根据《美国国家科学院院刊Nexus》刊载的一项新研究[1],从纽约到华盛顿特区等地方,美国东海岸的大片地区正在下沉,其下沉速度最快的地方可达每年6毫米。那么,美国这些沿海城市最终会沉到低于海平面,并被海水淹没吗?
纵观世界各地的沿海城市,一座座高楼大厦拔地而起,人口在这里大量聚集。与此同时,无论是在中国,还是在美国,一些沿海城市面临着不断下沉的问题。而全球海平面又不断上升,这让沿海城市未来更加面临“水城”挑战。这一切的背后,人类要负责。
虽然城市的这种下沉目前还无法直接感知出来,但利用雷达卫星数据测出的地面垂直运动速率,研究人员估计,美国东海岸100公里内的多片地区和基础设施有地面下沉的危险,这会导致道路、管道、建筑等基础设施的破坏。根据这项研究,77%至99%的沿海州际公路以及相关道路都有一定程度的下沉。
研究显示,美国东海岸地区一半以上的基础设施受到高下沉速率的威胁,诺福克、朴茨茅斯和弗吉尼亚海滩,以及纽约、新泽西和巴尔的摩都是最危险的。弗吉尼亚州东南部是东海岸下沉速率最快的地区之一,可达每年6毫米。
该研究作者之一、弗吉尼亚理工大学副教授Shirzaei表示:“通过这项研究,我们强调陆地下沉并不是一种无形的威胁。它影响到你、我和每个人,这可能是渐进的,但影响是真实的。”
至于城市下沉的原因,一方面是因为人类活动导致的,另一方面则是由于自然原因。
在遍布高楼大厦的大城市中,大量建筑物让地面承受了巨大的重量。以纽约为例,这座大都市共有上百万栋的建筑物,它们加起来总重超过7亿吨。大型建筑物再加上地铁、隧道等基础设施,它们改变地下土壤结构,导致土壤沉降,纽约每年因此而下沉大约2毫米。
建筑物导致城市下沉的同时,这也会反过来对建筑物造成破坏。研究显示,纽约JFK机场平均下沉速率为每年1.7毫米,不同区域的下沉速率从每年0.8到2.8毫米。
如果是均匀沉降,那可能不是什么大问题。但这种不同的下沉速率导致建筑物其中一侧比另一侧下沉得更快,这将会扭曲建筑物,引发结构破坏。即使每年地面下沉只有几毫米,也有可能导致建筑物结构开裂。
除了建筑物压实地表导致下沉之外,人类大量抽取地下水也会导致地面下沉。长期以来,人们为了满足城市生活供水、工业生产用水、农业灌溉,大量抽取地下水,抽水速度超过了自然补充速度,导致地下水位不断下降,失去了对地下层的支撑作用,从而加速了城市下沉。
另一方面,自然之力也让城市不断下沉。在成千上万年前的冰川时代,北美洲被厚厚的冰川覆盖。当后来大地回暖,冰川融化退去后,地壳逐渐回弹,但纽约等地区的回弹速度相对较慢,导致城市逐渐下沉。
此外,大西洋沿岸的地壳沉降是一个常见的自然现象。这种沉降可能由于地球内部构造的变化、板块运动和地壳变形等因素引起,导致城市整体下沉。或者河流的改道可能导致沉积物重新分布,改变了地表的支撑结构,这也会让城市下沉。
与此同时,随着人类活动排放出越来越多的温室气体,导致全球气温不断升高,进而让极地冰川大量融化、海水膨胀,这让海平面上升的速度不断加快。目前,全球海平面上升的速度大约是每年4毫米,这个速度甚至还赶不上一些城市的下沉速度。
研究人员表示,每下沉一毫米,海洋潮汐、风暴潮就更容易向内陆蔓延,摧毁越来越多沿海城市的基础设施。同时,这也有可能破坏陆地的地形,所以下雨时有些地区可能会被洪水淹没,导致沿海城市更容易发生洪灾。
在更早的一项研究中,科学家发现亚洲的一些沿海城市也在面临快速下沉的问题。在印尼的雅加达,由于地下蓄水层坍塌,地面每年下沉34毫米,最严重的地方甚至高达每年200毫米。
按照目前的下沉速度以及海平面的上升速度,在未来30年内,北雅加达95%的地区可能会被海水淹没。虽然这座城市正在计划建造一座巨大的海堤来阻挡海水,但除非地面停止沉降,否则将是徒劳无功。
研究还显示,中国有两座城市的下沉速度较快,分别是天津和上海,前者每年下沉达到52毫米,后者大约27毫米。
面对沿海城市的下沉,一方面是要合理利用地下水资源,避免过度抽取。另一方面,也需要全人类减少碳排放,减缓全球变暖的步伐,让海平面不至于快速上升。此外,人类也需要通过科技创新来积极应对城市下沉问题。
参考文献
[1]LeonardOOhenhen,ManoochehrShirzaei,PatrickLBarnard,Slowlybutsurely:ExposureofcommunitiesandinfrastructuretosubsidenceontheUSeastcoast,PNASNexus,2024,3,426.
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