كيف يحسب HazardSim

كل رقم يعرضه المحاكي يأتي من بضع معادلات قصيرة وحفنة من مجموعات البيانات المفتوحة. تصف هذه الصفحة بالضبط ما يفعله الكود، بما في ذلك الأجزاء التي ليست سوى تقريبات خشنة.

آخر تحديث 18 سبتمبر 2026

يجيب HazardSim عن سؤال واحد: لو وقعت كارثة بحجم معين هنا، فكم من الأرض ستبلغ، وكم شخصًا يعيش هناك؟ وهو لا يقول ما إذا كان حدث كهذا ممكنًا هناك، ولا ما مدى احتماله. أنت تختار الحجم؛ والموقع يطبّقه على تضاريس ومستوطنات حقيقية ببضع قواعد بسيطة، مدرجة أدناه مع ثوابت الكود.

ما الذي يجيب عنه المحاكي، وما الذي لا يجيب عنه

لا يوجد نموذج صدوع يقرر أن ساحلًا ما قادر على إنتاج زلزال بقوة 9، ولا نموذج محيطات يحمل موجة عبر المحيط الهادئ. النتائج حتمية: المكان نفسه والإعدادات نفسها يعطيان دائمًا الأرقام نفسها. والحركة المتحركة مجرد زينة: يُحسب الفيضان في تمريرة واحدة، ثم يُكشف تدريجيًا على مدى نحو ثلاث ثوانٍ. لا شيء يعتمد على الزمن، لذا لا يوجد وقت وصول ولا إنذار ولا إخلاء.

البيانات في الأساس

التضاريس والشبكة

تأتي الارتفاعات من بلاطات Mapbox Terrain-RGB، مع Mapbox Terrain-DEM بديلًا احتياطيًا. وتُفك ألوان البكسلات بمعادلة Mapbox المنشورة: الارتفاع = −10,000 + (R × 65,536 + G × 256 + B) × 0.1 م. يخلط النموذج مصادر ذات مراجع رأسية مختلفة، لذا فإن الارتفاعات قرب مستوى البحر ليست دقيقة، وعلى ساحل منبسط تحرّك الأخطاء الصغيرة خط الفيضان مسافة بعيدة.

يختار الكود أدق مستوى تكبير، من 14 نزولًا إلى 6، يكون عنده عرض منطقة الحساب 780 بكسلًا على الأكثر و620,000 بكسل في المجموع، ثم يحمّل كل بلاطة كاملة تغطيها (42 بلاطة على الأكثر). يبلغ قياس الخلية 156,543 م × جتا(خط العرض) ÷ 2^{مستوى التكبير}: عند خط عرض 45°، 6.8 م عند التكبير 14، و27 م عند 12، و54 م عند 11. والسد الأضيق من خلية واحدة قد لا يكون في الشبكة أصلًا.

منطقة الحساب

إذا كانت نقطتك داخل مستوطنة، فالمنطقة هي إطارها المحيط مضافًا إليه هامش 14% زائد مدى الخطر: ارتفاع الموجة × 250 م للتسونامي، و12 كم لارتفاع مستوى البحر، والحلقة الخارجية للنيزك (بحد أقصى 60 كم). ويُحدّ الارتفاع بـ 1.4° من خط العرض، وأقل للأخطار الصغيرة؛ ويُستبدل بالإطار المفرط الحجم مربع متمركز حول نقطتك. خارج المستوطنات، المنطقة هي 82% من الخريطة المرئية حول النقطة، لذا قد يغيّر التكبير النتيجة.

حدود المدن والسكان

تستعلم النقرة من Nominatim، المكوّد الجغرافي لـ OpenStreetMap، عند مستويات التكبير 10 و12 و8، وتحتفظ بأول إجابة تحمل مضلع حدود. وتُرفض البحار والخلجان والدول والولايات والأقاليم، وكذلك أي شيء يزيد ارتفاعه عن 1.2° أو عرضه عن 2.4° أو مساحته عن 12,000 كم². ومن دون مضلع يُستخدم الإطار المحيط وتُعدّ مساحته 72% من مساحة الإطار.

