Sains & Teknologi

Ilmuwan dapat Meramalkan pada Bagian Mana Gunung Berapi akan Meletus

Kejadian yang umum dilihat adalah letusan gunung berapi yang menembakkan magma langsung ke atas. Namun, tidak jarang magma itu meletus dari bagian sisi gunung berapi, bukan di puncaknya. Setelah meninggalkan ruang magma bawah tanah, aliran magma memaksa menyamping dengan memecah batu, kadang-kadang terjadi sepanjang puluhan kilometer. Kemudian, ketika ia menembus permukaan bumi, magma membentuk satu atau lebih ventilasi yang dari dari situ tertumpah, terkadang eksplosif. Hal ini misalnya terjadi di Bardarbunga di Islandia pada Agustus 2014, dan Kilauea di Hawaii pada Agustus 2018.

Merupakan tantangan besar bagi ahli vulkanologi untuk menebak ke mana magma menuju dan ke mana ia akan menembus permukaan. Banyak upaya yang dihabiskan untuk tugas ini, karena dapat meminimalkan risiko desa dan kota yang terancam oleh letusan. Sekarang, Eleonora Rivalta dan timnya dari GFZ German Research Center for Geosciences di Potsdam dan kolaborator institusional telah menemukan metode baru untuk menghasilkan prakiraan lokasi ventilasi . Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Science Advances .

“Metode sebelumnya didasarkan pada statistik dari lokasi letusan masa lalu,” kata Eleonora Rivalta. “Metode kami menggabungkan fisika dan statistik: Kami menghitung jalur resistensi paling sedikit untuk magma naik dan menyesuaikan model berdasarkan statistik.” Para peneliti berhasil menguji pendekatan baru dengan data dari kaldera Campi Flegrei di Italia, salah satu gunung berapi paling berisiko di dunia.

Ventilasi dibuka di bagian samping  gunung berapi sering digunakan hanya dengan satu letusan . Semua gunung berapi dapat menghasilkan ventilasi satu kali seperti itu, tetapi beberapa melakukan lebih dari yang lain. Sisi bagian samping ditusuk oleh puluhan ventilasi yang pelurusannya menandai lokasi di mana jalur magma bawah permukaan telah memotong permukaan bumi.

Di kaldera, yang merupakan lubang seperti kuali besar yang terbentuk tak lama setelah pengosongan ruang magma dalam letusan gunung berapi, ventilasi dapat terbuka di bagian dalam dan di pinggirannya. Itu karena mereka tidak memiliki pertemuan puncak untuk fokus letusan. 

Beberapa kawah gunung berapi menutupi ‘Campi Flegrei’ di dekat Naples, Italia. Metode baru bertujuan untuk memperkirakan di mana ventilasi baru akan terjadi. Kredit: Mauro Antonio di Vito / INGV

Sebagian besar ventilasi di kaldera hanya digunakan satu kali. Akibatnya, penyebaran ventilasi spasial yang kadang-kadang tampak acak mengancam area yang luas, menghadirkan tantangan bagi ahli vulkanologi yang menggambar peta perkiraan untuk lokasi letusan di masa depan. Peta seperti itu juga diperlukan untuk perkiraan akurat aliran lava dan piroklastik atau perluasan bulu abu.

Peta perkiraan ventilasi sejauh ini sebagian besar didasarkan pada distribusi spasial dari ventilasi masa lalu: “Ahli vulkanologi sering berasumsi bahwa gunung berapi akan berperilaku seperti sebelumnya,” kata Eleonora Rivalta. “Masalahnya adalah bahwa seringkali hanya beberapa puluh ventilasi terlihat pada permukaan gunung berapi merupakan episode erupsi besar yang cenderung menutupi atau melenyapkan pola erupsi masa lalu. Oleh karena itu, secara matematis secanggih prosedur yang didapat, data jarang mengarah ke peta kasar dengan ketidakpastian yang besar. Selain itu, dinamika gunung berapi dapat berubah seiring waktu, sehingga lokasi ventilasi akan berubah. “

Tes berhasil di Campi Flegrei

Rivalta, seorang ahli fisika terlatih, dan tim ahli geologi dan ahli statistik menggunakan fisika gunung berapi untuk meningkatkan perkiraan. “Kami menggunakan pemahaman fisik paling mutakhir tentang bagaimana patahan batu magma bergerak di bawah tanah dan menggabungkannya dengan prosedur statistik dan pengetahuan tentang struktur gunung berapi dan sejarah. Kami menyesuaikan parameter model fisik hingga cocok dengan pola erupsi sebelumnya. Kemudian, kami memiliki model yang berfungsi dan dapat menggunakannya untuk memperkirakan lokasi letusan di masa depan, “kata Eleonora Rivalta.

 Sejarah letusan kaldera Campi Flegrei selama 15 ka terakhir. Sumber: Science Advances

Pendekatan baru diterapkan di Italia selatan ke Campi Flegrei, sebuah kaldera dekat dengan Naples, yang memiliki populasi hampir satu juta. Dalam kaldera selebar lebih dari sepuluh kilometer, sekitar delapan puluh ventilasi telah dihasilkan dari letusan eksplosif dalam 15.000 tahun terakhir. Pendekatan ini berkinerja baik dalam tes retrospektif, yaitu meramalkan dengan tepat lokasi ventilasi yang tidak digunakan untuk menyempurnakan model, lapor para peneliti.

“Bagian yang paling sulit adalah merumuskan metode dengan cara yang bekerja untuk semua gunung berapi dan bukan hanya satu – untuk menggeneralisasikannya,” jelas Rivalta. “Kami sekarang akan melakukan lebih banyak pengujian. Jika metode kami bekerja dengan baik di gunung berapi lain juga, itu mungkin membantu merencanakan penggunaan lahan di daerah vulkanik dan meramalkan lokasi letusan di masa depan dengan kepastian yang lebih tinggi daripada sebelumnya.”