Investigasi penurunan tanah di Jepang dengan DInSAR berturut-turut dan hukum konservasi material

Penurunan tanah adalah fenomena di mana permukaan bumi tenggelam ke bawah. Ini terutama terjadi karena aktivitas manusia, seperti pengambilan air tanah yang berlebihan. Ini adalah masalah global utama, mempengaruhi 19% dari populasi dunia. Di Jepang, sebagian wilayah metropolitan Tokyo sudah tenggelam. Proses ini dapat mempercepat terjadinya banjir di wilayah pesisir dan merusak bangunan serta infrastruktur. Oleh karena itu, pemantauan penurunan muka tanah menjadi sangat penting.

Di Jepang, sumur observasi digunakan untuk mengukur perubahan permukaan tanah dan ketinggian air tanah setiap beberapa bulan. Selain itu, Global Navigation Satellite System (GNSS) juga populer. Namun, sumur pengamatan lebih andal karena efek atmosfer dapat mengubah pengamatan GNSS. Sumur observasi membutuhkan perawatan mesin secara teratur, yang mahal.

Selain itu, diperkirakan ada kekurangan insinyur yang memenuhi syarat untuk melakukan pekerjaan tersebut karena populasi Jepang menua dengan tingkat kelahiran yang menurun. Mengingat hal ini, teknik baru untuk memantau penurunan permukaan tanah – Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) – menarik perhatian.

Baru-baru ini, Katsunoshin Nishi, seorang mahasiswa Ph.D. di Sekolah Pascasarjana Sains dan Teknik, Universitas Chiba, Jepang, bersama dengan sekelompok peneliti, menerapkan InSAR berurutan diferensial (DInSAR) untuk mempelajari penurunan tanah di kota Yokohama, Yokosuka dan Miura di Prefektur Kanagawa di Jepang. Mereka membandingkan hasil yang diperoleh dengan teknik pemantauan lainnya. Karya mereka telah diterbitkan di Geocarto Internasional.

“InSAR adalah teknik penginderaan jarak jauh yang menggunakan dua citra satelit SAR untuk mengukur elevasi permukaan. Ini mengeksploitasi fase gelombang sinyal satelit untuk tujuan ini. Untuk melangkah lebih jauh, DInSAR Berturut-turut dapat mengukur perubahan elevasi milimeter dalam deret waktu, sehingga mendeteksi penurunan tanah. Ini dihitung dalam bentuk laju penurunan atau kecepatan di permukaan tanah,” kata Nishi.

Pekerjaan tersebut juga melibatkan kontribusi dari Masaaki Kawai dari Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Jepang, Bowo Eko Cahyono dari Universitas Jember, Indonesia, Mirza Muhammad Waqard dari Lumir Inc, Korea, Kaori Nishi dari Bella Earther, Jepang dan Josaphat Tetuko Sri Sumantyo Chiba University, Jepang dan Universitas Sebelas Maret, Indonesia.

Dalam studi mereka, para peneliti menganalisis gambar yang diperoleh oleh program satelit Sentinel 1 Badan Antariksa Eropa – dari Agustus 2017 hingga Maret 2022 menggunakan perangkat lunak SARPROZ, yang mengimplementasikan DInSAR. Selain itu, mereka juga merumuskan model komputasi baru yang disebut “hukum kekekalan bahan”. Ini menggunakan nilai tekanan permukaan untuk menghitung ketinggian air tanah dan jumlah serta penyebab penurunan tanah.

Para peneliti menemukan bahwa hasil DInSAR berturut-turut konsisten dengan sumur pengamatan dan data GNSS. Tingkat penurunan rata-rata 1,58 cm/tahun berada dalam 0,02 cm/tahun dan 0,90 cm/tahun masing-masing dari nilai yang sesuai. Selain itu, root mean square error (RMSE) masing-masing adalah 0,39 cm/tahun dan 0,46 cm/tahun dari nilai yang sesuai. Juga, mekanisme penurunan muka tanah dapat diidentifikasi secara akurat melalui undang-undang yang diusulkan.

Sebagai kesimpulan, Tuan Nishi menggarisbawahi potensi jangka panjang dari teknik pemantauan yang baru. “Dengan menggunakan DInSAR dan data satelit secara berurutan, pemerintah dapat mengambil tindakan yang efektif dan tepat waktu untuk memerangi penurunan tanah. Selain itu, menentukan luas dan penyebab penurunan tanah akan memungkinkan pemerintah menetapkan ambang penurunan tanah dan membatasi penggunaan air tanah di wilayah pesisir. atau daerah surut yang sebelumnya terestrial dapat hidup dengan aman.”

Secara keseluruhan, DInSAR berturut-turut berpotensi menggantikan teknik sumur pengamatan penurunan muka tanah di masa mendatang.