يأتي عدد السكان من وسم population في الحدود؛ وإن لم يوجد، فمن بحث في Nominatim عن الاسم نفسه داخل الإطار؛ وإن لم يوجد، فمن أكبر عقدة مأهولة من نوع مدينة أو بلدة أو حي إداري أو ضاحية أو قرية يعثر عليها Overpass API هناك. والكثافة هي السكان ÷ المساحة، محدودة بين 1 و100,000 /كم². والنتيجة فوق 60,000 /كم²، أي أكثر كثافة حتى من أشد أحياء دكا أو مانيلا ازدحامًا، تعني أن OpenStreetMap ألحق سكان مدينة كاملة بحدود أصغر، فيتجاهل الكود ذلك الرقم. ومن دون عدد سكان في OpenStreetMap، يستخدم الكود قيمة معتادة لنوع المكان، من 6,000 /كم² للحي الإداري أو الضاحية و4,500 للمدينة نزولًا إلى 700 للقرية و300 للمقاطعة (2,500 إذا كان النوع مجهولًا). ويتجاوز شريط الكثافة كل ذلك. وكثيرًا ما تشمل الحدود الإدارية أراضي زراعية، لذا تكون الكثافة المتوسطة عادة أقل من كثافة المركز.

البراكين

العلامات الحمراء هي 1,560 سجلًا (بعض البراكين يظهر مرتين) من قائمة براكين الهولوسين في برنامج البراكين العالمي التابع لمؤسسة سميثسونيان. والنقطة الواقعة في نطاق 40 كم من أحدها تستخدم ذلك البركان؛ فالثوران يتمركز على البركان نفسه لا على النقرة. وأبعد من ذلك لا يُحسب شيء: يذكر الموقع أقرب بركان حقيقي ويعرض الانتقال إليه.

التسونامي: ملء بالفيضان يفقد ارتفاعه

فحص الساحل. قبل تشغيل تسونامي أو ارتفاع مستوى بحر من نقرة أو بحث، يحمّل الكود تضاريس خشنة (التكبير 8، خلايا بنحو 600 م عند خط الاستواء) ويعدّ الخلايا عند 0.6 م أو تحتها في نطاق 30 كم. ويحتاج إلى 150 خلية على الأقل، أي نحو 50 كم² من المياه المفتوحة قرب خط الاستواء (وأقل نحو القطبين حيث تصغر الخلايا)، وهو ما لا يبلغه أي نهر أو بركة. والنقر على الماء نفسه مرفوض.

العثور على البحر. على الشبكة الكاملة، تُعلَّم كل خلية حافة عند 0.6 م أو تحتها بحرًا، وتنتشر العلامة عبر كل الخلايا المتصلة، بما فيها القطرية، التي هي أيضًا عند 0.6 م أو تحتها. وأقل من 40 خلية بحر يوقف التشغيل. ومن الآثار الجانبية: الأرض الواقعة تحت 0.6 م والمتصلة بالبحر، كالبولدر، تبدأ بحرًا ولا تُحسب أبدًا مغمورة.

انتشار الماء. من كل خلايا البحر في آن واحد، ينتشر الماء إلى الخلايا المجاورة، مضيفًا عرض خلية واحدة إلى المسافة المقطوعة (1.414 على القطر). وسطح الماء عند كل خلية هو

المنسوب = H − المسافة ÷ 250

حيث H ارتفاع الموجة بالأمتار. فإذا كان المنسوب أعلى من الأرض، تُغمر الخلية بعمق يساوي المنسوب − الأرض ويمضي الماء قدمًا؛ وإلا تبقى الخلية جافة وتسد الطريق. وهكذا لا يصل الماء إلى خلية إلا عبر سلسلة من الخلايا المغمورة، ويحمي الحيد الأعلى من الماء الأرض التي خلفه ما لم يوجد طريق للالتفاف حوله.

