(prekursor) gempabumi baik dari bawah tanah, permukaan tanah dan udara. Model
Kople LAI menjelaskan bagaimana litosfer, atmosfer dan ionosfer mampu menyediakan
informasi prekursori jangka pendek untuk bencana gempabumi.

Sumber: Kamogawa (2006)

Gambar 5. Model Kopel LAI

Berdasarkan model kopling atmosfer pada Gambar 5, fenomena alam pra
gempabumiberawal dari sebuah area yang disebut fokus seismik di litosfer. Fokus
seismik adalah zona awal pertemuan lempeng sebagai tempat bermulanya
pembentukkan celah dan reruntuhan pada bagian di bawah permukaan bumi. Gejala di
daerah fokus seismik terjadi dalam periode sebelum getaran terasa di permukaanbumi.

47

Fenomena yang mengikuti pembentukkan runtuhan di bawah permukaan bumi adalah
emanasi Radon, difusi pembawa muatan positif, dan peningkatan termal.

Selanjutnya, proses berangsur bergerak menuju atmosfer, dimana muncul
gelombang elektromagnetik, efek gravitasi, dan munculnya awan gempabumi sertaefek
pencahayaan. Emisi Radon dari zona persiapan gempabumi menyebabkan
perubahan atmosfer, terutama ionosfer. Proses-proses atmosferik dibahas lebih
dalam pada Bab 3. Fenomena-fenomena terjadi secara bertahap lalu secara perlahan
menghilang seiring memudarnya efek pergerakan lempeng. Selama proses tumbukan
lempeng terjadi, fenomena saling berasosiasi dan saling mendorong kemunculan
fenomena satu terhadap lainnya.

Radon merupakan gas yang selalu dilepaskan ke permukaan, termasuk saat tidak
terjadi gempabumi. Emanasi Radon yang berfungsi sebagai prekursor gempabumi
adalah emisi Radon yang mencapai standar deviasi tertentu bila dibandingkan keadaan
normal. Pada tahun 1975, peneliti gempabumidi China telah melakukan pengamatan
secara intensif terhadap produksi Radon sebelum gempabumi Haicheng dan
menunjukkan keberhasilan dalam memprediksi gempabumitersebut. Pada tahun 1998,
Toutain dan Baubron melaporkan hasil analisis mereka terhadap sekitar 170 publikasi
tentang prekursor geokimia dari gempabumi.

Hasil penelitian para ahli menunjukkan bahwa anomali Radon mampu
mengindikasikan hal-hal berikut:
a) Peningkatan jumlah Radon di litosfer dan atmosfer dan jarak distribusi spasial

anomali berhubungan dengan kekuatan gempabumi.
Dobrovolsky berhasil menemukan sebuah formulasi kasar bahwa besarnyaradius

(R) setara dengan magnitude gempabumi, dimana 1 R sebanding dengan
gempabumi 0,43 SR. R merepresentasikan jarak penyebaran Radon dan M adalah
besarnya gempabumi (Dobrovolsky dkk., 1979). Interpretasi dari formulasi tersebut
adalah sebuah gempabumi berkekuatan 7,6 SR dapat ditandai dari distribusi Radon
secara radial dalam jarak > 1800 km.
b) Distribusi gas Radon dapat dijadikan aspek pengamatan yang terukur (parameter)
untuk stasiun pemantauan bencana gempabumi.
c) Waktu munculnya prekursor dapat menjadi lebih panjang atau muncul lebih jauh
hari seiring dengan semakin besarnya perkiraan kekuatan. Kehadiran gas atmosferik,
termasuk Radon pernah terdeteksi sebagai prekursor gempabumi pada 3-30 hari
sebelum gempabumi sehingga parameter ini termasuk dalam prekursor jangka
pendek yang berhubungan dengan proses deformasi di wilayah pengamatan
sebelum gempabumi (Pakpahan, Nurdiyanto, dan Ngatmanto, 2014). Namun, faktor

48

jarak antara episenter dan stasiun pemantauan Radon ikut mempengaruhi waktu
perkiraan anomali terhadap waktu kejadian gempabumi sesungguhnya.

Partikel pembawa muatan positif (ion H+) atau positive holes disebut juga defect
electron karena kehilangan satu muatan negatif. Positive holes merupakan partikelyang
sangat aktif dan mampu tersebar sangat cepat. Mari perhatikan Gambar 6 untuk
mempelajari bagaimana muatan positif dapat berpindah dari satu partikel ke
partikel lainnya.

Gambar 6. Ilustrasi perpindahan electron yang menyebabkan terbentuknya
partikel bermuatan positif (positive holes).

Ion H+merupakan radikal bebas dari Radon dari sumber Radon di bawah permukaan
bumi. Saat tekanan tektonik mendorong lempeng yang bergerak, ion H+dilepaskandan
ion-ion negatif masuk ke dalam aliran elektron, mengisi lubang-lubang elektrondengan
cepat. Ion H+ bersifat sangat mudah berpindah keluar dari volume batuan yang
mengalami stress dan dapat menyebar ke area lain yang tidak terkena stress.
Perpindahan Ion H+ dapat terjadi secara cepat dan mampu mencapai jarak yang jauh.

49

Perpindahan Ion H+ menuju dua posisi, yaitu bergerak ke udara langsung, dan,
bergerak ke ruang antara (interface) udara dan air.

Saat Ion H+bergerak menuju udara langsung, Ion H+menstimulasi reaksi-reaksikimia
di sepanjang perjalanan menuju permukaan tanah dan udara. Kelimpahan jumlah
muatan positif di atmosfer, mengundang elektron yang bermuatan negatif. Proses
tersebut terjadi berkelanjutan sepanjang pergerakan lempeng di bawah permukaan.
Perpindahan ion aktif (mobilisasi) pada akhirnya akan menyebabkan penumpukkan ion
di atmosfer, atau disebut juga dengan proses ionisasi udara, yang akan dibahas lebih
dalam pada Bab 3.

Dalam perjalanan dari pusat emanasi Radon menuju udara, ion H+ sangat mungkin
terkontak dengan celah bebatuan yang mengandung air, yang disebut dengan area
interface air dan udara. Dalam kondisi tersebut, Ion H+merupakan radikal atom O(ditulis
•O) yang sangat mudah mengoksidasi dan sangat reaktif dan mampu membuat ion H
lepas dari H2O menjadi radikal •OH. Jadi radikal •O mengoksidasi H2O menjadi H2O2
(Paudel dkk., 2018). Mobilitas positive holes atau ion H+ didemonstrasikan dalam
sebuah eksperimen laboratorium dan diilustrasikan pada Gambar 7.

Sumber: Hayakawa, Freund, & Pilorz (2012)

Gambar 7. Perpindahan elektron dan ion H+ dalam proses oksidasi air menjadi
Hidrogen Peroksida.

50