根据一项新的研究,芝加哥是美国第五大快速下沉的主要城市。
虽然这座城市不太可能在短期内掉入密歇根湖,但研究人员表示,逐渐下沉的土地可能会对建筑物和其他基础设施造成伤害。
维吉尼亚理工大学的研究人员在研究名为“土地沉降”的现象时,调查了美国28个最 populated 的城市。
该研究在《自然城市》杂志上发表,报告称,芝加哥是九个城市之一,其中某些区域下沉速度超过每年2毫米。
根据研究,芝加哥平均每年下沉2.32毫米,位于休斯顿、沃斯堡、达拉斯和纽约之后。
芝加哥约10%的地区下沉速度超过每年3毫米。
虽然这看起来并不多,研究人员表示,这可能会产生严重的影响。
研究的首席作者伦纳德·奥亨赫在新闻发布会上表示:“即使是轻微的向下移动也可能会在长时间内显著妨碍建筑物、道路、桥梁和铁路的结构完整性。”
西北大学的土木与环境工程副教授亚历山德罗·罗塔·洛里亚表示,沉降的土地可能导致芝加哥的建筑物倾斜甚至开裂。
“我们并不是在谈论灾难性事件,而是在谈论结构的日常功能。”他补充道。
此次研究使用基于卫星的雷达测量技术绘制出高分辨率的土地下沉地图,确定了地下水提取是导致土地沉降的主要原因。
当地下水从水源地被过快提取时,地面可能会崩溃。然而,在芝加哥,居民的饮用水来自密歇根湖,因此导致城市沉降的原因有多个。
在大约20000年前,芝加哥区域曾被冰层覆盖。
当时,覆盖美国北部和加拿大的冰川在数千年间对地面施加了极大的重量。
冰川的重量和压力使地球的地壳向下沉降,并迫使其岩石半流体地幔向冰层之外的地方移动,从而形成隆起的山脊。
国家测绘局的地球物理学家菲利普·亨塞尔表示:“就像当你用手按住气球的中心时,气球的边缘会隆起。”
当冰层融化后,压力被解除,地幔开始返回到被挤出的地方,导致隆起的山脊慢慢崩塌。
这一过程被称为冰川等静态调整,目前在芝加哥持续进行。
根据2019年《芝加哥论坛报》的报道,芝加哥的土地位于最后一次冰川入侵的边缘,承受的压力比更北部的地区要小。
现在,更多的地幔返回到加拿大,导致城市慢慢下沉。
根据维吉尼亚理工的研究,冰川等静态调整同样影响着东海岸的城市。
然而,除了纽约,芝加哥的下沉速度快于该海岸的所有主要城市。
西北大学的研究人员在2023年还发表了一项研究,将地下气候变化与地面变形联系起来。
科学家们早已知道,像建筑物和道路这样的硬表面会吸收和再辐射热量,从而造成城市热岛效应,使得城市化区域比自然景观更热。
罗塔·洛里亚,地下气候变化研究的首席研究员,决定研究这种热岛效应在地下的表现。
与地面城市热岛类似,建筑物和道路将储存的热量释放到地下。
但是,建筑物使用大量能量来调节其温度和操作电器,来自该能量的热量往往也会释放到地下。
罗塔·洛里亚称上升的地下温度为“地下变暖”或“地下气候变化”。
他说这一现象不仅使我们脚下的世界变得更热,而且正在实际上变形地面。
使用安装在环形商业区各地的温度传感器,以及模拟1951年至2051年间地面温度演变的三维计算机模型,罗塔·洛里亚发现,土壤可能在这个时间段内下沉多达8毫米,或在一些情况下上升多达12毫米,具体取决于土壤类型。
在澳洲,土壤含有大量粘土,对温度非常敏感,当温度升高时,土壤大部分会收缩。
罗塔·洛里亚还表示,地下变暖可能加速了地下水循环,因为在温度较高的情况下,水分子运动更快、更自由。
尽管芝加哥的地下水耗竭程度不及其他主要城市,但水流的移动可能会助长土地沉降,罗塔·洛里亚补充说他正在开展一项关于热量如何影响地下水的研究。
那么,有什么措施可以减缓下沉?
尽管土地变形长远来看不会导致建筑物倾倒,但罗塔·洛里亚表示,它们可能会导致长期结构问题。
建筑物可能开始下沉、倾斜或在基础上出现裂缝,导致水渗入并加速腐蚀。
“每年的几毫米可能看起来不重要,但我告诉人们,这就像复利;这些事情年复一年地累积。”亨塞尔说。
“起初可能只是小裂缝,但一下子,建筑便变得不安全。”
罗塔·洛里亚表示,在过去几十年中,许多芝加哥建筑经历了由于基础下沉过多而导致的运营问题,但他无法确认这些问题是否与地面变形有关。
解决地下变暖的潜在方案包括利用地热技术捕获和重复利用多余的热量,以及在建筑内安装热绝缘层,以减少向地下散失的热量。
亨塞尔表示,如今对下沉和变化的土地问题引起重视,这点非常积极,尤其是在为时已晚之前。
“事情发展缓慢,但如果长期忽视,它们有可能达到临界点。”
图片源于:https://blockclubchicago.org/2025/06/03/chicago-is-sinking-land-under-our-feet-is-retreating-more-than-most-cities/