海平面在大城市上升得最快——原因何在

A street vendor pushes his cart through the water in an area affected by floods following heavy rains in Jakarta, Indonesia, February 20, 2021. REUTERS/Ajeng Dinar Ulfiana TPX IMAGES OF THE DAY - RC27WL9PY0L8
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  • 沿海地区的陆地正在下沉——也就是发生地面沉降——速度甚至快于海平面上升。

  • 发生地面沉降的城市沿海地带居住着超过1.5亿人,约占全球沿海居民的20%。

  • 两位专家撰文指出,为保障未来安全,发生地面沉降的城市需要解决方案。

众所周知,气候变化导致的海平面上升是一项重大威胁。鲜为人知的是陆地下沉带来的威胁。在许多人口最密集的沿海地区,陆地下沉速度甚至快于海平面上升。

例如,东京部分地区在20世纪下沉了4米;据报告,上海、曼谷和新奥尔良的下沉幅度也达到或超过2米。这一过程称为地面沉降。河流三角洲自然会缓慢沉降,而抽取地下水、石油或天然气会使土壤固结、地表高程降低,从而加剧沉降。

地面沉降会导致相对海平面上升(海平面上升加上陆地下沉)。它会使农田盐碱化、损坏建筑物、引发大范围洪水,甚至导致整片沿海地区消失。

在低洼沿海地区,地面沉降可能引发洪灾,其威胁远甚于海平面上升;然而,科学家直到最近才开始认识到这一威胁对沿海城市的全球性影响。

事实上,平均而言,沿海地区的相对海平面每年上升不到3毫米,而沿海居民平均面临的上升幅度约为每年8至10毫米。这是因为许多人生活在三角洲,尤其是正在沉降的三角洲城市。以上是我们一项新研究的关键发现:我们分析了全球各地城市的下沉速度,并将其与全球地面沉降数据进行比较,其中也包括人口密度较低的海岸线。

按人口加权后,相对海平面上升最严重的地区是东南亚,其次是南亚和东亚,以及地中海南部。Image: Nicholls 等,CC BY-SA

我们的发现表明,人们往往选择居住在河流三角洲、洪泛平原及其他原本就容易发生沉降的地区,而此举会进一步加剧地面沉降。尤其是,发生地面沉降的城市沿海地带居住着超过1.5亿人——约占全球沿海居民的20%。这意味着相对海平面上升造成的影响会比科学家最初预想的来得更突然、更严重。

以下是受影响最严重的一些城市:

雅加达

印度尼西亚首都雅加达有1000万人口,建在毗邻海洋的低洼地带。抽取地下水导致该市在1947年至2010年间下沉超过3米,如今该市大部分地区仍以每年10厘米或更快的速度下沉。

地面沉降并非均匀发生,因此风险也不均衡,给城市规划带来困难。如今,建筑物遭受水淹,基础设施出现裂缝并被弃用。

雅加达修建了更高的海堤,以应对地面沉降。但由于抽取地下水仍在继续,这种临时修补政策只能维持一段时间,同样的问题终将再次出现。而且,该市必须继续抽水,因为地下水被用于饮用。人们取用赖以生存的水,最终却因此面临被洪水淹没的风险。

对抗地面沉降的努力正逐渐落于下风。2019年,政府提议将首都迁至婆罗洲岛上一座专门建设的新城,距离雅加达超过1000公里;地面沉降是迁都的诸多原因之一。

上海

过去几十年间,上海迅速发展,如今人口达2600万,也是一个正在下沉的城市。该市地面沉降速率最高约为每年2.5厘米。同样,这主要是地下水位下降所致;在上海,修建摩天大楼、地铁线路和道路时进行的排水是原因之一(例如,建于20世纪90年代的地铁1号线曾导致地面迅速沉降)。

如果不增建防护设施,到2100年,按目前的地面沉降和海平面上升速度,风暴潮可能淹没该市约15%的区域。

新奥尔良

数百年来,新奥尔良的堤坝和排水沟有效地排干了城市的水分,也使其地面下沉,导致约半个城市低于海平面。

新奥尔良大部分地区低于海平面(红色区域),依靠海堤保持干燥。Image: 新奥尔良数据中心,CC BY-SA

2005年,卡特里娜飓风冲破堤坝时,这座城市毫无招架之力。飓风造成至少400亿美元(290亿英镑)的损失,非裔美国人社区尤其深受其害。路易斯安那州全州有超过1570人丧生。

如果这座城市没有发生地面沉降,损失本可大幅减少,生命也本可获救。几十年甚至更早以前作出的决策,铺就了如今灾难的道路,也将影响我们未来所见的灾难。

没有简单的解决方案

那么可以采取哪些措施?修建海堤或堤坝是一项可以立即实施的解决方案。这当然能阻挡海水,但要记住,海堤也在下沉,因此必须建得格外高大,才能长期发挥作用。在城市地区,工程师无法轻易抬高地面:随着建筑物和基础设施更新,这可能需要数十年。没有简单的解决方案,大规模城市地面沉降基本不可逆转。

一些城市找到了“解决方案”。例如,得益于更严格的抽水规定,东京从约1960年起成功遏止了地面沉降;但该市部分地区低于海平面,必须依靠堤坝和水泵才能适宜居住,因此无法消除整体风险。印度尼西亚大胆提出迁都,或许是最终解决方案。

城市化加剧,尤其是在三角洲地区,加上淡水需求不断增长,意味着地面沉降在未来几十年仍将是紧迫问题。应对地面沉降与应对气候变化导致的海平面上升相辅相成,两者都必须处理。海平面上升与陆地下沉叠加,将使沿海城市日益面临风险。

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