Bayangkan 100 juta ton batu, tanah, lumpur dan pohon meluncur dari gunung 30 mil dari kota besar, dan tidak ada yang tahu bahwa itu terjadi sampai beberapa hari kemudian.
Itulah yang terjadi setelah Topan Morakot menghantam Taiwan pada tahun 2009, membuang sekitar 100 inci hujan di wilayah selatan pulau itu selama 24 jam. Dikenal sebagai tanah longsor Xiaolin, dinamai untuk desa yang ditabraknya dan dilenyapkan, karpet puing tebal yang ditinggalkannya menahan 400 orang dan menyumbat sungai di dekatnya. Meskipun hanya satu jam berkendara di luar kota Tainan yang ramai, para pejabat tidak tahu tentang tanah longsor selama dua hari.
“Menjadi sedekat itu dan tidak tahu bahwa sesuatu yang telah terjadi dengan bencana sungguh menakjubkan, ” kata Colin Stark, seorang geomorfolog di Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO). Tapi sekarang, "seismologi memungkinkan kita untuk melaporkan peristiwa semacam itu secara real time." Penelitian yang diterbitkan pekan lalu di Science oleh Stark dan penulis utama Göran Ekström, seorang seismolog LDEO, menunjukkan bahwa para ilmuwan yang dipersenjatai dengan data dari Global Seismographic Network tidak hanya dapat menunjukkan dengan tepat di mana tanah longsor besar terjadi, tetapi juga dapat mengungkapkan seberapa cepat massa pengaduk melakukan perjalanan, berapa lama kehabisan, orientasinya dalam lanskap dan berapa banyak material yang bergerak.
Semua ini bisa dilakukan dari jarak jauh, tanpa mengunjungi tanah longsor. Selain itu, dapat dilakukan dengan cepat, berbeda dengan metode yang lebih membosankan yang biasanya digunakan untuk memperkirakan karakteristik tanah longsor. Di masa lalu, para ilmuwan harus menunggu laporan tanah longsor untuk menyaringnya kembali, dan sekali mengingatkan mereka mencari foto dan gambar satelit dari slide. Jika mereka bisa, mereka mengoordinasikan perjalanan ke lidah tanah longsor - baik setelah kejadian - untuk memperkirakan massa batu yang terganggu.
Tetapi metode baru menempatkan deteksi tanah longsor dan karakterisasi sejalan dengan bagaimana para ilmuwan saat ini melacak gempa bumi dari jauh. Seperti halnya seismometer gemetar ketika energi dari gempa kuat mengenai lokasi mereka, yang memungkinkan para ahli seismologi untuk menentukan lokasi, kedalaman, dan arah pecah yang tepat serta jumlah energi yang dilepaskan selama gempa dan jenis patahan lempeng tektonik yang tergelincir, ini juga sama. seismometer bergerak saat tanah longsor. Getaran itu bukan kedutan hingar bingar yang biasanya terlihat dalam seismograf gempa bumi atau ledakan — tanda tangannya panjang dan berliku-liku.
Ekström dan koleganya telah menghabiskan waktu bertahun-tahun menyisir rim data seismik untuk mencari tanda tangan yang tidak biasa yang tidak dapat dilacak ke gempa bumi biasa. Sebelumnya, penelitian mereka tentang tanda tangan seismik di Greenland yang mati secara tektonik mengklasifikasikan suatu jenis goncangan baru, yang disebut “gempa bumi glasial.” Tetapi genesis penelitian baru-baru ini tentang tanah longsor dapat ditelusuri kembali ke Topan Morakot.
Setelah badai menghantam Taiwan, Ekström memperhatikan sesuatu yang aneh pada peta seismik global — goyangan mereka menunjukkan bahwa sekelompok peristiwa, masing-masing dengan goncangan yang melebihi gempa berkekuatan 5, telah terjadi di suatu tempat di pulau itu. "Awalnya, tidak ada agensi lain yang mendeteksi atau menemukan empat peristiwa yang kami temukan, jadi sepertinya sangat mungkin bahwa kami telah mendeteksi sesuatu yang istimewa, " Ekström menjelaskan. Beberapa hari kemudian, laporan berita tentang tanah longsor — termasuk monster yang menyapu Xiaolin — mulai berdatangan, membenarkan apa yang para ilmuwan duga tentang sumber peristiwa tersebut.
