HazardSim 如何计算

模拟器显示的每一个数字，都来自几条简短的公式和少数几个开放数据集。本页准确描述代码做了什么，包括那些只是粗略近似的部分。

更新于 2026年9月18日

HazardSim 只回答一个问题：如果某种规模的灾难发生在这里，它会波及多大范围，那里住着多少人？它不判断这样的事件在此地是否可能、概率多大。规模由你选择；网站用几条简单规则把它套用到真实的地形和聚落上，这些规则连同代码中的常数一起列在下面。

模拟器回答什么，不回答什么

没有断层模型来判定某段海岸能否产生 9 级地震，也没有海洋模型把海浪送过太平洋。结果是确定性的：同样的地点和设置永远给出同样的数字。动画只是装饰：洪水一次算完，再用大约三秒逐步显现。没有任何东西依赖时间，所以也没有到达时间、预警或撤离。

底层数据

地形与格网

高程来自 Mapbox Terrain-RGB 瓦片，Mapbox Terrain-DEM 作为后备。像素颜色按 Mapbox 公布的公式解码：高度 = −10,000 + (R × 65,536 + G × 256 + B) × 0.1 米。该模型混合了采用不同垂直基准的数据源，所以海平面附近的高度并不精确，而在平坦的海岸上，微小的误差就能让淹没线移动很远。

代码从 14 级向下到 6 级，选取计算区域宽度不超过 780 像素、总像素不超过 620,000 的最精细缩放级别，然后加载覆盖该区域的每一块完整瓦片（最多 42 块）。一个格网单元的边长为 156,543 米 × cos(纬度) ÷ 2^缩放级别：在北纬 45°，14 级为 6.8 米，12 级为 27 米，11 级为 54 米。比一个单元更窄的堤坝可能完全不在格网里。

计算区域

如果你的点位于某个聚落内，计算区域就是该聚落的外接矩形向外扩大 14%，再加上灾害的影响范围：海啸为浪高 × 250 米，海平面上升为 12 公里，陨石为最外圈（范围上限 60 公里）。高度上限为 1.4 个纬度，小型灾害更小；过大的矩形会被替换成以你的点为中心的正方形。在聚落之外，计算区域是该点周围可见地图的 82%，所以缩放地图可能改变结果。

城市边界与人口

一次点击会向 OpenStreetMap 的地理编码器 Nominatim 依次以 10、12 和 8 级查询，保留第一个带有边界多边形的答案。海洋、海湾、国家、州和大区会被拒绝，高度超过 1.2°、宽度超过 2.4° 或面积超过 12,000 平方公里的对象也一样。没有多边形时就使用外接矩形，面积按矩形的 72% 计。

人口取自边界的 population 标签；没有的话，在矩形内用 Nominatim 搜索同名对象；还没有的话，取 Overpass API 在那里找到的人口最多的城市、城镇、区、郊区或村庄节点。密度 = 人口 ÷ 面积，限制在每平方公里 1 到 100,000 人之间。超过每平方公里 60,000 人的结果，比达卡或马尼拉最拥挤的街区还密，说明 OpenStreetMap 把整座城市的人口挂在了一个更小的轮廓上，代码会忽略这个数字。OpenStreetMap 中没有人口时，代码按地点类型使用典型值：区或郊区每平方公里 6,000 人，城市 4,500，村庄 700，县 300（类型未知时 2,500）。密度滑块覆盖以上全部设定。行政边界常常包含农田，所以平均密度通常低于市中心。

火山

红色标记是史密森尼全球火山活动计划全新世火山名录中的 1,560 条记录（少数火山出现了两次）。距某座火山 40 公里以内的点使用该火山，喷发以火山本身为中心，而不是点击的位置。更远处不做任何计算：网站告诉你最近的真实火山，并提议带你过去。

