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城市正在下沉:全球16亿人将受影响,大多数生活在亚洲

科研圈 2021-01-12 来源:科研圈

  地面沉降是由人为或自然原因造成的地面下沉。联合国教科文组织(UNESCO)资助的最新研究显示,到 2040 年,地面沉降可能影响全球 19% 的人口,总计达到 16 亿,其中 86% 生活在亚洲。

  这项研究于 1 月 1 日发表在《科学》(Science)政策论坛(Policy Forum)栏目上。研究发现,有 1596 个主要城市位于潜在的地面沉降区域内,这其中又有 57% 的城市处在洪水多发地区。此外,在全世界洪水风险最高的 20 个主要沿海城市中,有 15 个受到地面沉降威胁。

  全球性危机

  地面沉降是一个缓慢而渐进的过程,可持续数月到数年,导致面积数十到数千平方公里的大片区域下沉,速度为每年数厘米到数十厘米。过去 10 年间,印度尼西亚首都雅加达地表已下沉超出 2.5 米,被认为是世界上沉降速度最快的城市。有专家预测,到 2050 年,雅加达北部的部分地区可能会被海水淹没。印度尼西亚政府已经决定把首都迁至婆罗洲的东加里曼丹省。在欧洲,地面沉降让荷兰约 25% 的国土面积降至海平面以下。在中国,位于主要沉积盆地的城市也受到地面沉降的影响。

  除了位于海边的港口城市,气候干燥的都市以及农田同样处于地表沉降的威胁当中。研究第一作者,来自西班牙地质与矿业研究所(Geological and Mining Institute)的 Gerardo Herrera-García 表示:“在长期干旱的区域中,人口密集的城市以及农业灌溉都需要汲取地下水。而在汲取地下水后,含水层的自然回灌往往无法弥补人们取水的体积。”

  开采地下水会导致地面沉降,而对地下水开采缺乏管控和不断增长的人口数量极有可能进一步催化该现象。在伊朗,过去 50 年间人口翻了不止一倍,而当地仍没有出台针对地下水开采的管制措施。如今伊朗的主要城市下沉速度已经位居全球前列,速度达到每年 25 厘米。

  中国和印度受影响较大

  尽管在整个 20 世纪,地面沉降都是一个比较普遍的问题,但此前这方面研究通常关注局部地区。这项由 UNESCO 资助的跨国研究意图整合过去的研究,提出一个通用模型,以预测受地面沉降威胁的地区。

  研究结果显示,地面沉降是一个全球危机,到 2040 年将有超出 1200 万平方公里的土地将遭受地面沉降的威胁。研究发现在全球 7343 个主要城市中,有 1596 个城市位于地面沉降风险区域中,占比达 22%;这其中又有 57% 同时位于洪水高发区。

  可能发生地面沉降的区域主要集中在人口密集的城市和用水需求较高的农田,以及其周边地区,一些区域与过度开采的含水层系统重叠,如中国的华北平原。实际上,全球受地面沉降威胁人口主要集中在亚洲,占比高达 86%,中国与印度是受影响最严重的两个国家。

  尽管全球受地面沉降威胁地区面积增长大约 7%,但模型预测受威胁人口数量将增长 30%。总共 16 亿人口将受到影响,其中 6.35 亿人口居住在可能被淹没的区域。从 2010 年到 2040 年,受威胁人口涨幅在不同地区存在差异 :菲律宾、伊拉克、印度尼西亚以及荷兰等地,涨幅超过 80%;而在中国、美国、意大利及伊朗等地,涨幅不到 30%。在日本和德国,由于对地下水的妥善管理和人口负增长,受威胁人口数呈下降趋势。

  “我们还来得及”

  Herrera-García 表示,为了满足全球的粮食需求,美国等农业大国正在快速消耗本国的地下水资源。这些国家的地面沉降将进一步对全球带来影响。全球粮食生产转向可持续发展模式或许能够改变现状,但各国的农业生产需要尽快作出转变。

  根据科学家的预测,全球变暖将带来更长的干旱期,这无疑将进一步加剧人们对于地下水开采的需求。与此同时,到下个世纪海平面将上涨 1 米,这意味着更多的港口城市将要遭受与雅加达类似的命运,更多的区域将被海水淹没。

  尽管地面沉降可能带来严重的影响,要解决这个问题可能比应对全球变暖要简单得多。人造卫星以及雷达等技术能够帮助人们快速定位地表沉降的区域,而针对这些区域制定有效的管制措施能够快速解决问题。在上个世纪初期,东京曾经面临着地表沉降的威胁,部分地区出现了超出 4 米的地面下沉。但是通过加强对地下水的管理,当地政府很快地解决了这个问题。

  此前中国也已经关注到这一问题。我国曾出台《全国地面沉降防治规划》(2011—2020 年),要求以长江三角洲地区、华北地区、汾渭盆地为主要目标区,全面推进重点地区地面沉降防治工作,最大限度地减少地面沉降灾害对经济社会造成的损失。

  其他行之有效的解决方案包括寻找替代水源、提升农业用水的使用效率,以及含水层的人工回灌等等。Herrera-García 说:“这些方案是普适的,对不同规模的含水层都有效。方案就摆在我们眼前,我们还有时间采取措施。我认为我们还来得及。”

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