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纽约正在下沉

纽约正在下沉

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根据科学家的计算,曼哈顿正在以每年2.1毫米的速度下沉。并且预计到2100年,纽约市会下沉50厘米。

美国地质调查局的地质学家汤姆·帕森斯和罗德岛大学的同事在《地球的未来》杂志上,发布了一篇名为《纽约的重量:可能是下沉的原因》(The Weight of New York City: Possible Contributions to Subsidence From Anthropogenic Sources)的研究文章,引起广泛关注。
研究指出:因人为因素造成的沉降,再加上海平面上升、风暴强度增加等,使这座城市遭遇洪灾的危险正不断加剧。
2021年,飓风艾达的余波略过纽约,中央公园在短短一小时内破纪录的8厘米降雨,五个区陷入停顿状态,水涌入地铁站,所有服务都被取消,至少13人死亡|CNN

研究者根据所在区域不同的地质和土壤条件设定地球物理参数,通过有限元模型估算出:
分布在纽约市778.2平方公里内有100万座建筑,重量约超过7600亿公斤,相当于1.4亿头巨象。
这会造成地面持续每年1-2mm的下沉,包括曼哈顿下城、布鲁克林、皇后区和长岛的部分地区……
纽约150米以上大楼的数量一共有295栋,排名世界第二(第一名是中国香港330栋)。
111 West 57th矗立在曼哈顿城中央公园的中轴线上,这是西半球第二高的住宅建筑,类似的建筑纽约市有150多座|摄影:David Sundberg/Esto
世界贸易中心一号大楼(One world Trade Center),541.3米,美国最高建筑,也是西半球最高建筑|Wikipedia
中央公园壹号(Central Park Tower),472米,全玻璃摩天大楼|Wikipedia
帝国大厦(Empire State Building),443.2米,1931-1972全球最高建筑保持者|Wikipedia


筑物落成后不久因自身重量压迫会导致“初级沉降”现象,这是正常的。设计施工阶段就会考虑到建筑沉降问题,并且会进行一些预处理,通常都在可接受范围内。

在“初级沉降”后会出现时间和范围也不确定的“次级沉降”,这往往与不同的土壤类型有关。
研究表明,建在坚硬岩石上的建筑,除非基岩开裂,一般不会有太大幅度沉降。但建在沿海地区人工填料物上的建筑“次级沉降”明显;软土层上的沉降速度也远超平均值。
比如,最知名的比萨塔。因为建在软土层上,并且地基沉降不均匀才发生了倾斜。在建成后的几百年内,它一点点挤压着地基土,变得越来越斜。
纽约地下的情况比比萨塔更复杂——
它在一片冰川沉积物中,其中又包含几个不同的单元,包括黏土、砂土和湖泊沉积物、海岸沉积物以及露出地表的基岩等等,此外在海岸线附近还有大量人工填料区域(人造陆地)。
这些材料都是可压缩的。
卫星数据显示的纽约市沉降速率(左上),模型模拟的纽约市沉降速率结果(右上)与纽约市不同区域的地质环境(下)| The Weight of New York City

纽约市人口高达860万,位列世界人口密度前十城市。“随着人口增长,人们对水有需求,所以不得不从含水层取水,”佛罗里达大学地球物理学家Shimon Wdowinski说,“但地表的反应就是下沉。”
据美国地质局调查,地下水提供了约30%左右的全美地表水流。
2016年美国加州陷入了长期极端干旱的阶段,由于降雨和降雪太少,圣华金河谷部分地区的农民的地表水供应量减少到正常水平的40%。地下水的使用量甚至更高,即使在潮湿的年份,地下水也占总用水量的40%左右。
某些地下含水层中的岩石和沉积物就像海绵一样,布满了充满水的孔隙。如果水被除去,孔隙会在泥土的重量下挤压或收缩。这就是为什么抽取地下水会导致地面下沉。
此外,排干湿地以获得农田可能也会导致沉降。当湿地干涸时,空气中的氧气渗入土壤,依赖氧气生存的微生物也随之进入,并将其视为温床,啃噬泥土。导致土壤收缩,最终下沉。
岩石孔隙也可能充满碳氢化合物,如石油或天然气。Wdowinski补充说,开采这些资源也会引起地面下沉。
目前纽约的解决方案就是将水重新注入地下以恢复土壤。
耗资14.5亿的城墙和闸门系统旨在保护纽约免受海平面上升影响|摄影:ED JONES/AFP

帕森斯的合著团队研究了全球99个城市,不仅仅是沿海城市,还有内陆城市,其中大多数都有不同程度的下沉问题。
从上海到雅加达再到开罗,这些建立在土壤天然松软的重型城市都出现不同程度的下沉。
雅加达是全球下沉速度最快的城市之一,在过去的十年中,雅加达北部已经下降了2.5米,并且在某些地区以每年25厘米的速度加剧。
菲律宾马尼拉的部分地区每年下沉约1.5厘米。
意大利威尼斯在过去的一个世纪中下沉了大约23厘米,下沉速度在每年2毫米左右。
帕森斯说:“纽约只是一个缩影,如果我们要创造一个更好的未来,也许,我们需要重新构思我们与地球的关系。”

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