يمثل التناقص الاحتكاك بالتضاريس والمباني. وهو رقم واحد للكوكب كله، لا قانون فيزيائي: على أرض منبسطة عند مستوى البحر تتوقف موجة ارتفاعها 15 م على بعد 3.75 كم في الداخل، وموجة 30 م على بعد 7.5 كم. ويُطبَّق الارتفاع نفسه على امتداد خط ساحل الشبكة كله في آن واحد، فلا اتجاه للموجة، ولا قاع بحر، ولا تضخيم في الخلجان، ولا حجم محدود من الماء، ولا موجة ثانية. وإذا لامس الماء حافة الشبكة، تنبّه النتيجة إلى أن الفيضان الحقيقي يذهب أبعد.

أرسل موجة ارتفاعها 15 م إلى سينداي ←

ارتفاع مستوى البحر: المحرك نفسه من دون تناقص

يشغّل ارتفاع مستوى البحر الكود نفسه مع إيقاف التناقص: تُغمر كل خلية متصلة بالبحر وأدنى من المستوى الجديد، مهما بعدت عن الساحل، وهو ما يسمى غالبًا نموذج حوض الاستحمام. ويبقى الحوض الواقع تحت المستوى الجديد جافًا إذا أحاطت به أرض أعلى إحاطة كاملة. ولا تُحتسب السدود إلا إذا كانت في بيانات الارتفاع وأعرض من خلية. لا مد وجزر، ولا عرام عاصفي، ولا تعرية، ولا هبوط للأرض، ولا جدول زمني. وبدلًا من القتلى، يُحسب كل من يعيش على الأرض المغمورة نازحًا. انظر أيضًا أي المدن سيُغرقها ارتفاع مستوى البحر.

الزلزال: حلقات شدة حول نقطة

الزلزال مصدر نقطي عند نقرتك، على عمق 8 كم. والشدة على مقياس ميركالي المعدّل عند مسافة r من مركز الزلزال هي

MMI = 1.5·M − 3.0·log₁₀R − 0.0018·R + 1.6، حيث R = √(r² + 8²) كم، محدودة بين 0 و12.

الشكل هو المعتاد لتوهين الشدة (حدّ للقوة، وانتشار هندسي، وامتصاص مع المسافة)، لكن المعاملات تقريب خاص بالموقع لا علاقة منشورة، وتُحسب الشدة مباشرة لا عبر تسارع الأرض. تعطي القوة 7 شدة 9.4 عند المركز، وVIII حتى 21 كم، وV حتى 181 كم؛ وتبلغ القوة 6 ذروتها عند 7.9 ولا تصل أبدًا إلى VIII؛ وتعطي القوة 8 شدة VIII حتى 67 كم. ومن نحو القوة 8.8 يبلغ المركز الحد الأقصى XII.

لكل نطاق نسبة من القتلى، تُضرب في معامل البناء: 0.06 للأكواد الزلزالية الحديثة، و1 للمتوسط، و7 للضعيف.

الزلزال الحقيقي بقوة 9 يمزّق صدعًا بطول مئات الكيلومترات، فيغطي الاهتزاز القوي شريطًا لا دائرة. وتُهمل التربة اللينة والتميّع والانهيارات الأرضية والحرائق، وكل زلزال ضحل؛ أما العميق فسيُشعر به بدرجة أضعف بكثير.

قوة 7 تحت بورت أو برنس، بناء ضعيف ←

البركان: من VEI إلى ثلاث دوائر

يتحول مؤشر الانفجارية البركانية إلى حجم مقذوف: V = 10^VEI−5 كم³، فـ VEI 5 يساوي 1 كم³ وكل درجة تعني عشرة أضعاف. ومن VEI 2 إلى 8 يساوي هذا الحد الأدنى لحجم كل فئة في مقياس Newhall وSelf ‏(1982)؛ أما VEI 1 فيأخذ 0.0001 كم³. وتتبع ذلك ثلاثة أنصاف أقطار:

• التدفقات البركانية، max(0.6, 9·V^0.25) كم: 95% قتلى؛
• 10 سم من الرماد، ما يكفي لإسقاط الأسقف، 30·V^0.33 كم: 0.15% قتلى؛
• 1 سم من الرماد، 100·V^0.35 كم: 0.002% قتلى.