Pemandangan puing-puing Xiaolin Taiwan. (Foto oleh David Petley) Dilengkapi dengan data seismik dari tanah longsor Xiaolin, para penulis mengembangkan algoritma komputer untuk mencari tanda-tanda seismik tanda-tanda tanah longsor besar di catatan masa lalu dan sebagaimana yang terjadi. Setelah mengumpulkan informasi dari 29 tanah longsor terbesar yang terjadi di seluruh dunia antara 1980 dan 2012, Ekström dan Stark mulai mendekonstruksi energi gelombang seismik dan amplitudo untuk mempelajari lebih lanjut tentang masing-masingnya.
Prinsip-prinsip panduan di balik metode mereka dapat ditelusuri ke hukum gerak ketiga Newton: untuk setiap tindakan, ada reaksi yang sama dan berlawanan. "Misalnya, ketika batu jatuh dari lereng gunung, puncaknya tiba-tiba lebih ringan, " jelas Sid Perkins dari ScienceNOW . Gunung "muncul ke atas dan jauh dari batu yang jatuh, menghasilkan gerakan tanah awal yang mengungkapkan ukuran tanah longsor serta arah perjalanannya."
Melihat seluruh analisis mereka, Ekström dan Stark menemukan bahwa, terlepas dari apakah tanah longsor itu dipicu oleh gunung berapi yang meletus atau scarp jenuh dengan air hujan, karakteristik tanah longsor diatur oleh panjang sisi gunung yang terputus untuk memulai tanah longsor. Konsistensi ini mengisyaratkan pada prinsip-prinsip luas yang sulit dipahami sampai sekarang yang memandu perilaku tanah longsor, yang akan membantu para ilmuwan untuk menilai dengan lebih baik bahaya di masa depan dan risiko dari kegagalan lereng.
Bagi mereka yang mempelajari tanah longsor, makalah ini bersifat mani karena alasan lain. David Petley, seorang profesor di Durham University Inggris, menulis dalam blognya bahwa “kami sekarang memiliki teknik yang memungkinkan tanah longsor besar terdeteksi secara otomatis. Mengingat bahwa ini cenderung terjadi di daerah yang sangat terpencil, mereka sering tidak dilaporkan. ”
Petley, yang mempelajari dinamika tanah longsor, menulis karya pendamping untuk karya Ekström dan Stark, juga diterbitkan dalam Science, yang memberikan sedikit perspektif untuk hasil baru. Dia mencatat bahwa “teknik yang ada saat ini terlalu banyak mendeteksi tanah longsor yang besar dan cepat dengan urutan besarnya, membutuhkan kerja yang besar, misalnya, dengan citra satelit untuk menyaring peristiwa positif palsu. Namun demikian, itu membuka jalan ke katalog global sebenarnya dari longsoran batu yang akan memajukan pemahaman tentang dinamika daerah pegunungan tinggi. Ini juga memungkinkan deteksi waktu-nyata dari tanah longsor besar yang menghalangi lembah, menyediakan sistem peringatan untuk masyarakat rentan di hilir. "
Pra-dan pasca-pandangan tanah longsor yang meluncur pada 2010 di Gletser Siachen di Pakistan utara. (Gambar via Science / Ekström dan Stark) Wawasan yang diperoleh oleh metode Ekström dan Stark mudah terlihat dalam contoh mencolok dari tanah longsor yang terjadi di Pakistan utara pada tahun 2010. Citra satelit dari aliran puing, yang tersebar di sisi Gletser Siachen, menunjukkan bahwa peristiwa tersebut dipicu oleh satu, mungkin dua episode kegagalan lereng. Namun, Ekström dan Stark menunjukkan bahwa puing-puing itu meluncur dari tujuh tanah longsor besar selama beberapa hari.
“Orang jarang melihat tanah longsor besar terjadi; mereka biasanya hanya melihat efek sampingnya, ”kata Ekström. Namun berkat dia dan rekan penulisnya, para ilmuwan di seluruh dunia sekarang dapat dengan cepat mendapatkan pandangan pertama.
