Perwita, CholisinaAnik (2013) Analysis Of Nonlinear Dynamical Properties Of Volcanic Tremor Recorded At Semeru Volcano, Indonesia. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Tremor vulkanik yag mengikuti aktivitas erupsi sering merukan sinyal yang ditemui di beberapa gunungapi termasuk pada gunungapi Semeru yang terletak di Jawa Timur, Indonesia. Dua puluh lima episode dari tremor vulkanik telah terseleksi sepanjang rentang waktu 22 November-31 Desember 2009 dianalisa menggunakan metode nonlinear dinamik untuk memahami sifat di dalamnya. Phase space yang mendeskripsikan evolusi dari perilaku system nonlinear direkonstruksi dari seismogram dengan menggunakan delay embedding theorem yang diusulkan oleh Taken. Delay time dipilih setelah mengaplikasikan metode autokorelasi dan autual mutual information dan memberikan rentang nilai 7-11. Metode false nearest neighbors digunakan untuk menentukan embedding dimension yang menghasilkan nilai 5-7. Perilaku system yang chaoticditandai dengan adanya divergensi secar exponen ditunjukkan oleh nilai Maximal Lyapunov Exponent (MLE). Nilai MLE yang ditemukan merupakan fungsi dari watu dan jumlah overtone frekuensi. Hal ini menunjukkan bahwa sumber tremor berfluktuasi antara keadaan kuasi periodik yang diindikasikan dengan overtone frekuensi dan nilai MLE (~0.013) yang kecil dan keadaan kaotik yang diindikasikan dengan overtone frekuensi yang lebih banyak dan nilai MLE yang cukup besar mencapai 0.039. Kami juga melakukan estimasi dari dimensi attractor dengan menggunakan algoritma yang diusulkan oleh Grassberg and Procaccia. Event yang mempunyai korelasi dimensi sama dengan atau kurang dari 2 mempunyai bentuk seperti torus pada phase space. Untuk event yang memiliki korelasi dimensi lebih besar dari 2, lintasan terbatas dekat dengan torus melainkan terdapat penyimpangan. Tidak ada korelasi dimensi untuk beberapa event disebabkan oleh adanya korelasi dinamis pada data set yang besar. Observasi di lapangan menunjukkan bahwa sumber gempa diakibatkan dari gas yang keluar melali retakan. Sifat dari retakan memungkinkan untuk berpengaruh pada karakteristik sinyal tremor.
English Abstract
Volcanic tremor that follows explosive eruptions is an ubiquitous signal found in several volcanoes and also found at Semeru volcano, East Java, Indonesia. Twenty five episodes of volcanic tremor data from 22 November – 31 December 2009 have been analyzed using methods from the discipline of nonlinear dynamics in order to investigate their nonlinear dynamical properties. The phase space which describes the evolution of the behavior of nonlinear system was reconstructed from the original tremor seismograms using the delay embedding theorem suggest by Takens. The delay time used for reconstruction was selected after examining the autocorrelation function and average mutual information giving delay time in the range of 7-11. The false nearest neighbor method was applied to time data set yielding sufficient embedding dimension between 5-7. Exponential divergence of nearby orbits is the hallmark of chaotic behavior and was quantified by the maximal Lyapunov exponent (MLE). MLEs were found to vary as a function of the number of overtones in tremor signal and as a function of time. This implies that the tremor source fluctuates between a quasi-periodic state with few overtone frequencies and small MLEs (~0.013) and a chaotic one with more overtones and larger MLEs (up to 0.039). Estimation of attractor dimension was done using the correlation algorithm suggested by Grassberg and Procaccia. The events with the correlation dimension equal to or less than 2 likely have a torus as an attractor in the phase space. For events that have correlation dimension larger than 2, the trajectory is not bounded close to the torus and therefore it can explore a larger area of the phase space. No correlation dimension for some events can be explained due to dynamical correlations that persist for arbitrarily large data sets along a torus. Physical observations indicate that the tremor source involved gas escaping from the plug of conduit through one or more fractures. The properties of the plug probably played a very important role in determining the characteristics of the tremor signal.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/551.21/PER/a/041310778 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 551 Geology, hydrology, meteorology > 551.2 Volcanoes, earthquakes, thermal waters and gases |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Fisika, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 16 May 2014 10:53 |
| Last Modified: | 16 May 2014 10:53 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/157578 |
Actions (login required)
 |
View Item |