防走失，電梯直達安全島報人劉亞東A
來源：知識分子
作者：李珊珊
大陸大中型城市地面沉降的格局。圖中每個圓圈表示一個城市，圓圈的三部分分别為三個沉降名額：所有沉降區域的面積比例（P3mm），沉降速率快于1厘米/年的區域面積比例（P10mm），以及城市内部所有地區的5分位數沉降速率（V5th）。灰色部分圈出了沉降速率相對較快的五個城市區域。左下圖顯示了三個名額在全國尺度（即所有城市綜合考慮）的統計值。
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城市地表會因種種原因發生向下的運動，稱為地面沉降。這個過程一般比較緩慢，但長期發展可導緻建築物地基損害、牆體開裂、管道破損等，是以城市地面沉降也被稱為是制約城市發展的“慢性病”。
然而，城市地面沉降幾乎是全球各國都逃不開的現象。
在美國的休斯頓，百年來沉降區域超過8000平方公裡，部分區域累積沉降量超過3.5米；在墨西哥城，大片區域的沉降速率達到了驚人的每年40-50厘米；在伊朗，超過90%的國土面積面臨沉降，地面下沉速度高達6厘米/年；2022年，印度尼西亞因首都雅加達的地面沉降過快而決定遷都——在當時，雅加達的部分地區沉降速度幾乎達到了15厘米/年，且據當時的估算，到2025年，擁有千萬人口的雅加達将有接近27%的面積被海水淹沒。
近期國際學術期刊《Science》發表名為《A national-scale assessment of land subsidence in China’s major cities》（《全國範圍内主要城市地面沉降評估》）的研究論文，來自北京大學生态研究中心、城環學院與華南師範大學北鬥研究院等28家機關的研究者利用衛星遙感資料對全國82個大中型城市的地面沉降程度進行了評估。研究發現，這些城市中，年平均沉降速度快于3毫米/年的面積占比為44.7%，其中快于10毫米/年的面積占比為15.8%。
該研究一經發表引發了廣泛的關注。昨天“中國近一半大城市正在下沉”的話題甚至沖上了社交媒體的熱搜榜，真的是這樣嗎？沉降為何發生？我們該如何應對地面沉降？大陸在做哪些努力？
為了回答這些問題，《知識分子》聯系了文章的作者，來進一步解釋這項與華夏大地息息相關的研究。
中國的城市地面沉降
并不比其他國家嚴重
“大陸的地面沉降問題并不比其他國家和地區更嚴重。”文章的作者、北京大學城市與環境學院陶勝利與胡燮研究員告訴《知識分子》。
“就中位數而言，全國82個大中型城市地面沉降速率的中位數為每年約2毫米，與其他國家相比并不算高。例如，《Science》期刊2022年報道，伊朗超過90%的區域在沉降，整體沉降速率高達每年約6厘米；一份最新的《Nature》研究表明，在2007-2020年間，美國沿海地區的32個城市每年的沉降速率中位數值集中在2 ~ 6毫米/年，多數超過3毫米/年。”
“即使考慮全國所有82大中型城市地面沉降速率的極端值（五分位數），我們發現這個速率是每年2.2 厘米。與墨西哥城大片區域每年40-50厘米、伊朗首都德黑蘭每年大約36 厘米等全球較快的沉降速率相比， 2.2厘米/年 依然處于較低水準。”
“事實上，很多報道的标題就是錯誤的：‘近一半中國城市在下沉’，嚴格的講， ‘城市’在下沉的說法是不科學的：幾乎每座城市都有下沉和上升的區域，重要的是面積比例與沉降速率。一座城市部分地區在下沉并不意味着這整座城市都在下沉，也不意味着這座城市所有的居民都暴露在地面沉降的風險之中。我們的研究是嚴格按照每個機關面積上的人口和地面沉降來統計的。”
“在與國際城市對比的同時，還要注意不同國家的經濟發展階段是不同的。地面沉降往往與經濟發展有關。美國一些工業區的嚴重沉降時期集中于上世紀二三十年代（如加州聖何塞市，1912-1933年部分區域累計下沉了1.2米），以及上世紀五六十年代（休斯頓的帕薩迪納市，1943年至1973年間部分區域沉降量達到2.3米）。而在日本東京，上世紀50年代甚至達到過27厘米/年的沉降速度。大陸經濟快速發展，但沉降的速率整體來看并沒有國際曾經的嚴重”。