هذه القوانين الأسّية ملاءمات تجريبية خاصة بالموقع.

التدفقات الحقيقية تتبع الأودية، والرماد الحقيقي ينجرف مع الريح في أعمدة طويلة، لذا تكون البصمات الفعلية مائلة لا دائرية. ولا تُحاكى اللاهارات ولا الغازات ولا موجات تسونامي الانهيار ولا الآثار المناخية.

ثوران VEI 5 لفيزوف ←

النيزك: الطاقة وتدرّج العصف

الجسم كرة قطرها D وكثافتها 3,000 كغ/م³ (صخر) أو 7,800 (حديد) أو 900 (جليد) أو 1,200 (كومة ركام، أي كويكب مفكك الترابط مثل بينو)، تصل بسرعة الدخول التي تحددها، وهي 17 كم/ث افتراضيًا، القيمة المعتادة للكويكبات القريبة من الأرض:

m = ρ·π/6·D³؛ E = ½·m·v²؛ القوة بالميغاطن = E ÷ 4.184×10¹⁵ J

يعطي جسم صخري بقطر 150 م قوة 183 ميغاطن؛ وإعداد تشيليابينسك المسبق بقطر 19 م 0.37 ميغاطن. ويغطي عنصر التحكم في السرعة من 11 إلى 30 كم/ث، حيث تقع كل اصطدامات الكويكبات تقريبًا؛ ويستخدم إعدادا بينو وأبوفيس المسبقان 12.7 و12.6 كم/ث، وهما السرعتان الواردتان في جدول Sentry التابع لناسا، فيخرج بينو عند نحو 1.4 غيغاطن بدلًا من 6.4 غيغاطن التي كان سيعطيها جسم صخري بحجمه بسرعة 17 كم/ث. ويتجاهل النموذج زاوية الدخول والطاقة المفقودة في أثناء الهبوط. وتُعدّ الأجسام الصخرية الأصغر من 70 م، والحديدية الأصغر من 20 م، وأكوام الركام الأصغر من 90 م، والجليدية الأصغر من 150 م انفجارات جوية لا تترك فوهة؛ وإلا فعرض الفوهة 20·D·(ρ/3,000)^1/3.

في حالة الانفجار الجوي يقدّر الكود ارتفاع الانفجار، الذي يهبط خطيًا من 35 كم لأصغر الأجسام الصخرية (12 كم للحديد، و45 كم للجليد) إلى الصفر عند الحجم الذي تصل عنده الأجسام إلى الأرض: h = h_max·(1 − D ÷ D_airburst). ويضع هذا جسم تشيليابينسك البالغ 19 م عند نحو 25 كم وجسمًا من فئة تونغوسكا بقطر 60 م عند 5 كم، وهو قريب من التقديرات للحدثين. ثم تُقاس أنصاف أقطار كرة النار والدمار الكامل وانهيار المباني والحروق على الخط المائل من نقطة الانفجار، فيصبح كل منها على الأرض √(R² − h²)، أو لا شيء إذا كان R أقصر من h. وتُترك حلقة تحطم النوافذ بحجمها الكامل، لأن موجة الصدمة الضعيفة من انفجار مرتفع تنتشر على نطاق واسع: فوق تشيليابينسك انكسر الزجاج على بعد عشرات الكيلومترات. وعندما لا يبلغ أي نطاق لانهيار المباني الأرض، لا يحسب نطاق النوافذ أي قتلى؛ فقد أصاب تشيليابينسك نحو 1,500 شخص، معظمهم بالزجاج، ولم يقتل أحدًا.

