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海啸模拟算法改进（Demo / Testing）

免责声明：以下算法只用于法律合规的测试、演示与教育。它不具备真实业务可用的物理精度，不能用于实际防灾决策。

本项目的“模拟地震/海啸”目标更偏向：

  • 可控：用户能指定震中、深度、震级、发震/发报延迟，并按页递进送报。
  • 可解释：给出“为什么这些地区被选中”和“到达时间怎么来的”的直觉解释。
  • 可读：UI 不应一次塞入 60+ 个区域；更需要分层递进、可视化一致。
  • 隔离生产逻辑：不改真实海啸数据源的 ingestion，只在模拟路径运行。

下面是对现有“按最近区域 + 固定数量”方案的升级思路：引入两个可解释的量——到达时间与影响强度（高度），用它们驱动区域选择与展示。

1) 距离：Haversine 球面距离

对每个海岸区域（用 centroid 近似）计算震中到区域中心的球面距离：

$$ d = 2R \arcsin\Big(\sqrt{ \sin^2\frac{\Delta\varphi}{2} \cos\varphi_1\cos\varphi_2 \sin^2\frac{\Delta\lambda}{2} }\Big) $$

  • $R \approx 6371,km$
  • $\varphi$ 为纬度（弧度），$\lambda$ 为经度（弧度）

这个距离用于：

  • 排序（近的优先）
  • 传播时间与高度衰减的输入

2) 传播速度与到达时间：浅水波近似

深海海啸的相速度可用浅水波近似：

$$ v=\sqrt{g h} $$

  • $g \approx 9.80665,m/s^2$
  • $h$ 为有效水深（m）。在 demo 中可取常数（例如 $4000,m$）。

然后到达时间（相对发震时刻）：

$$ t = \frac{d}{v}\cdot s $$

  • $d$：距离（m）
  • $s$：近岸减速因子（例如 $1.15$，表示到岸附近整体更慢）

最终：

$$ T_{arrival} = T_{origin} + t $$

关键点：到达时间应基于发震时刻而不是“本页发报时刻”。否则第 2 页/第 3 页到达时间会被错误“整体推迟”。

3) 影响强度（“最大波高”）的轻量启发式

真实海啸高度需要断层几何、海底形变、地形/水深等数据，这里用一个可调的启发式来满足：

  • 随震级增大而增大
  • 随震源深度增大而减小
  • 随距离增大而衰减

建议形式：

$$ H(d)=H_0(M_w)\cdot e^{-\frac{Depth}{D}} \cdot \frac{1}{1 + \left(\frac{d}{L}\right)^p} $$

其中：

$$ H_0(M_w) = H_{ref}\cdot 10^{0.5(M_w - M_{pivot})} $$

一组对 UI 友好的默认参数（可后续暴露为高级设置）：

  • $H_{ref}=0.5m$
  • $M_{pivot}=6.8$
  • $D=50km$
  • $L=200km$
  • $p=1.3$

这会带来两个很实用的性质：

  • 更大的地震影响更广（更多区域满足阈值）
  • 更高等级（更高阈值）影响更“集中”（区域数量减少）

4) 用阈值驱动“区域自动选择”，保证分层递进

为了满足你提到的体验目标：

小警报覆盖范围应该比大警报更广（至少不应更小）

最直接的做法是：按等级设置高度阈值，选择 H >= threshold 的区域：

  • 注意报（status=1）：$H \ge 0.3m$
  • 警报（status=2）：$H \ge 1.0m$
  • 大警报（status=3）：$H \ge 3.0m$

因为阈值单调递增，区域集合天然满足：

$$ \text{Areas}_{1} \supseteq \text{Areas}_{2} \supseteq \text{Areas}_{3} $$

空集回退（重要）

当震级较小/很深导致所有区域都低于阈值时，仍然需要“有内容可演示”。因此加一个回退：

  • 若筛选为空，按距离取最近 N 个区域（N 随等级递减，确保层次递进仍成立）

例如：

  • JMA：注意报 18、警报 12、大警报 6
  • NMEFC：注意报 5、警报 4、大警报 3（总共就 5 个）

再加一个 maxAreas 上限（例如 JMA 25），避免 UI 列表过长。

5) 代码实现（已落地到仓库）

实现文件：

  • src/utils/TsunamiSimulation.js

核心函数：

  • haversineDistanceKm(...)
  • calcTsunamiSpeedMs(h)
  • estimateTsunamiTravelTimeSec(d, h, slowdown)
  • estimateTsunamiWaveHeightM({Mw, depthKm, distanceKm, ...})
  • buildAutoTsunamiAreaImpacts(...)

关键实现片段（与公式一一对应）：

// v = sqrt(g*h)
export const calcTsunamiSpeedMs = (oceanDepthM = 4000) =>
  Math.sqrt(9.80665 * Math.max(1, Number(oceanDepthM) || 4000))

// t = d/v * slowdown
export const estimateTsunamiTravelTimeSec = (distanceKm, oceanDepthM = 4000, slowdown = 1.15) => {
  const distM = Math.max(0, Number(distanceKm) || 0) * 1000
  return (distM / calcTsunamiSpeedMs(oceanDepthM)) * Math.max(1, Number(slowdown) || 1)
}

// H(d)=H0(Mw)*exp(-depth/D) / (1 + (d/L)^p)
export const estimateTsunamiWaveHeightM = ({
  magnitudeMw, depthKm, distanceKm,
  sourceHeightM = 0.5, magnitudePivot = 6.8,
  depthDecayKm = 50, distanceScaleKm = 200, distancePower = 1.3,
}) => {
  const mw = Number(magnitudeMw)
  const dep = Math.max(0, Number(depthKm) || 0)
  const dist = Math.max(0, Number(distanceKm) || 0)
  const h0 = sourceHeightM * 10 ** (0.5 * (mw - magnitudePivot))
  return h0 * Math.exp(-dep / depthDecayKm) / (1 + (dist / distanceScaleKm) ** distancePower)
}

模拟入口已改为使用这些输出：

  • src/components/components/MockEew.vue

关键行为变化：

  • 到达时间基于 originTime + travelTime（不再基于“发报时间 + 固定分钟数”）
  • 自动区域选择由“固定数量最近点”升级为“高度阈值筛选 + 空集回退”

6) 进一步可选增强（按投入/收益排序）

  1. 增加“是否近海”门槛：通过“离海岸线距离”粗略判断内陆震是否生成海啸（需要 coast polyline / landmask 数据）。
  2. 区域方向性（扇形）：按震中到区域的方位角加入 direction factor，模拟能量主要沿海沟方向传播（需要断层走向/经验假设）。
  3. 离散 travel-time 表：离线预计算（网格化）到达时间表（比实时计算更贴近真实地形/路径，但需要数据与构建脚本）。
  4. 多级区域混合：同一份报文中允许同时出现注意报/警报/大警报区域（更接近真实 JMA），但会让“本页等级”语义变复杂，需要 UI 上明确说明“本页为最大等级”。