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风险 I · 地震、火山与海啸
地震发生在地下，火山喷发受岩浆系统控制，海啸由海底位移把能量传给水体。
这些过程首先产生的是 hazard（危险性）：某种物理事件在给定地点和时间窗中出现的可能性、强度与空间范围。
只有当人、建筑、基础设施等处在事件路径上，才有 exposure（暴露）；不同建筑、收入、预警、医疗和撤离能力又造成不同的 vulnerability（脆弱性）。
本页把三者分开记账。一个无人的强震区仍可能有高 hazard，但社会风险可以很低；同一 hazard 在高暴露、低防护社区中可能造成完全不同的后果。
学习层：一座山坡社区的三本风险账
1. 具体情境：假想火山脚下的社区
设想一个用于教学的社区：它位于可能受火山灰、碎屑流或地震动影响的山坡上。
我们用 0 到 1 的无量纲输入表示事件概率、强度、暴露、脆弱性和防护能力。
这是情境设定，不是该火山或任何社区的预测，也不替代 USGS、地方地震台网或应急机构的危险性评估。
2. 揭示前预测：防护改变哪一本账？
请在实验中先回答：
- 暴露 \(E=0\) 时，物理 hazard \(H\) 是否也自动变成 0？
- 提升建筑加固和预警能力，会直接降低地震发生概率，还是主要降低脆弱性？
提交预测后，才显示三本账与残余风险指数。
3. 公式桥：从事件到损失的最小映射
为了保持单位透明，实验定义
其中 \(p\) 是教学时间窗内的事件概率，\(i\) 是归一化强度。
令 \(E\) 为暴露比例，\(V\) 为无防护脆弱性，\(C\) 为防护/应对能力，则
这里的 \(R_{\rm toy}\) 只是无量纲教学指数；真实风险通常需要事件分布、资产或人口单位、损失函数、时间尺度和不确定度。
4. 互动实验：独立拖动 hazard、exposure、vulnerability
JavaScript 失效时的静态 fallback：默认值为 \(p=0.10\)、\(i=0.70\)、\(E=0.60\)、\(V=0.50\)、\(C=0.20\)，全部是合成无量纲教学参数，不是某个地点的危险性预报。
| 账本 | 默认结果 | 含义 |
|---|---|---|
| hazard \(H=p i\) | \(0.070\) | 物理事件强度 × 时间窗概率 |
| exposure \(E\) | \(0.600\) | 处在影响范围内的归一化比例 |
| 原始 vulnerability \(V\) | \(0.500\) | 未考虑能力的脆弱性 |
| 残余 vulnerability | \(0.400\) | \(V(1-C)\) |
| 风险指数 \(R_{\rm toy}\) | \(0.0168\) | \(H E V_{\rm residual}\)，不是损失金额 |
预测门提交后，控件可分别改变五个输入；图中会把事件层、社会层和残余结果画成三个相邻但不相同的区块。
5. 边界：风险图不是命运图
- 地震、火山和海啸的 hazard 模型需要断层几何、震源、传播、地形、岩浆过程或海底位移等物理信息；一个乘积指数不包含这些机制。
- 低概率高后果事件不能只用平均损失描述；尾部、级联故障和撤离时序可能主导结果。
- 暴露随时间、土地利用和人口移动变化；脆弱性也随建筑规范、维护、财富、健康与信任变化。
- 防护能力不是一个永恒常数。预警存在提前量、覆盖率和误报/漏报权衡，不能当作百分之百有效的开关。
6. 迁移：从单灾种到公平的多风险治理
迁移问题：如果同一社区同时暴露于地震动和海啸，两个 hazard 的相关性与共同暴露应如何进入账本？如果某项加固只保护医院而没有降低全社区暴露，你会修改 \(E\)、\(V\)，还是增加分组损失函数？
1. 三个词的操作定义
1.1 Hazard：物理过程的可能性和强度
地震 hazard 可由地面运动的空间分布、频率和持续时间描述；火山 hazard 还要分灰、熔岩、火山碎屑流、气体等过程；海啸 hazard 取决于海底扰动、传播和沿岸放大。
“危险性高”不等于“损失一定大”，因为还没有把谁在那里、建筑是否能承受写进来。
1.2 Exposure：谁或什么在路径上
暴露可以按人口、建筑面积、道路长度、关键设施容量或生态资产计量。
它应带有地点、时间窗和单位；把一个城市人口和一段电网容量直接相加，是单位错误。
1.3 Vulnerability：同样冲击，不同后果
脆弱性可写成强度到损失的条件函数，例如
它不是“某群体天生脆弱”的标签，而是物理、制度和资源条件共同形成的可改变关系。
2. 概率、重现期与场景
如果某事件在固定时间窗内的概率为 \(p\)，简单重现期近似为 \(T=1/p\) 只在独立、平稳和定义一致时才有解释。
真实地震过程可能有时空聚集；火山活动还可能受前兆和状态转换影响；海啸风险要把源区和沿岸传播联系起来。
因此“百年一遇”不是每隔 100 年准时发生一次，也不是下一个世纪不会重复发生。
实验中的概率只是明确的教学输入，不是对一个真实地区的频率估计。
3. 数量级与单位感
物理学里，地面加速度可以用 \(\mathrm{m\,s^{-2}}\) 或相对于 \(g\) 的比例表示，海啸水位可用米，火山灰浓度可用质量体积比。
风险账本里的 0 到 1 只是归一化坐标，不能和米、帕斯卡或人数混用。
把归一化指数乘以资产总量时，必须说明损失函数和基准资产，否则结果没有可解释的货币或人口单位。
4. 常见误区
把 hazard map 当 risk map：前者主要描述物理危险性，后者还需暴露和脆弱性。
把一次震级当成损失：震级是源的尺度，震度、距离、场地和建筑决定当地冲击。
把预警当预测：预警在事件已被检测后争取时间，不能保证提前知道所有事件。
只看平均：高后果尾部、关键节点和跨区域依赖可能比平均情景重要。
把概率说成日期：概率陈述不能被翻译成确定的发生日。
5. 证据入口与更新约定
地震危险性和地震学基础可查 USGS Earthquake Hazards 官方入口；火山危害背景可查 USGS Circular 1492 火山专题资料。关于风险、暴露和脆弱性的气候语境，可查 IPCC AR6 WGII。
本页不引用实时地震、火山或海啸观测数字。若以后加入动态观测，必须标明指标年或事件日期、空间/时间基准、数据版本与核验日期（本课程资料基线为 2026-09-01）。
下一章把三个词带进热、旱、洪同时出现的水文气候复合风险。