摘要:在美国的28个最大城市中,地面正在转移 - 字面上。一项使用毫米精确卫星数据的新研究表明,几乎所有这些城市都在下沉,某些地区每年最多下降了两英寸。这不仅是有风险的沿海城市;达拉斯,丹佛和芝加哥等内陆都市也受到影响。在许多情况下,罪魁祸首是大量的地下水提取,它压缩地下沉积物并导致表面下降。有些城市甚至在某些地方进行了不均匀的扭曲 - 在某些地方...
对28个人口最多的美国城市的一项新研究发现,所有这些都陷入了一个或多个程度。这些城市不仅包括海岸相对海平面的海岸的城市,而且包括内部的许多城市。此外,使用新的颗粒数据,该研究发现,某些城市在不同的景点中以不同的速度下沉,或者在某些地方下沉并在另一些地方下降,可能会引入可能影响建筑物和其他基础设施的压力。作者说,大规模持续的地下水提取是这些土地运动的最常见原因,尽管其他部队在某些地方正在起作用。
该研究本周发表在《期刊》上自然城市。
哥伦比亚气候学院Lamont-Doherty Earth天文台的博士后研究员Leonard Ohenhen说:“随着城市的不断增长,我们将看到更多的城市扩展到潜伏地区。” “随着时间的流逝,这种沉降会在基础设施上产生压力,这将超过其安全限制。”
雅加达,威尼斯和新奥尔良等迅速沉降的沿海大都市已经引起了主要的关注,最近的多项研究表明,美国东海岸和其他地方的许多地方都在占用。但是,大多数研究都依赖于相对稀疏的数据分布在广泛的区域中来绘制广泛的景象。
在美国所有人口超过600,000的美国城市中,这项新研究使用了最新的卫星数据,将垂直的土地运动绘制为仅28米(约90英尺)广场的网格中的垂直土地移动到毫米。作者发现,在28个城市中的25个城市中,有三分之二或更多的地区正在下沉。总体而言,约有3400万人居住在受影响地区。
最快的城市是休斯顿,其面积的40%以上降落超过5毫米(约1/5英寸),而12%的速度下降了两倍。每年有些局部景点下降了多达5厘米(2英寸)。德克萨斯州沃思堡和达拉斯的另外两个城市不远。在其他地方的一些局部快速链接区域包括纽约拉瓜迪亚机场附近的地区以及拉斯维加斯的部分地区,华盛顿特区和旧金山。
除了测量表面高度的变化外,研究人员还分析了受影响地区的县级地下水提取。将其与土地运动相关,他们确定去除人工使用的地下水是总体下沉的80%的原因。通常,这是由于由细粒沉积物组成的含水层从含水中取出的;除非补充含水层,否则以前被水占据的孔隙最终会崩溃,导致下面的压实,并在地面上下沉。该文件说,在德克萨斯州,该问题通过油气泵送而加剧了问题。
研究人员说,在某些地区,人口增长和用水的持续增长以及气候引起的干旱将来可能会恶化。
在某些地区,自然力量在起作用。特别是,直到大约20,000年前,占领北美内部大部分地区的高耸冰盖的重量使沿着其边缘的土地向上凸起,就像一个人从气球的一部分挤压到另一部分时。即使在今天,冰就消失了,其中一些凸起仍以每年1至3毫米的速度下降。受影响的城市包括纽约,印第安纳波利斯,纳什维尔,费城,丹佛,芝加哥和波特兰。
即使是建筑物的巨大重量也可能会造成损失。一项2023年的一项研究发现,纽约超过100万个建筑物在地球上迫在眉睫,以至于它们可能为该市持续的沉降做出贡献。最近的一项独立研究发现,迈阿密地区的某些建筑物因附近的新建筑物的建造而导致地下造成的破坏部分下降了。
这项新研究发现,八个城市(纽约,芝加哥,洛杉矶,凤凰城,休斯顿,费城,圣安东尼奥和达拉斯)占居住在沉没土地上的60%以上。值得注意的是,自2000年以来,这八个城市已经发生了90多个重大洪水,可能部分是由于降低地形而驱动的。
另一个关键发现:一些城市正在看到差异运动,毗邻的地方以不同的速度下沉,甚至在其他地区上升时下沉。向上的运动可能是由河流或其他水源附近的含水层快速充电引起的。 (在某些地区的提升实际上是弥补三个城市的整体下沉范围:佛罗里达州杰克逊维尔;田纳西州孟菲斯和加利福尼亚州圣何塞)。
差异运动是一个问题,因为正如作者指出的那样,如果整个城市地区以相同的速度向上或均匀地向上移动,则可以最大程度地减少对建筑基础和其他基础设施的压力的危险。但是,如果结构受到一系列不均匀的垂直运动,它们可能会遇到危险的倾斜。
作者写道:“与洪水相关的沉降危害不同,只有当高沉降率降低到临界阈值以下的土地高度时,风险才会显现出来,即使是在土地运动的较小变化的情况下,与沉降诱发的基础设施损害也会发生。”
研究发现,在28个城市中,只有约1%的土地面积位于差异运动可能影响建筑物,道路,铁路线和其他结构的区域内。但是,这些地区往往位于最密集的城市核心中,目前包含约29,000座建筑物。在这方面,最危险的城市是圣安东尼奥,研究人员说,四分之一的建筑物中有1个受到高风险;奥斯汀(71分之一);沃思堡(143分之一)和孟菲斯(167分之一)。
这些领域的各个结构的结果尚不清楚。 Ohenhen说,这可能需要进行更精细的研究。对1989年至2000年之间225座建筑物的早期研究发现,只有2%直接归因于沉降。然而,这项新研究说,30%背后的因素被指定为未知,这表明沉降可能发挥了更大的作用。
本文得出结论,城市应使用这些新信息专注于解决方案。他们说,在许多地方,洪水泛滥可以通过筹集土地,增强的排水系统和绿色基础设施(例如人造湿地)来吸收洪水,以吸收洪水。容易受到倾斜危害的城市可以集中于改造现有结构,将土地动作整合到建筑物法规中,并限制最大威胁区域的新建筑物。
Ohenhen说:“与仅仅说这是一个问题,我们可以回答,解决,减轻,适应。” “我们必须转向解决方案。”
这项研究由弗吉尼亚理工大学,荷兰应用科学研究组织的研究人员合着,加利福尼亚大学伯克利分校,得克萨斯州农工大学,科罗拉多大学博尔德大学,布朗大学和联合国大学。