海平面上升、地面沉降：沿海地区面临双重威胁
Rémi Thiéblemont
法国地质调查局（BRGM）气候学与沿海风险研究员、工程师
Mélanie Becker
法国拉罗歇尔大学地球物理学研究员、法国国家科学研究中心（CNRS）研究主任、海平面上升问题研究专家
全球气候变暖引发了南北极冰川融化，海平面逐渐上升。沿海地区不仅面临着海平面上升的威胁，同时发生的地面沉降也在加剧海平面的相对上升。面对气候变化，极端事件的发生愈发频繁，相对海平面的上升也会为沿海城镇带来更多负面影响。什么原因导致了土地沉降？土地沉降又会造成哪些后果？
全球所有沿海居民中，面临海平面上升和地面沉降威胁的占11%。
研究人员列举了地面沉降的多种原因，包括上一次大冰川沉降导致的沉积物堆积，以及地震造成的板块活动。
不可否认，人类活动在这一现象中扮演着重要角色。
科学家警告称，沿海居民将面临粮食安全无法保障、洪水频繁爆发和饮用水短缺等威胁。
2020年，全球近11%的人口生活在海拔不到10米的沿海地区[1]。到2050年，这一数字将从近9亿上升到10亿以上。沿海居民的未来尤为黯淡。诚然，全球变暖导致的海平面上升会直接影响沿海地区，进而为人们的生活带去风险。但是，部分人类活动也在加剧沿海地区的地面沉降，其影响程度甚至超过气候变化。
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土地沉降:对海岸的威胁
据估计，2006-2018年间，全球海平面在以每年3.7毫米的速度不断上升[2]。法国地质调查局（BRGM）气候学与沿海风险研究员Rémi Thieblemont解释道：“气温上升带来的海洋的热膨胀，以及冰川和冰盖的融化是导致海平面上升的主要因素。”然而，区域层面的相对海平面上升似乎更为严重。相对海平面，是指海平面相对于当地陆地参照物的高度。根据一个研究小组在《自然气候变化》（Nature Climate Change）期刊[3]上发表的研究显示，从全球范围来看，1993-2015年间，相对于所有海岸的海平面上升幅度为每年2.6毫米。但是，如果只计算人口密度较高的海岸线，得出的结果却会高出4倍，这也从侧面说明，人类活动的影响不可小觑。原因何在？答案是沿海地区的土地沉降。
图片来源：PI France
土地沉降影响深远：《自然通讯》（Nature Communications）[4]期刊上的一篇文章指出：“在某些地区，沉降的影响可能是海平面上升的10倍。”学者估计，在美国东海岸几乎所有地方，沉降每年可高达6毫米，等同于海平面上升的影响。另一个研究小组对全球99个沿海城市进行了评估[5]，发现在三分之一的城市中，居民区每年至少下沉10毫米。在天津、三宝垄和雅加达等城市，这一数字可以升至每年30毫米以上！伊斯坦布尔、拉各斯、台北、孟买、奥克兰、坦帕湾、马尼拉、卡拉奇等文化和经济名城也难逃这一命运。全球受影响最严重的，则当属沿海平原和三角洲地区[6]。
02
原因:人类活动和自然现象
沉降背后有何原因？这一现象较为复杂，各大区域不仅表现形式不同，且时间的推移也会增加诸多变量[7]。不过科学家一致认为，自然演变是导致沉降的主要原因。法国拉罗歇尔大学、法国国家科学研究中心（CNRS）地球物理学研究员Mélanie Becker解释道：“这些过程都有据可查，尤其是1.2万年前发生的最后一次大冰川沉降，影响波及全球。”当时，被河流卷走的颗粒形成了大量的沉积物，在前冰川河谷的上游形成堆积。“在大三角洲区域，堆积的沉积物仍在以每年几毫米的速度造成地表下沉。”与之相反，古代巨大冰盖的融化也会导致地球隆起，就像从床垫上卸下重物会导致床垫反弹一样。Becker称：“这种现象在北美和欧洲尤为明显：陆地水平面的上升幅度可达每年10毫米，部分抵消海平面的上升。在隆起的陆地边缘，其他地区正呈弥补性下沉，其中以美国东海岸最为显著——那里的海平面上升幅度约为每年几毫米。当然，其他自然过程也扮演着一定的角色，如地震造成的板块活动，这可能会引起多达几十厘米的垂直位移。”
这些自然现象从一定程度上解释了沿海城镇受沉降影响尤为严重的原因，毕竟许多沿海城镇都位于三角洲或地震活跃地区。不过，人类活动也起着重要作用。在纽约，由于冰川作用，城市平均每年会下沉1-2毫米，而某些地区的下沉速度则至少是该速度的两倍[8]。在布鲁克林和皇后区，建筑物的重量是沉降背后的原因之一：在2023年5月发表的研究报告中，作者称由此导致的沉降可能会持续一百年。
危害程度更高的人为因素是地下水和碳氢化合物的抽取。在加利福尼亚长滩地区，20世纪40年代便开始的石油和天然气开采导致了地面多达8.8米的沉降[9]。在北京，地下水抽取使得2009年出现了137毫米/年的沉降峰值。雅加达也深受地下水抽取的影响：作为首都，雅加达的沉降率高达280毫米/年。世界范围内，近60%的沉降都由地下水抽取所致，而人类活动造成的沉降则共计占77% [10]。在一项关于沿海地区的国际研究报告中，作者写道：“沿海地区的人类活动会加速地面沉降，其速度要比海平面的绝对上升速度快100倍。”