海啸：逐渐降低的洪水填充

海岸检查。通过点击或搜索运行海啸或海平面模拟之前，代码先加载粗略地形（8 级，赤道处单元约 600 米），统计 30 公里范围内不高于 0.6 米的单元。至少需要 150 个，相当于赤道附近约 50 平方公里的开阔水域（越靠近两极越少，因为单元会缩小），任何河流或池塘都达不到这个数。直接点击水面会被拒绝。

找到海洋。在完整格网上，每一个不高于 0.6 米的边缘单元被标记为海洋，标记沿所有相连且同样不高于 0.6 米的单元（含对角线）扩散。海洋单元少于 40 个则停止运行。一个副作用：与海洋相连、低于 0.6 米的陆地（例如圩田）一开始就被当作海洋，永远不会被计入淹没范围。

水的扩散。水从所有海洋单元同时向相邻单元扩散，每前进一格就在行进距离上加一个单元宽度（对角线为 1.414）。每个单元的水面为

水位 = H − 距离 ÷ 250

其中 H 是以米计的浪高。如果水位高于地面，该单元被淹，深度为水位 − 地面高程，水继续前进；否则该单元保持干燥并挡住去路。所以水只能通过一连串被淹单元到达某个单元，高于水面的山脊会保护身后的地面，除非有路可以绕过去。

这种衰减代替了地形和建筑的摩擦。它是全球统一的一个数字，不是物理定律：在海平面高度的平地上，15 米的浪在内陆 3.75 公里处停下，30 米的浪在 7.5 公里处。同一高度同时作用于格网内的整条海岸线，所以没有波浪方向、没有海底地形、没有海湾的汇聚效应、没有有限的水量，也没有第二波。如果水触及格网边缘，结果会提示真实的洪水还会更远。

向仙台送去一道 15 米的浪 →

海平面上升：同一引擎，去掉衰减

海平面上升运行的是同一套代码，只是关闭了衰减：所有与海洋相连且低于新水位的单元都会被淹，无论离内陆多远，这常被称为浴缸模型。低于新水位的盆地，如果被更高的地面完全环绕，就保持干燥。堤坝只有出现在高程数据中且宽于一个单元时才算数。没有潮汐、风暴潮、侵蚀或地面沉降，也没有时间线。被淹土地上的所有居民不计为死亡，而计为流离失所。另见海平面上升会淹没哪些城市。

地震：围绕一点的烈度圈

地震是位于你点击处、深 8 公里的点源。距震中 r 处的修正麦卡利烈度为

MMI = 1.5·M − 3.0·log₁₀R − 0.0018·R + 1.6，其中 R = √(r² + 8²) 公里，限制在 0–12 之间。

公式的形式是烈度衰减的常见形式（震级项、几何扩散、随距离的吸收），但系数是本站自己的近似，而非已发表的关系式，烈度也是直接计算，而不是通过地面加速度换算。7 级地震在震中得到 9.4，VIII 度延伸到 21 公里，V 度延伸到 181 公里；6 级峰值为 7.9，永远达不到 VIII 度；8 级的 VIII 度延伸到 67 公里。从大约 8.8 级起，震中触及 XII 度的上限。

每个区域有一个死亡比例，再乘以建筑系数：现代抗震规范 0.06，一般 1，较差 7。

真实的 9 级地震会使几百公里长的断层破裂，所以强烈震动覆盖的是一条带，而不是一个圆。松软土层、液化、滑坡和火灾都被忽略，而且所有地震都是浅源的；深源地震的震感会弱得多。

太子港地下的 7 级地震，建筑质量较差 →

火山：从 VEI 到三个圆

火山爆发指数被换算成喷出物体积：V = 10^VEI−5 立方公里，所以 VEI 5 为 1 立方公里，每升一级增加十倍。对 VEI 2 到 8，这等于 Newhall 和 Self（1982）标度中每一级的最小体积；VEI 1 取 0.0001 立方公里。由此得到三个半径：

• 火山碎屑流，max(0.6, 9·V^0.25) 公里：95% 死亡；
• 10 厘米火山灰，足以压塌屋顶，30·V^0.33 公里：0.15% 死亡；
• 1 厘米火山灰，100·V^0.35 公里：0.002% 死亡。

