地面下沉、海平面上升,对抗双重挑战可以做什么?

  我们对饮用水的渴求在世界许多地区都引起了严重的地面下陷,使这些地方面临被洪水淹没的危险,但有些社区正试图解决这个问题。

  我们对饮用水的渴求在世界许多地区都引起了严重的地面下陷,使这些地方面临被洪水淹没的危险,但有些社区正试图解决这个问题。

  从美国迈阿密(Miami)到印尼首都雅加达(Jakarta),世界各地的沿海社区都在与海平面上升的趋势作着斗争。但在有些地方,另一个现象正加剧这种影响,即地面下陷。举例来说,雅加达每年下陷幅度高达17厘米。美国地质调查局(USGS)地面沉降专家米歇尔·斯尼德(Michelle Sneed)说:“这是个严重问题,特别是在海平面正在上升的时候。它们增加了洪水和海平面上升的压力。虽然人们可以修建海堤,但这座城市下沉的速度如此之快,以至于在涨潮的时候,水就会倾泻而入。”

  图2:在雅加达被洪水淹没的街道上,一名男子正骑着摩托车前行,这座城市正面临海平面上升和地面下陷的双重挑战

  像雅加达下陷这样的例子,经常被气候变化的怀疑论者所误解,他们认为这种现象只能解释沿海地区洪水泛滥的原因。然而现实是更具挑战性的,海平面上升和地面下沉都同时发生。但是,海平面上升是由海洋变暖和全球冰盖融化所引起的全球性问题,而地面沉降则是个局部问题,只会影响部分社区。

  在沿海地区,不幸受到这两种现象冲击的地方,发生洪水的风险可能更严重。尽管内陆社区不太可能遭受海平面上升的影响,但许多地方,包括墨西哥城(Mexico City)和美国加州的圣华金河谷(San Joaquin Valley),正在努力应对陆地下沉带来的挑战。

  但也有好消息。尽管大多数科学家都认为,只有通过降低碳排放才能减轻海平面上升的影响,但这需要全球达成共识,而社区可以控制自己的土地下沉情况。荷兰乌得勒支大学地质学家、沉陷研究员吉勒斯·厄肯斯(Gilles Erkens)说:“如果因为海平面上升而导致洪水频发,那么就必须全世界共同应对。从某种意义上说,这让我们更容易解决地面沉降问题,因为你只需要关注本地。”

  包括上海和东京在内的许多城市已经解决了这个问题。其他社区,如弗吉尼亚东部的Hampton Roads地区,现在也有了自己的创意解决方案。如果你惊讶地发现下沉是个局部的(或可解决的)问题,你可能会想到垂直的陆地运动,即全球均衡调整(GIA)。它是大约12000年前最后一个冰河时代的遗留物,主要北半球陆地反弹,因为它此前释放了数十亿吨重的冰。虽然在现在融化的冰下区域正在上升,但边缘的区域却在下降。

  想象用你的手指戳一个气球。你会创造一个缩进,指尖上周围则会凸起。当你松开手指的时候(就像冰雪融化),当凸起消失的时候,缩进则会反弹回来。在北美大陆上,加拿大和阿拉斯加是受缩进影响最大的地方,而大西洋中部受凸起影响最大。将几秒钟的试验延长到数千年的时间,你就会明白类似于地球现在发生的事情。但正如你所预料,GIA是个相对缓慢的过程,不应该与影响许多社区的更严重下沉现象相混淆。

  图3:当沉陷现象非常剧烈的时候,并不是由于全球均衡调整影响所致

  美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的菲利普·汉塞尔(Philippe Hensel)说:“如果某个局部地区出现土地显著下沉现象,这并不是全球均衡调整所致。哪怕在最大程度上,全球均衡调整作用都是相当小的。”汉塞尔表示,在阿拉斯加和加拿大这样的地方,受GIA影响而增加的高度为每年近10毫米。但由于GIA影响导致的沉降,这些区域每年下降最多1毫米或2毫米。

  对于世界上大多数社区来说,严重下沉的原因完全是人为的,即过度抽取地下水。帕多瓦大学研究沉陷现象的地质学家西蒙·菲亚斯基(Simone Fiaschi)说:“你从地下开采出来的所有东西都会导致沉陷。你从组成地形的层状结构中移除一些东西,所以地面会开始坍塌。”

  这意味着其他类型的提取,如抽取甲烷气体或石油,也能产生同样的沉陷效果。但地下水是世界上最重要的淡水资源之一,而抽取地下水通常是导致沉陷现象的罪魁祸首。印度是世界上最大的地下水使用者,85%的饮用水来自地下。而在欧洲,75%的人口从地下水中获得饮用水。除了饮用,地下水还有许多其他用途。以美国为例,2010年,农业灌溉每天消耗2.25亿立方米地下水,占被抽取地下水的60%。在不到两年的时间里,这足够填满空的太浩湖(Lake Tahoe),它是加州最大的湖泊。

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