تتسع أنصاف أقطار العصف مع الجذر التكعيبي للقوة، وهو قانون تدرّج العصف من كتاب Glasstone وDolan ‏The Effects of Nuclear Weapons؛ أما المعاملات والقانون الأسّي لكرة النار فمعايرة خاصة بالموقع. وتُعامل الحرارة على نحو مختلف عن الانفجار النووي: فالاصطدام لا يشع سوى جزء صغير من طاقته ضوءًا، في حدود 0.3% مقابل نحو 35% للسلاح النووي، لذا يستخدم نصف قطر الحروق معادلة الحروق النووية (12.8·Y^0.41) لقوة حرارية مقدارها 0.0086·Y، فيعطي 1.83·Y^0.41. ولأن نسبة القتلى يجب ألا ترتفع مع المسافة، تُرفع قيمة كل نطاق إلى قيمة النطاق الذي يليه من الخارج على الأقل.

لا تُحاكى الاصطدامات بالمحيط ولا موجات التسونامي الناتجة عنها ولا الآثار العالمية للأجسام الأكبر من كيلومتر؛ انظر ما يفعله النيزك، حجمًا بعد حجم.

أسقط جسم تشيليابينسك البالغ 19 م على تشيليابينسك ←

الإعصار: عرام عاصفي ومنحنى رياح

يحدد شريط التمرير الرياح المستمرة عند بلوغ اليابسة، من 120 إلى 320 كم/س، وهذا يعطي فئة سفير-سيمبسون: 1 من 119 كم/س، و2 من 154، و3 من 178، و4 من 209، و5 من 252.

العرام. تأخذ كل سرعة رياح العرام المعتاد من جدول سفير-سيمبسون القديم، باستيفاء بين 1.2 م عند 120 كم/س، و1.8 م عند 154، و2.7 م عند 178، و4.0 م عند 209، و5.5 م عند 252، و7.5 م عند 320. وتتجاوزه الإعدادات التاريخية المسبقة بالعرام الذي قيس في تلك العاصفة: ساندي 3.9 م، وبولا 10 م، وكاترينا 8.5 م، ونرجس 4 م، وإيان 4.5 م، وهايان 6 م. ثم يغمر العرام التضاريس بمحرك التسونامي، لكنه يفقد ارتفاعه بعشر السرعة، 1 م كل 2.5 كم، لأن العرام ارتفاع بطيء للبحر على مدى ساعات لا موجة واحدة. وتستخدم الوفيات على الأرض المغمورة منحنى ألطف من منحنى التسونامي، من 0.1% تحت نصف متر إلى 45% فوق 6 م؛ وتقع غالفستون عام 1900، حيث قتل عرام بارتفاع 4.6 م جاء بلا إنذار نحو ربع سكان الجزيرة، في منتصفه.

الرياح. خارج جدار العين تهبط الرياح مع الجذر التربيعي للمسافة، v(r) = V_max·(R_max/r)^0.5، فنصف القطر الذي تهبط عنده إلى عتبة v هو R_max·(V_max/v)². ويأتي نصف قطر الرياح القصوى من Willoughby وRahn ‏(2004): R_max = 46.4·e^{−0.0155·V + 0.0169·|خط العرض|} كم حيث V بالمتر/ثانية، محصورًا بين 10 و80 كم. وتحدد الحلقات رياح الفئات 5 و4 و3، وقوة الإعصار (119 كم/س)، والرياح العاصفة (63 كم/س). والرياح نفسها تقتل قلة من الناس، لذا النسب صغيرة: 0.05% ممن هم داخل رياح الفئة 5، و0.015% في الفئة 4، و0.004% في الفئة 3، و0.0005% في الرياح بقوة الإعصار، ولا أحد في الرياح العاصفة.

العاصفة متناظرة ولا تتحرك: فالعرام الحقيقي أعلى ما يكون إلى يمين المسار في نصف الكرة الشمالي، ولا تُحاكى فيضانات الأمطار ولا المد والجزر ولا الأمواج فوق العرام ولا السدود.

