科技圆桌派｜纽约因为100万座建筑造成下沉？地质专家这么说

一篇5月8日发表于《earths future》（《地球未来》）上的研究指出，统计完纽约市五个行政区1084954座建筑物的总重量后，研究人员得出结论，纽约平均每年下沉1至2毫米，一些严重的地区每年下沉约4.5毫米。

摩天大楼“压垮”纽约？

据美国有线电视新闻网CNN报道称，纽约市的海平面上升速度是全球平均速度的两倍，预计到2050年海平面将上升8英寸至30英寸(20-76厘米)之间，而纽约市的下沉情况将加剧危机。什么原因会导致城市下沉，地球物理学家通过什么样的方式监控地面下沉？5月25日，封面新闻记者采访了北京大学地球与空间科学学院助理教授王腾。

(资料图片)

纽约在下沉

纽约在下沉？这一警告由美国地质调查局的地质学家汤姆·帕森斯和罗德岛大学的同事发表在《地球的未来》杂志上。研究者根据所在区域不同的地质和土壤条件设定地球物理参数，通过有限元模型，估算出由于分布在纽约市778.2 平方公里范围内的所有建筑物，重量约为764,000,000,000 公斤，会造成地面持续每年1-2mm的下沉。

“研究中提到的下沉主要是由于城市高层建筑施加的累积质量造成的沉降。你可以想象在一块很大的橡皮泥上不断地放上质量较大的物体，那么橡皮泥表面会被压下去，形成沉降。”王腾解释。

《地球未来》研究人员警告纽约在下沉

他补充说，除了高层建筑累积质量造成的沉降，地下水的开采、填海造陆地区土壤的压实作用、地下矿产的开采等都会造成地面的沉降。

“地面下沉会使海平面相对于陆地表面上升，沿海城市地面发生沉降后造成的后果与气候原因造成的海平面上升一样，都会产生海水的入侵和倒灌，更容易形成严重的洪涝灾害。”

对地表形变的测量 可以精确到毫米/每年

研究人员对纽约下沉的监测用到了InSAR技术。王腾解释说，当SAR影像数据足够多时，可以达到毫米/每年的精度。

“除了通过实地测量外，我们可以通过合成孔径雷达（SAR）卫星获取高分辨率地面形变场。”他介绍，SAR是一种微波遥感传感器，它通过发射电磁波，并记录地面反射回卫星的微波信号形成雷达影像。微波信号的接收不依赖阳光，还可以穿透云层，所以不受光照和气象条件的约束。

自1991年欧空局ERS-1卫星升空以来，SAR影像获取地表形变信息已广泛应用在地表形变监测中。“通过计算不同时间获取的同一地区微波影像中的相位差，及合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术，可以使我们精确获取地表的形变信息。”这就相当于在太空中用微波波长（3-20厘米）长短的尺子对地表形变进行量测。当SAR影像数据足够多时，可以达到毫米/每年的精度。

城市下沉 如何应对

随着人口密度的增加，地下水的开采等，世界上不少大城市都面临下沉的风险。相比建筑物质量造成的沉降，地下水开采来造成地沉降尤其值得关注。“这些年由于南水北调工程的实施和降水的增加，北京通过对地下水开采的控制和回补，原来存在严重地面沉降的区域有了明显的改善，甚至回弹。”

科学监测也是有效途径之一。“我们团队主要通过InSAR技术结合深度学习等人工智能方法对国内地面沉降进行动态监测。我们系统性地获取了山西全省煤矿采空区的年度沉降速率；川西、滇西北等地的缓慢移动滑坡的位置信息；华北平原由于地下水开采造成的地面沉降速率分布等。相关技术能够对可能造成地质灾害的地表形变进行长期监测。”