这些幂律是本站自己的经验拟合。

真实的碎屑流沿山谷流动，真实的火山灰随风飘成长长的烟羽，所以实际的影响范围是偏斜的，而不是圆形。火山泥流、气体、崩塌引发的海啸和气候效应都没有建模。

维苏威火山的一次 VEI 5 喷发 →

陨石：能量与冲击波缩放

天体是直径为 D 的球体，密度为 3,000 kg/m³（石质）、7,800（铁质）、900（冰质）或 1,200（碎石堆，即像贝努那样松散结合的小行星），以你设定的进入速度抵达，默认 17 公里/秒，这是近地小行星的典型值：

m = ρ·π/6·D³；E = ½·m·v²；当量（百万吨）= E ÷ 4.184×10¹⁵ J

150 米的石质天体得到 183 百万吨；19 米的车里雅宾斯克预设为 0.37 百万吨。速度控件覆盖 11 到 30 公里/秒，几乎所有小行星撞击都落在这个范围内；贝努和阿波菲斯预设分别使用 12.7 和 12.6 公里/秒，即 NASA Sentry 表中的速度，所以贝努的结果接近 1.4 吉吨，而不是同样大小的石质天体以 17 公里/秒撞击时的 6.4 吉吨。模型忽略进入角度和下落途中损失的能量。70 米以下的石质天体、20 米以下的铁质天体、90 米以下的碎石堆和 150 米以下的冰质天体被视为空爆，不留陨石坑；否则陨石坑直径为 20·D·(ρ/3,000)^1/3。

对于空爆，代码估算爆炸高度：从最小石质天体的 35 公里（铁质 12 公里，冰质 45 公里）线性下降，到天体能抵达地面的尺寸时降为零：h = h_max·(1 − D ÷ D_空爆)。这样 19 米的车里雅宾斯克天体约在 25 公里，60 米的通古斯卡级天体在 5 公里，与两次事件的估计都很接近。火球、完全摧毁、建筑倒塌和烧伤半径随后沿着从爆炸点出发的斜距测量，所以在地面上每个半径变为 √(R² − h²)，若 R 短于 h 则为零。玻璃震碎圈保持原有大小，因为高空爆炸的微弱冲击波传播很广：车里雅宾斯克几十公里外的玻璃都碎了。当建筑倒塌区没有触及地面时，玻璃圈不计死亡。车里雅宾斯克约有 1,500 人受伤，大多被玻璃所伤，无人死亡。

冲击波半径随当量的立方根增长，这是 Glasstone 和 Dolan 的《The Effects of Nuclear Weapons》中的冲击波缩放定律；系数和火球幂律是本站自己的校准。热的处理与核爆炸不同：撞击只把很小一部分能量以光的形式辐射出去，约为 0.3%，而核武器约为 35%，所以烧伤半径对 0.0086·Y 的热当量套用核爆烧伤公式（12.8·Y^0.41），得到 1.83·Y^0.41。由于死亡比例不应随距离增加，每个区域的比例至少被提高到其外侧区域的值。

海洋撞击及其海啸，以及一公里以上天体的全球效应都没有建模；参见不同大小的陨石各会造成什么后果。

把 19 米的车里雅宾斯克天体投向车里雅宾斯克 →

飓风：风暴潮与风廓线

滑块设定登陆时的持续风速，从 120 到 320 公里/小时，由此得到萨菲尔–辛普森等级：119 公里/小时起为一级，154 起为二级，178 起为三级，209 起为四级，252 起为五级。

