海平面上漲，地面高度也在變化 

美國加州海岸帶地表沉降與隆起分布圖，藍色為沉降區，紅色為隆起區，顏色越深表示變化越劇烈。圖片來源：https://earthobservatory.nasa.gov/images/147439/californias-rising-and-sinking-coast?src=ve

近30年來，全球海平面正在以每年3.3毫米的速度上升。主要原因在于海水升溫、體積膨脹，并有冰蓋和冰川的融水持續匯入。與此同時，陸地高度也并非一成不變。陸地的垂直運動，即地理學家所謂的沉降和隆升，是導致局部海平面上升速度與全球平均速度存在差異的原因。海面上升與地面沉降的疊加作用，甚至成為了印尼決定遷都的主要原因。

美國加州海岸帶恰好也是一個典型案例。在長時間和大空間尺度上，板塊運動導致滄海桑田已成共識。具體地區發生陸地隆起和沉降的原因可能很復雜，有自然因素，也有人為因素。自然過程主要包括：構造性運動、冰川均衡調整、泥沙輸送和土壤壓實等；而抽取地下水、油氣生產、城市建設等人類活動也會成為誘因。

美國舊金山地表沉降與隆起分布圖，藍色為沉降區，紅色為隆起區，顏色越深表示變化越劇烈。圖片來源：https://earthobservatory.nasa.gov/images/147439/californias-rising-and-sinking-coast?src=ve

地面有升有降，城市有喜有憂

地勢較低的舊金山國際機場正在沉降。舊金山灣的金銀島（Treasure Island）沉降也非常顯著，每年沉降超過10毫米，可部分歸咎于島上的固體廢棄物填埋場。金銀島是1937年用修建海灣大橋挖掘出的巖石泥漿建造而成的占地1.6平方公里的人工島，成為1939年金門國際博覽會的會場。1960年代，美國海軍在此開辟了固體廢棄物填埋場，處理了大量放射性設備和有毒化學品。2008年后移交民用，成為新興社區，由專門公司開發經營。

人類活動會對地表升降帶來立竿見影的影響。比如，因近年來持續補給地下含水層，圣塔安那（Santa Ana）周邊區域明顯隆起。還有屢屢出現的城市建筑沉降的新聞，比如舊金山千禧塔（Millennium Tower）自建成之后一直在下沉、傾斜和開裂。

同時，灣區存在大量斷層活動，可能造成地表沉降，也可能導致隆升。有時斷層活動會抵消人類活動帶來的影響。比如，洛杉磯由于地表隆升，較少受海平面上升的威脅。

海平面上漲背景下，對海岸地帶而言，需及時出臺長期韌性提升規劃，以及應對氣候變化和海面上升不利影響的適應性策略。 

舊金山灣區海水上漲淹沒區域示意圖，橘色線為海水上漲3英尺（0.91米）對應淹沒區域，黑色線為海水上漲10英尺（3.04米）對應淹沒區域。圖片來源：https://www.sfchronicle.com/climate/article/Sea-level-rise-will-affect-San-Francisco-Bay-14439143.php

城市大樓——地面不可承擔之重

在城市蔓延的重壓之下，灣區大部分地區都在下墜。與此同時，海面還在持續上升。未來幾十年里，灣區城市如何保全？

美國地質調查局地球物理專家湯姆·帕森斯（Tom Parsons）就此問題開展了研究。他計算了灣區每棟建筑的重量，發現總重量如此之大，約16億噸，相當于700萬架波音747的重量。他的研究表明，經歷一個世紀的開發后，灣區地面平均下沉了約7.9厘米。其中，高達197米的千禧塔，10年沉降了約40多厘米，且沉陷并不均衡，導致大樓成為“斜塔”。

針對巨型建筑對地表施加壓力的問題，已有若干工程補救措施，比如采用大量深達基巖的樁基支撐。然而，此前并未就區域內建筑物重量導致的整體影響開展研究。帕森斯發現，建筑物的累積應力通常小于造成地面高度變化的其它力的作用，比如水土流失和構造作用。但建筑重量仍然不容小覷，讓已然受到上漲海水威脅的海岸地帶雪上加霜。他認為，最大的影響來自于風暴潮和洪水。 

帕森斯的研究對全球海岸地帶具有普遍意義。其它經歷了大規模開發的海岸區域也可能出現建筑沉降，同時也需應對海平面上升。更糟的是，隨著人們遷居城市，集中開發建筑的重量進一步增加，沉降的可能性亦隨之增加。

帕森斯提取灣區建筑數據庫信息，據此計算建筑結構本身重量及其內容物的重量。不出所料，舊金山、奧克蘭和圣何塞的城區重量最大。評測的近百萬棟建筑中，舊金山國際機場最重，費利蒙的特斯拉工廠、舊金山的UCSF帕納蘇斯醫學院以及圣克拉拉的李維斯體育場緊隨其后。

左圖為產生最大壓力的三棟建筑位置圖，三棟建筑均位于舊金山市區；右圖為最重建筑與地面沉降速度分布圖，從暖色到冷色，沉降速度增加。圖片來源：https://www.sfchronicle.com/environment/article/San-Francisco-Bay-Area-sinking-under-its-own-15961703.php

道路、橋梁和其它基礎設施并未納入計算，因此計算數值遠低于實際重量。根據模型計算，就整個灣區而言，因建筑重量導致的地面沉降數值通常在0.635厘米到7.6厘米之間。局部位置沉降則要大得多。舊金山市區地面每年沉降值達到1.9厘米。 

加州大學圣克魯斯分校地球與行星科學教授加里·格里格斯（Gary Griggs）表示，這種嶄新的計算方法有助于提供地表變化更全面的圖景。他認為，導致地表沉降的因素常被灣區大量斷層活動（如隆升）抵消。即便如此，舊金山國際機場與海水高潮水位僅0.6米之差，灣區怎能高枕無憂？

當前普遍認為，到2050年灣區海平面將上升約0.3米，到本世紀末上漲將超過0.9米。從歷史上來看，造成地面沉降的最典型人為活動在于抽取地下水。近年來這一活動在灣區并不常見，且抽取地下水之后，隨著降水補給含水層，沉降可以恢復。因此，相比較而言，大樓重壓成為灣區地表無法承擔之重。 

拯救灣區（Save the Bay）機構的執行董事戴維·劉易斯（David Lewis），一直在與社區合作以制定海平面上升應對方案。他認為，無論是人類活動導致，還是其它原因導致，地面沉降的相關信息，掌握得越多越好。

“海平面上漲是灣區面臨的巨大威脅，其后果已經在天文大潮和極端風暴中展現出來。” 

參考文獻：

Parsons, Tom. (2021). The Weight of Cities: Urbanization Effects on Earth's Subsurface. AGU Advances. 2.