اجلب عرام كاترينا البالغ 8.5 م إلى نيو أورلينز ←

كيف يُحصى الناس

تُطبَّق كثافة المدينة داخل دائرة بمساحة المدينة نفسها (نصف قطر 6 كم إن لم يُعثر على مدينة). وخارجها تتناقص الكثافة نحو 60 شخصًا لكل كم²، وهو متوسط تقريبي للأرض المأهولة:

الكثافة(r) = 60 + (D − 60)·e^{−(r − R)/(0.8R + 2)}

حيث D كثافة شريط التمرير، وR نصف قطر المدينة، وr المسافة بالكيلومترات. ومن دون ذلك، كان نيزك بقطر 1 كم سيقتل من الناس أكثر ممن يعيشون على الأرض.

الفيضانات. تضيف كل خلية مغمورة مساحة الخلية × الكثافة × نسبة قتلى تعتمد على العمق، مع قياس المسافة من مركز شبكة التضاريس لا من نقرتك. ولارتفاع مستوى البحر تكون النسبة 1، وتُعرض نازحين.

الحلقات. للزلازل والثورانات والاصطدامات، يُقطَّع القرص داخل الحلقة الخارجية إلى 800 حلقة رقيقة، تحمل كل منها 2πr × العرض × الكثافة × نسبة اليابسة (نسبة خلايا شبكة التضاريس فوق 0.6 م). وفي الوقت نفسه، إذا كان نصف القطر الخارجي 450 كم أو أقل، يطلب الكود من Overpass API كل مدينة وبلدة تحمل وسم سكان في مربع حول النقطة. فإذا وُجد أي منها، تهبط الخلفية إلى 60 /كم² ويُضاف كامل سكان كل بلدة عند مسافة نقطة مركزها. ويظهر تقدير سريع أولًا ثم يُنقَّح عند وصول القائمة.

تُحدّ المجاميع عند 8.2 مليار. ويُفترض أن الجميع في بيوتهم، دون إنذار ودون إخلاء.

الحدود: لماذا هذه رتب مقادير

• تضاريس غير كاملة. أخطاء الارتفاع والخلايا التي يبلغ عرضها عشرات الأمتار تقرر أين تتوقف الفيضانات على السواحل المنخفضة.
• سكان مُتوسَّطون. كثافة موحدة داخل الحدود، وبلدات كنقاط مفردة، وتعدادات من سنوات مختلفة.
• نسب وفيات ثابتة. الحصائل الحقيقية تعتمد على الإنذار ووقت اليوم والمباني والإنقاذ. قتل زلزال بقوة 6.7 57 شخصًا في نورثريدج بكاليفورنيا عام 1994؛ وقتل زلزال بقوة 7.0 أكثر من 100,000 في هايتي عام 2010.
• انفجارات جوية نقطية. الانفجار الجوي الحقيقي يوزع طاقته على عشرات الكيلومترات من مسار مائل؛ ويعامله النموذج كنقطة واحدة على ارتفاع مقدّر فوق نقرتك مباشرة.

استخدم النتيجة للتمييز بين المئات ومئات الآلاف، أو لرؤية أي أجزاء المدينة منخفضة، لا بوصفها عدًا دقيقًا.

تراخيص البيانات والإسناد

• الحدود وأسماء الأماكن والسكان: © مساهمو OpenStreetMap، رخصة قاعدة البيانات المفتوحة (ODbL)، عبر Nominatim وOverpass API.
• الارتفاعات وصور الأقمار الاصطناعية والخرائط الأساسية والبحث: © Mapbox، بموجب شروط خدمة Mapbox؛ ويُنسب مزوّدو الصور وبيانات الخرائط على الخريطة.
• البراكين: مؤسسة سميثسونيان، برنامج البراكين العالمي، Volcanoes of the World.
• الخريطة على صفحة أحدث عمليات المحاكاة: بلاطات OpenFreeMap (مخطط OpenMapTiles)، البيانات © مساهمو OpenStreetMap.