风暴潮。每个风速对应旧版萨菲尔–辛普森表中的典型风暴潮，在以下各点之间插值：120 公里/小时时 1.2 米，154 时 1.8 米，178 时 2.7 米，209 时 4.0 米，252 时 5.5 米，320 时 7.5 米。历史预设用当年实测的风暴潮覆盖它：桑迪 3.9 米，博拉 10 米，卡特里娜 8.5 米，纳尔吉斯 4 米，伊恩 4.5 米，海燕 6 米。风暴潮随后用海啸引擎淹没地形，但高度损失慢十倍，每 2.5 公里 1 米，因为风暴潮是海面在数小时内的缓慢上涨，而不是单独一道浪。被淹地面的死亡率采用比海啸更平缓的曲线，从半米以下的 0.1% 到 6 米以上的 45%；1900 年的加尔维斯顿位于这条曲线的中段，那里 4.6 米的风暴潮在毫无预警的情况下夺走了岛上约四分之一的人口。

风。在眼墙之外，风速随距离的平方根下降，v(r) = V_max·(R_max/r)^0.5，所以风速降到阈值 v 的半径为 R_max·(V_max/v)²。最大风速半径取自 Willoughby 和 Rahn（2004）：R_max = 46.4·e^{−0.0155·V + 0.0169·|纬度|} 公里，V 以米/秒计，限制在 10 到 80 公里之间。各圈标出五级、四级和三级风力、飓风级大风（119 公里/小时）和强风（63 公里/小时）。风本身夺走的生命很少，所以比例很小：五级风力范围内 0.05%，四级 0.015%，三级 0.004%，飓风级大风 0.0005%，强风为零。

风暴是对称的，并且不移动：真实的风暴潮在北半球路径的右侧最高，暴雨洪水、潮汐、叠加在风暴潮上的海浪以及堤坝都没有建模。

把卡特里娜 8.5 米的风暴潮带到新奥尔良 →

人口如何统计

城市的密度适用于一个与城市面积相同的圆内（未找到城市时半径为 6 公里）。圆外，密度向每平方公里 60 人衰减，这是有人居住土地的粗略平均值：

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

其中 D 是滑块密度，R 是城市半径，r 是以公里计的距离。没有这个公式，一颗 1 公里的陨石杀死的人会比地球上的总人口还多。

洪水。每个被淹单元贡献：单元面积 × 密度 × 随水深变化的死亡比例，距离从地形格网的中心而不是你点击的位置量起。海平面上升的比例为 1，报告为流离失所。

圆环。对于地震、喷发和撞击，最外圈内的圆盘被切成 800 个细环，每个环贡献 2πr × 宽度 × 密度 × 陆地比例（地形格网中高于 0.6 米的单元所占比例）。与此同时，如果外半径不超过 450 公里，代码会向 Overpass API 请求该点周围一个正方形内所有带人口标签的城市和城镇。只要找到任何一个，背景密度就降到每平方公里 60 人，每座城镇的全部人口按其中心点的距离加入。先显示一个快速估计，列表到达后再加以修正。

总数上限为 82 亿。假设所有人都在家中，未获预警，也没有撤离。

局限：为什么这些只是数量级

• 不完美的地形。高度误差和几十米宽的单元决定了洪水在低海岸的止步之处。
• 平均化的人口。边界内密度均匀，城镇当作单个点，各地普查年份不同。
• 固定的死亡比例。真实伤亡取决于预警、时刻、建筑和救援。1994 年加利福尼亚州北岭的 6.7 级地震造成 57 人死亡；2010 年海地的 7.0 级地震造成超过 100,000 人死亡。
• 点状空爆。真实的空爆把能量沿几十公里的倾斜轨迹释放；模型把它当作正对你点击位置上方、处于估计高度的单个点。

用结果来区分几百和几十万，或者看一座城市哪些部分地势低，而不要把它当作精确计数。

数据许可与署名

• 边界、地名、人口：© OpenStreetMap 贡献者，开放数据库许可（ODbL），通过 Nominatim 和 Overpass API 查询。
• 高程、卫星影像、底图、搜索：© Mapbox，依据 Mapbox 服务条款；影像和地图数据提供方在地图上署名。
• 火山：史密森尼学会全球火山活动计划，Volcanoes of the World。
• 最近的模拟页面上的地图：OpenFreeMap 瓦片（OpenMapTiles 架构），数据 © OpenStreetMap 贡献者。