“其中一个挑战是能够对未来做出预测”
这一现象有何后果？沉降的存在会加速相对海平面的上升。IPCC[11]的最新报告显示，其他副作用还包括湿地盐碱化、生态系统改变、侵蚀加速和洪水破坏。Becker指出：“面对气候变化，极端事件的发生愈发频繁，相对海平面的上升也会为沿海城镇带来更多负面影响。”孟加拉国等亚洲主要三角洲国家的影响已初步显露。在美国，如果只考虑海平面上升，到2050年，沿海地区发生洪水的频率将增加一倍。但科学家估计，如果将陆地沉降纳入考量，区域层面将受到粮食安全、水质和基础设施等问题的直接冲击，“尤其是人口众多的大三角洲地区”。另一个后果是美国东海岸等地长期洪灾的频率增加[12]。Thieblemont解释：“这些长期洪水由潮汐和海平面的季节性变化所致，会带来严重的经济后果。”
当前，科学界正在试图更好地描述这一现象。在Thieblemont看来，“预测未来很难”，但延缓这一进程并非不无可能。在雅加达和上海，地下水抽取量的减少大大减缓了沉降速度。Becker称：“沿海城市的沉降现象众所周知，但很少有气候适应战略专门应对这一问题。对此，我们必须采取行动。”
作者
Anaïs Marechal
编辑
Meister Xia
1. Glavovic, B.C., R. Dawson, W. Chow, M. Garschagen, M. Haasnoot, C. Singh, and A. Thomas, 2022: Cross-Chapter Paper 2: Cities and Settlements by the Sea. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, pp. 2163–2194, doi:10.1017/9781009325844.019.
2. Fox-Kemper, B., H.T. Hewitt, C. Xiao, G. Aðalgeirsdóttir, S.S. Drijfhout, T.L. Edwards, N.R. Golledge, M. Hemer, R.E. Kopp, G. Krinner, A. Mix, D. Notz, S. Nowicki, I.S. Nurhati, L. Ruiz, J.-B. Sallée, A.B.A. Slangen, and Y. Yu, 2021: Ocean, Cryosphere and Sea Level Change. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1211–1362, doi: 10.1017/9781009157896.011.
3. https://doi.org/10.1038/s41558-021–00993-z
4. https://doi.org/10.1038/s41467-023–37853-7
5. https://doi.org/10.1029/2022GL098477
6. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146193
7. https://doi.org/10.1038/ s43017-020–00115-x
8. https://doi.org/10.1029/2022EF003465
9. https://doi.org/10.3390/w15061094
10. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146193
11. Cooley, S., D. Schoeman, L. Bopp, P. Boyd, S. Donner, D.Y. Ghebrehiwet, S.-I. Ito, W. Kiessling, P. Martinetto, E. Ojea, M.-F. Racault, B. Rost, and M. Skern-Mauritzen, 2022: Oceans and Coastal Ecosystems and Their Services. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, pp. 379–550, doi:10.1017/9781009325844.005.
12. https://doi.org/10.1038/s41598-017–11544-y