面對城市地面沉降，
我們如何應對？
如何應對城市地面沉降？首先要清楚城市為什麼會沉降。研究者們在論文中提到：影響沉降的第一個因素是城市所處的自然地質環境。
“舉個例子，如果樓房建立在松軟的土層上，會因自身的重量導緻緩慢的沉降。是以樓房在施工前都要進行詳細的勘探，設計合理的地基深度等” 。
沉降的另一個主要因素是地下水開采，這也是以京津冀為代表的一些中國城市地面沉降的主要原因。文章特别提到，大陸政府采取的很多措施，如南水北調，正在扭轉北方的城市地面沉降。2012年，水利部曾專門印發過全國範圍的針對性檔案《全國地面沉降防治規劃（2011—2020年）》。經由南水北調工程的輸水後，北京、天津多地的地面沉降已經停止甚至開始回升。而上海長期以來執行了嚴格的建築标準，并逐年減少地下水開采、加速地下水回灌。目前上海市中心沉降區已經基本消失，這對于一個建在沖積三角洲上的沿海城市來說相當不易。我們國家的這些政策效果顯而易見。”
在城市地面沉降的研究中，沿海地區的城市往往受到更多的關注。沿海城市通常建在地質松軟的沖積平原上，地質條件本身就容易發生沉降。全球沿海城市通常經濟發達、人口稠密，這也意味着對水資源的需求巨大，往往有地下水超采的風險。然而，沿海城市需要面對的麻煩不僅如此：它們還要面對海平面的上升。
“事實上，城市地面沉降的研究近幾年得到越來越多的關注，一個主要誘因是氣候變化：氣候變化導緻海平面上升，是以較多的研究開始關注沿海城市是否有被淹沒的風險。如果沿海城市同時還在經曆地面沉降，這種風險便增加了。例如2024年3月剛剛發表在《Nature》上的一項題為《Disappearing cities on US coasts》（《消失中的美國沿海城市》）的研究表明，截至2050年，由于地面沉降與海平面上升的雙重影響，美國沿海32個城市大約 1000-1300 平方公裡的土地可能被淹沒， 影響 5-27萬
人口”。
“我們的研究也做了類似的探讨：假設目前的城市沉降速率保持不變，并假設發生了最大可能程度的海平面上升，一百年後，大陸沿海大中型城市最多有26%的地面
的相對海拔會低于同期海平面。注意，相對海拔低于海平面并不一定意味着就會被海水淹沒。文中提到，這是因為我們國家建立了龐大的沿海堤壩系統，并展示了上海的堤壩建設現場作為說
明。事實上，大陸沿海
堤壩的規模在全球都是十分罕見的”。陶勝利與胡燮研究員說。
持續監測沉降是尋找解決方案的開始
這項研究的初衷是響應國家國土監測的需求，明确大陸城市哪裡在沉降，進而采取針對性的措施。在《Science》當期配發的評論文章中，東安格利大學氣候變化與地面沉降專家Robert J. Nicholls評論道：“為了在内陸和沿海地區指導實施預防或減輕其後果的合理措施，準确繪制城市地面沉降圖至關重要……持續監測沉降是一項偉大成就，但這隻是尋找解決方案的開始……”
這種大範圍的地表形變監測得益于衛星遙感技術的發展。本次對中國大中型城市的沉降研究所用的資料來自于歐洲航天局(ESA)的遙感衛星哨兵一号（Sentinel-1），該資料免費向全球研究者開放，本次研究使用來自哨兵一号的2015-2022年間的觀測資料。哨兵一号于2014年發射升空，攜帶C波段合成孔徑雷達
（SAR）天線，SAR傳感器通過發射和接收電磁波的時間差衡量了從傳感器到地面的往返傳播距離，進而測量地表形變。
大陸SAR衛星起步雖晚，但發展迅速。2016年發射的高分三号衛星是大陸首顆民用C波段SAR衛星，随後大陸陸續發射了L波段陸地探測一号、S波段環境減災二号、L波段陸地探測四号等一系列民用SAR衛星, 觀測體系愈發完善。
未來，國産衛星資料将會在大陸乃至全球地面沉降監測中發揮越來越重要的作用。
愈加強大的衛星網絡為我們帶來的是對華夏大地地面形變情況的更準确的認識，而這些地面形變反映的是地面以下的健康狀況，這一切，将是我們尋找解決方案的開始。
文中提到的論文見：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl4366