所有最大型的美国城市都在下沉

这项研究于本周发表在期刊《自然-城市》（Nature Cities）上。

主要作者伦纳德·奥亨亨表示：“随着城市持续扩张，我们将看到更多城市向沉降区域扩展。”他是哥伦比亚大学气候学院拉蒙特-多尔蒂地球观测站的博士后研究员。“随着时间的推移，这种沉降会对基础设施产生压力，使其超过安全极限。”

雅加达、威尼斯和新奥尔良等快速沉降的沿海大都市已引起广泛关注，近期多项研究表明美国东海岸及其他地区的许多地方也在沉降。但大多数研究依赖覆盖广阔区域的相对稀疏数据来描绘总体概况。

这项新研究以所有人口超过60万的美国城市为对象，利用最新卫星数据绘制了垂直陆地运动图，精度达毫米级，网格尺寸仅为28米（约90英尺）见方。作者发现，在28个城市中，有25个城市的三分之二或更多区域正在下沉。总体而言，约3400万人生活在受影响的区域。

沉降最快的城市是休斯顿，其超过40%的区域每年沉降超过5毫米（约1/5英寸），12%的区域以该速率的两倍下沉。一些局部地区的年沉降量甚至高达5厘米（2英寸）。得克萨斯州的另外两个城市沃斯堡和达拉斯紧随其后。其他地区的局部快速沉降带包括纽约拉瓜迪亚机场周边区域，以及拉斯维加斯、华盛顿特区和旧金山的部分区域。

除测量地表高程变化外，研究人员还分析了受影响区域的县级地下水抽取量。通过将其与陆地运动相关联，他们确定人类用水导致的地下水抽取是造成80%总体沉降的原因。通常情况下，当水从由细粒沉积物构成的含水层中被抽取时会发生沉降；除非含水层得到补给，否则原先被水占据的孔隙空间最终可能塌陷，导致下方地层压实，地表随之沉降。论文指出，在得克萨斯州，石油和天然气的抽取加剧了这一问题。

研究人员表示，持续的人口增长和用水需求，加之某些地区气候引发的干旱，未来可能会加剧沉降。

部分地区的沉降受自然力量影响。特别是在约20,000年前覆盖北美大部分内陆的巨型冰盖，其重量使冰盖边缘的陆地向上隆起，类似于挤压气球使空气从一部分流向另一部分的效果。即使在冰盖早已消失的今天，其中一些隆起区域仍在以每年1至3毫米的速率沉降。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。

甚至建筑物的纯粹重量也可能产生影响。2023年的一项研究发现，纽约超过100万座建筑对地面的巨大压力可能加剧了该市持续沉降的趋势。另一项近期独立研究表明，迈阿密地区部分建筑的下沉部分归因于附近新建建筑施工导致的地下扰动。

新研究发现，八个城市（纽约、芝加哥、洛杉矶、菲尼克斯、休斯顿、费城、圣安东尼奥和达拉斯）占据了生活在沉降土地上总人口的60%以上。值得注意的是，自2000年以来，这八个城市已遭遇90多次重大洪水事件，部分原因可能是地形降低所致。

另一关键发现：部分城市出现差异运动，相邻区域以不同速率沉降，甚至出现局部沉降与抬升并存的现象；抬升可能由河流或其他水源附近的含水层快速补给引起。（在三个城市——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——特定区域的抬升实际上已超过整体沉降幅度。）

差异运动会带来问题，因为作者指出：若整个城区以相同速率均匀升降，可最大限度降低建筑地基及其他基础设施的应力风险。但若结构物受到不均匀垂直运动影响，则可能发生危险的倾斜。

作者写道：“与洪水相关的沉降风险（仅当高速率沉降使陆地高程降至临界阈值以下时才显现）不同，即使陆地运动发生微小变化，沉降诱发的基础设施损害也可能发生。”

研究发现，28个城市中仅约1%的土地位于差异运动可能影响建筑物、道路、铁路线及其他结构的区域。然而，这些区域往往位于最密集的城市核心区，目前包含约29,000栋建筑。这方面风险最高的城市是圣安东尼奥（研究人员称每45栋建筑中有1栋面临高风险）、奥斯汀（1/71）、沃斯堡（1/143）和孟菲斯（1/167）。

奥亨亨表示，这些区域单个建筑的具体影响尚不明确，可能需要更精细尺度的研究。先前针对1989至2000年间225起美国建筑倒塌事件的研究发现，仅2%直接归因于沉降。但新研究指出，30%案例的成因被归类为未知，表明沉降可能发挥了更大作用。

论文总结道，城市应利用这些新信息聚焦解决方案。他们认为，许多地区可通过填土抬高地面、增强排水系统以及人工湿地等吸收洪水的绿色基础设施来缓解洪水风险。易受倾斜危害的城市可着力于现有建筑改造、将陆地运动纳入建筑规范，并限制在最高风险区域新建建筑。

奥亨亨表示：“我们不应只强调问题，而应响应、应对、缓解和适应。”“我们必须转向解决方案。”

该研究的共同作者来自弗吉尼亚理工大学、荷兰应用科学研究组织、加州大学伯克利分校、得克萨斯农工大学、科罗拉多大学博尔德分校、布朗大学和联合国大学。