大約110萬棟建築的重量，正讓紐約慢慢下沉。

截至2020年，紐約市擁有880萬人口，是目前美國人口最稠密的城市。為了容納如此多人，住宅與商業建築正逐年增加。5月8日，一項發表於《地球的未來》（Earth’s Future）的新研究表明，100多萬座建築的重量正使這片土地下沉，並導致相對海平面上升，從而加劇當地的洪澇風險。

哥倫比亞大學的地球物理學家傑克·奧斯特曼（Jacky Austermann，未參與這項研究）表示：「大多數人認為，是冰的融化導致全球海平面上升。但當我們討論某一特定地點時，這只是這裡相對海平面上升的一部分原因。」她表示，各種因素造成的陸地下沉，是另一個需要考慮的重要因素。奧斯特曼補充道：「如果你站在海岸線上，無論是陸地沉降還是海平面上升，都會導致洪澇災害。」

模擬城市的重量

在這項新研究中，科學家試圖了解城市本身的重量是如何導致相對海平面上升的，而紐約市恰好擁有很多值得研究的地方。「我們輸入了這座城市所有建築的重量，」該項研究的主要作者、美國地質調查局的地球物理學家湯姆·帕森斯（Tom Parsons）說道，「例如曼哈頓下城，我們就像在這裡建造了一座山脈，所有建築的重量都在將土地往下壓。」

研究人員的第一步是分析城市的重量，這意味著他們要統計紐約市所有的建築——5個行政區的全部1 084 954棟建築。帕森斯和同事在網格上繪製了這座城市的地圖，然後查閱了包括城市中每棟建築的占地面積和總高度的資料庫。根據建築規範，研究者估計了每個網格正方形的重量，並估算出紐約市所有建築的總重量約為7640億千克。帕森斯說：「這個重量不完全準確，但它讓我們大致了解了建築物的密集程度。」（為了簡化計算，研究團隊沒有考慮地表其他交通基礎設施的重量。）

接下來，研究人員繪製了紐約市的地質圖。在曼哈頓中城等地區，地表以下較淺位置就是基岩，能被壓縮的鬆散沉積物較少，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，這裡依靠人工填土擴大了面積。但人工填土由多種材料組成，不像基岩那樣緻密和穩固，很容易受到上方壓力的影響。在其他地區，地質情況介於兩者之間。

研究人員將建築分布和地質情況輸入模型，以預測不同地質環境對上覆壓力的反應，從而發現由於城市自身重量下沉格外嚴重的地區。

在模型結果的基礎上，研究者還對比了衛星數據，以了解過去十年中整個城市實際下沉了多少。研究者發現，紐約在過去十年間，平均每年下沉1~2毫米，並且城市重量正是城市整體沉降的主要原因。尤其是建築重量集中在鬆散沉積物之上的地區，沉降尤其嚴重。

不明確的未來

儘管影響城市沉降的因素很多，這項研究並不能一錘定音，但這一發現是了解全球各地如何應對相對海平面上升的第一步。奧斯特曼說：「正如（研究者）強調的那樣……數據和模型之間的比較很複雜，我們有很多事情不了解。」他補充說，這項研究基本上是根據城市重量對沉降進行的粗略估計，而不是精確計算。

這項研究的另一個局限在於，科學家們無法模擬這座城市400年來的發展，以充分捕捉和預測其重量以及任何相關的沉降在未來幾年的發展情況。美國航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室（JPL）的物理學家凱思琳·瓊斯（Cathleen Jones，未參與這項研究）說：「他們根據所有建築的初始荷載對整體沉降進行建模，就好像它們以某種方式同時建造，神奇地同時出現在未壓縮的土壤或岩石上。顯然，這些建築是在不同的時間建造的，所以模型的這一部分與實際不符，」她補充說，這只是她自己的觀點，不代表NASA或JPL。不過，瓊斯也指出，該團隊的長期沉降估計更接近現實情況，並且與衛星觀測結果相匹配。

雖然這項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。根據計算，曼哈頓正在以每年2.1毫米的速度下沉，一些地區甚至達到了每年4.5毫米。

目前，大約40%的人生活在距海岸線100千米的範圍內，預計到2050年，近70%的人將生活在城市中。有研究發現，在48個人口稠密的沿海城市中，44個的下沉速度超過了海平面上升的速度。這樣的數字意味著，那些易受到海平面上升影響的城市，可能同時也在受到自身建築重量的威脅。儘管紐約市的大部分地區基岩足夠穩定，但其他城市的處境更加危險。帕森斯說：「世界上大多數沿海城市都在迅速擴張。考慮到人口分布的變化，這可能是一個越來越令人擔憂的問題。」

撰文：梅根·巴特爾（Meghan Bartels） 翻譯：曾欣欣 編輯：二七

原文連結：

https://www.scientificamerican.com/article/new-york-city-is-sinking-under-its-own-weight/

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https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EF003465