我们并非不知道美国的一些主要城市正在下沉。而且这个问题可能更为普遍。一项对美国人口最多的28个城市进行的最新分析发现，所有这些城市每年都在以大约2到10毫米（约0.07到0.39英寸）的速度下沉。主要原因是什么？随着淡水需求的增长，地下水抽取。这些研究结果刊登在5月8日《自然·城市》杂志上。
微小的测量，巨大的影响
虽然每年地面下沉不到一英寸可能看起来微不足道，但微小的地面变化会产生巨大的影响。地面下沉会影响建筑物、道路、桥梁和水坝的结构完整性。一项2024年的研究发现，大西洋沿岸的地区每年下沉高达五毫米。
这项新研究利用卫星雷达测量技术，绘制了这些沉降——或称地面下沉——的高分辨率地图。他们研究了美国人口最多的28个城市——包括纽约、达拉斯和西雅图——的沉降情况，这些城市居住着3400万人，约占美国人口的12%。
“这项工作之所以特别有力，是因为它利用了卫星雷达（InSAR）技术以惊人的细节绘制沉降图，”研究合著者、弗吉尼亚理工大学大地测量学家/地球物理学家Manoochehr Shirzaei告诉《流行科学》。“这就像给地球表面做CT扫描——只不过是从太空进行的。这项技术可以帮助城市规划者和工程师精确地确定地面移动的位置，这对于主动维护、分区和防洪规划至关重要。”
在所有研究的城市中，至少有20%的城市区域在下沉。在28个城市中的25个城市，至少有65%的城市区域在下沉。纽约、芝加哥、西雅图、丹佛、哥伦布、达拉斯、沃斯堡和休斯顿每年下沉约两毫米。此外，德克萨斯州的几个城市显示出一些最高的沉降速率，约为每年5毫米。根据研究，休斯顿的某些地区每年下沉高达10毫米。根据该研究。
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“许多微小的变化会随着时间的推移而累积，放大城市系统内的薄弱环节，并加剧洪水风险，”该研究的主要作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站博士后研究员Leonard Ohenhen在一份声明中说。
休斯顿的这些证据表明，局部区域与相邻区域的下沉速率存在差异。这显示了沉降一种更具破坏性且有些看不见的效应。对于洪水灾害等情况，只有当地面下沉到特定阈值以下时，风险才会显现。然而，不均匀的地面运动——正如研究人员在休斯顿观察到的那样——会使建筑物、地基和基础设施开裂并变得不稳定。
沉降的迹象
该团队在评估沉降速率变化如何增加基础设施风险时发现，纽约、拉斯维加斯和华盛顿特区的变化率也很高。Shirzaei说，这种缓慢的性质也意味着其基础设施质量会随着时间的推移而被悄悄地损害。
“肉眼可以看到一些地面沉降的明显迹象，这些迹象可能表明地面下沉或差异沉降的早期阶段，”他说。“在城市地区，这些迹象通常会逐渐出现，但如果置之不理，可能会变得严重，特别是在建在软土上或地下水被大量抽取的城市。”
Shirzaei说，一些明显的迹象包括：
- 建筑物开裂，尤其是在门、窗和地基周围；室内或建筑物内地面不平整或倾斜。
- 门窗错位，无法正常关闭。
- 道路弯曲或路面鼓胀，通常被误认为是施工质量差。
- 倾斜的电线杆或围栏，这可能表明地面在移动。
- 局部洪水增加，尤其是在正常降雨事件期间，因为地面下沉会改变排水模式。
问题的根源——以及解决方案
持续的城市扩张和人口增长只会增加对淡水的需求。如果从地下含水层抽取水的速度超过其补充速度，含水层本身就会在地下坍塌和压实。
“我们研究的一个关键启示是，地面沉降不仅仅是一个沿海问题，也不是发生在遥远地方的事情——它正在美国许多城市发生，并影响着数百万人，”Shirzai说。“超过3400万城市居民居住在下沉的地面上，超过29000座建筑位于高风险区域。沉降通常发生得很慢——每年几毫米——但其影响会累积，并可能悄无声息地侵蚀道路、桥梁和房屋等基础设施。”
天气模式变化与持续的城市人口和社会经济增长的复合效应也可能加速地面下沉的速度。曾经稳定的城市地区可能会转变为洪水、基础设施故障和长期土地退化的脆弱区域。
根据这项研究的数据，研究团队建议城市将地面沉降监测纳入城市规划政策，以防止风险加剧。他们还建议采取有针对性的策略，包括管理地下水以减少过度抽取和进行长期监测，以促进早期行动。
“有一个令人鼓舞的消息：沉降是一个可以解决的问题，”Shirzaei说。“其中很大一部分是由人类活动造成的，特别是地下水的过度使用。通过更好的监测、更明智的城市发展以及解决用水和基础设施韧性的政策，我们可以减缓甚至阻止沉降——并为子孙后代保护我们的城市。”
