截至2020年，纽约市拥有880万人口，是美国人口最多的城市。支撑所有这些居民及其工作的建筑物质量真正地累积起来。5月8日发表在《地球的未来》杂志上的新研究表明，城市自身的重量正在向下压迫其所占用的土地，并导致当地海平面上升，从而增加洪水风险。
哥伦比亚大学地球物理学家杰基·奥斯特曼说：“就全球海平面上升的担忧而言，人们普遍认为冰川正在融化，这改变了海平面，”她没有参与这项新研究。但“这只是任何给定地点海平面上升的部分原因。”她说，陆地下沉（可能是由多种原因造成的）是另一个需要考虑的重要因素。“如果你站在海岸线上，无论是陆地下沉还是海平面上升，都会造成同样程度的洪水，”奥斯特曼补充道。
这项新研究背后的科学家们想要尝试了解城市自身的重量如何导致当地海平面上升——而纽约市拥有相当大的重量可供研究。“我们只是导入了所有这些质量，”美国地质调查局的地球物理学家、主要作者汤姆·帕森斯说。“在曼哈顿下城，它几乎看起来像我们在那里建立起来的山脉，所以所有这些重量也在向下压迫。”
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研究人员的第一步是分析城市的重量，就本文而言，这意味着城市的建筑物：遍布五个行政区的所有1,084,954栋建筑物。帕森斯和他的同事在网格上绘制了城市地图，然后查阅了一个数据库，该数据库包括城市中每栋建筑物的占地面积和总高度。他们使用建筑规范来估算每个网格正方形中的重量——并得出纽约市所有建筑物总重量为7640亿公斤（1.68万亿磅）。“这不是一个完全精确的重量，但它让我们大致了解了建筑物的集中程度，”帕森斯说。（为了简单起见，该团队没有考虑道路和人行道的重量。）
接下来，研究人员绘制了纽约市的地质图。在某些社区，例如曼哈顿中城，基岩靠近地表，可压缩的土壤相对较少。这使得它不太容易受到重量引起的地面沉降的影响。在其他地区，例如布鲁克林南海岸沿线，该市通过填土人为地扩大了其占地面积。人工填土可能由多种材料组成，但它特别容易受到上方任何质量的压力，因为它不如自然景观那样紧凑。在其他地方，地质情况介于这些极端情况之间。
研究人员将他们的建筑物分布图和地面类型图输入到一组模型中，这些模型旨在预测不同地质对压力的反应。结果使他们能够发现城市自身重量引起的地面沉降可能特别普遍的区域。
最后，他们查看了卫星数据，以了解过去十年中整个城市实际发生了多少下沉，发现平均速度为每年一到两毫米。重要的是，总体地面沉降包括城市重量以外的因素——因此将模型与卫星观测结果进行比较，只能显示城市重量可能在多大程度上占这种下沉的更大比例。研究人员得出结论，在建筑物重量集中在较松散土壤上的地区，它很可能对地面沉降做出重大贡献。这项研究并非旨在作为最终分析，而是作为了解世界各地城市可能如何导致威胁它们的海平面上升的第一步。“正如[研究作者]强调的那样……数据和模型之间的比较是复杂的。有很多我们不了解的事情，”奥斯特曼说，并补充说，这项研究本质上给出了城市重量引起的地面沉降的粗略估计，而不是精确计算。
该研究的另一个局限性是，科学家们无法模拟城市400年的发展历程，以充分捕捉和预测其重量——以及因此可能相关的下沉——在未来几年可能如何发展。“他们模拟了所有建筑物初始荷载的总体地面沉降，就好像它们是同时建造的一样——神奇地同时出现在未压缩的土壤或岩石上，”美国宇航局（NASA）喷气推进实验室（JPL）的物理学家凯瑟琳·琼斯说。琼斯没有参与这项新研究，尽管她专门使用卫星数据来研究地面沉降和其他类型的地表形变。“当然，建筑物是在不同时间建造的，因此模型的这一部分是不现实的，”她说，并补充说这是她自己的观点，而不是NASA或JPL的观点。琼斯确实指出，该团队的长期地面沉降估计更符合实际情况，并且与卫星观测结果相符。*
虽然这项新研究仅考察了纽约市，但这项研究重要地提醒了世界各地沿海城市正在上演的问题。大约40%的人口已经居住在世界海岸线100公里范围内，到2050年，预计将有近70%的人口居住在城市中。这种结合意味着已经容易受到海平面上升影响的城市也可能在其自身重量下挣扎——虽然纽约市的大部分地区受益于坚固的基岩，但其他城市则处于更加危险的境地。“世界各地的大多数沿海城市都在以显著的方式扩张，”帕森斯说。“考虑到人口分布的这种变化，这很可能成为一个日益严重的问题。”
*编者注（2023年5月30日）：此段在发布后进行了更新，以反映凯瑟琳·琼斯对研究结果准确性的评论的完整程度。