大約 110 萬棟建筑的重量，正讓紐約慢慢下沉。
撰文 | 梅根?巴特爾（Meghan Bartels）
翻譯 | 曾欣欣
編輯 | 二七
截至 2020 年，紐約市擁有 880 萬人口，是目前美國(guó)人口最稠密的城市。為了容納如此多人，住宅與商業(yè)建筑正逐年增加。5 月 8 日，一項(xiàng)發(fā)表于《地球的未來》（Earth’s Future）的新研究表明，100 多萬座建筑的重量正使這片土地下沉，并導(dǎo)致相對(duì)海平面上升，從而加劇當(dāng)?shù)氐暮闈筹L(fēng)險(xiǎn)。
哥倫比亞大學(xué)的地球物理學(xué)家杰克?奧斯特曼（Jacky Austermann，未參與這項(xiàng)研究）表示：“大多數(shù)人認(rèn)為，是冰的融化導(dǎo)致全球海平面上升。但當(dāng)我們討論某一特定地點(diǎn)時(shí)，這只是這里相對(duì)海平面上升的一部分原因?！彼硎?，各種因素造成的陸地下沉，是另一個(gè)需要考慮的重要因素。奧斯特曼補(bǔ)充道：“如果你站在海岸線上，無論是陸地沉降還是海平面上升，都會(huì)導(dǎo)致洪澇災(zāi)害。”
模擬城市的重量
在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家試圖了解城市本身的重量是如何導(dǎo)致相對(duì)海平面上升的，而紐約市恰好擁有很多值得研究的地方?！拔覀冚斎肓诉@座城市所有建筑的重量，”該項(xiàng)研究的主要作者、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的地球物理學(xué)家湯姆?帕森斯（Tom Parsons）說道，“例如曼哈頓下城，我們就像在這里建造了一座山脈，所有建筑的重量都在將土地往下壓?！?/p>
研究人員的第一步是分析城市的重量，這意味著他們要統(tǒng)計(jì)紐約市所有的建筑 ——5 個(gè)行政區(qū)的全部 1 084 954 棟建筑。帕森斯和同事在網(wǎng)格上繪制了這座城市的地圖，然后查閱了包括城市中每棟建筑的占地面積和總高度的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)建筑規(guī)范，研究者估計(jì)了每個(gè)網(wǎng)格正方形的重量，并估算出紐約市所有建筑的總重量約為 7640 億千克。帕森斯說：“這個(gè)重量不完全準(zhǔn)確，但它讓我們大致了解了建筑物的密集程度。”（為了簡(jiǎn)化計(jì)算，研究團(tuán)隊(duì)沒有考慮地表其他交通基礎(chǔ)設(shè)施的重量。）
接下來，研究人員繪制了紐約市的地質(zhì)圖。在曼哈頓中城等地區(qū)，地表以下較淺位置就是基巖，能被壓縮的松散沉積物較少，因此，受重量影響的下沉幅度也較小。然而在布魯克林南部海岸，這里依靠人工填土擴(kuò)大了面積。但人工填土由多種材料組成，不像基巖那樣致密和穩(wěn)固，很容易受到上方壓力的影響。在其他地區(qū)，地質(zhì)情況介于兩者之間。
研究人員將建筑分布和地質(zhì)情況輸入模型，以預(yù)測(cè)不同地質(zhì)環(huán)境對(duì)上覆壓力的反應(yīng)，從而發(fā)現(xiàn)由于城市自身重量下沉格外嚴(yán)重的地區(qū)。
在模型結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究者還對(duì)比了衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以了解過去十年中整個(gè)城市實(shí)際下沉了多少。研究者發(fā)現(xiàn)，紐約在過去十年間，平均每年下沉 1~2 毫米，并且城市重量正是城市整體沉降的主要原因。尤其是建筑重量集中在松散沉積物之上的地區(qū)，沉降尤其嚴(yán)重。
不明確的未來
盡管影響城市沉降的因素很多，這項(xiàng)研究并不能一錘定音，但這一發(fā)現(xiàn)是了解全球各地如何應(yīng)對(duì)相對(duì)海平面上升的第一步。奧斯特曼說：“正如（研究者）強(qiáng)調(diào)的那樣…… 數(shù)據(jù)和模型之間的比較很復(fù)雜，我們有很多事情不了解?！彼a(bǔ)充說，這項(xiàng)研究基本上是根據(jù)城市重量對(duì)沉降進(jìn)行的粗略估計(jì)，而不是精確計(jì)算。
這項(xiàng)研究的另一個(gè)局限在于，科學(xué)家們無法模擬這座城市 400 年來的發(fā)展，以充分捕捉和預(yù)測(cè)其重量以及任何相關(guān)的沉降在未來幾年的發(fā)展情況。美國(guó)航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的物理學(xué)家凱思琳?瓊斯（Cathleen Jones，未參與這項(xiàng)研究）說：“他們根據(jù)所有建筑的初始荷載對(duì)整體沉降進(jìn)行建模，就好像它們以某種方式同時(shí)建造，神奇地同時(shí)出現(xiàn)在未壓縮的土壤或巖石上。顯然，這些建筑是在不同的時(shí)間建造的，所以模型的這一部分與實(shí)際不符，”她補(bǔ)充說，這只是她自己的觀點(diǎn)，不代表 NASA 或 JPL。不過，瓊斯也指出，該團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期沉降估計(jì)更接近現(xiàn)實(shí)情況，并且與衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果相匹配。
雖然這項(xiàng)新研究只研究了紐約市，但卻給全球各地的人們敲響了警鐘：各地的沿海城市正面臨一些問題。根據(jù)計(jì)算，曼哈頓正在以每年 2.1 毫米的速度下沉，一些地區(qū)甚至達(dá)到了每年 4.5 毫米。
目前，大約 40% 的人生活在距海岸線 100 千米的范圍內(nèi)，預(yù)計(jì)到 2050 年，近 70% 的人將生活在城市中。有研究發(fā)現(xiàn)，在 48 個(gè)人口稠密的沿海城市中，44 個(gè)的下沉速度超過了海平面上升的速度。這樣的數(shù)字意味著，那些易受到海平面上升影響的城市，可能同時(shí)也在受到自身建筑重量的威脅。盡管紐約市的大部分地區(qū)基巖足夠穩(wěn)定，但其他城市的處境更加危險(xiǎn)。帕森斯說：“世界上大多數(shù)沿海城市都在迅速擴(kuò)張?？紤]到人口分布的變化，這可能是一個(gè)越來越令人擔(dān)憂的問題。”
原文鏈接：
https://www.scientificamerican.com/article/new-york-city-is-sinking-under-its-own-weight/
相關(guān)論文：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EF003465
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