— AI环境生态文献速递 —
Vol 0057
内容由不断迭代的AI大侠🤖总结
仅供学习参考
中国主要城市地面沉降的全国性评估
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文献信息
摘要:本文利用合成孔径雷达干涉测量技术 (InSAR)，对中国 82 个主要城市从 2015 年到 2022 年的土地沉降情况进行了系统评估。研究发现，约 45% 的城市土地沉降速度超过 3 毫米/年，其中 16% 的城市土地沉降速度超过 10 毫米/年，分别影响了 29% 和 7% 的城市人口。沉降与地下水开采和建筑物的重量等因素有关。到 2120 年，由于城市沉降和海平面上升的共同作用，中国沿海地区约 22% 到 26% 的土地将低于海平面，影响到 9% 到 11% 的沿海人口。研究结果强调了加强保护措施以减轻沉降带来的潜在危害的必要性。
01| 研究速读
Highlights:
•中国 82 个主要城市 45% 的土地沉降速度超过 3 毫米/年，其中 16% 的土地沉降速度超过 10 毫米/年。•城市沉降和海平面上升的叠加效应将导致中国沿海地区出现大规模的淹没风险。•研究结果强调了加强保护措施以减轻沉降带来的潜在危害的必要性。
结论:
•中国城市化快速发展，土地沉降成为城市面临的重大威胁，需要加强保护措施以减轻沉降带来的潜在危害。•为了应对城市沉降和海平面上升的叠加效应带来的风险，需要制定更有效的城市规划和土地管理措施，并积极探索可持续的城市发展模式。
02| 研究结论
1.地面沉降的普遍性和严重性：
•在所研究的82个城市中，有45%的城市土地每年下沉速度超过3毫米，16%的城市土地每年下沉速度超过10毫米 。这些下沉土地分别影响了29%和7%的城市人口 。•地面沉降主要与地下水开采和建筑物重量等因素有关 。2.未来的潜在风险：•预计到2120年，由于城市沉降和海平面上升的综合影响，中国22%至26%的沿海土地将低于海平面，这将影响9%至11%的沿海人口 。•这一结果强调了加强保护措施以减轻地面沉降可能带来的损害的必要性 。3.地面沉降的分布模式：•通过三项指标（P3mm、P10mm和V5th）评估了地面沉降的严重程度，发现中国主要城市的地面沉降现象十分普遍 。•五个主要区域的城市面临严重沉降，包括东北地区的工业城市、中北部地区的首都圈、中部的知名工业城市、南方的省会城市以及东南沿海城市 。4.与自然和人为因素的关联：•地质条件、建筑物重量和地下水流失是影响城市地面沉降的主要因素 。•特别是地下水开采的长期控制，对于稳定地面沉降至关重要。上海和周边地区通过长期控制地下水开采，实现了地面沉降的稳定 。5.城市人口暴露于地面沉降和海平面上升的风险：•大约三分之一（29.3%）的城市人口居住在每年下沉速度超过3毫米的地区，7.3%的人口居住在每年下沉速度超过10毫米的地区 。•预计到2120年，在最坏的情况下（SSP 370海平面上升加城市沉降），包括天津、上海和广州周边城市集群在内的多个城市将面临最严重的风险 。6.沿海防护系统的作用：•沿海堤坝系统在防止海水倒灌中起着关键作用，需要通过持续的维护和改进来确保其有效性 。•有效应对城市地面沉降的挑战，最终需要政策制定者、研究界和土木工程师等各方的协同合作和协调努力 。
03| 研究方法
论文概念图
（图片由AI大侠🤖阅读论文后绘制，技术来源GPT-4o）
#方法简介#
本研究通过使用高分辨率的InSAR技术，结合GNSS测量数据，对中国主要城市的地面沉降进行了全面而系统的评估，并通过关联分析和预测模型，揭示了地面沉降的驱动因素和未来风险。这些方法为政策制定和管理措施的制定提供了重要依据。
1.数据来源：•空间合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）：研究主要利用Sentinel-1 InSAR技术，测量2015年至2022年间中国主要城市的地面垂直运动。这种技术能够覆盖广泛区域，并具有高空间分辨率（本研究中为40米×40米）。•全球导航卫星系统（GNSS）：用于对InSAR数据进行验证，GNSS测量提供了点位的精确位移数据。2.研究范围：•研究涵盖所有城市人口超过200万的城市、省会城市及重要工业城市，共计82个城市，占中国城市人口的74%。3.数据处理与分析：•InSAR数据处理：使用标准化的InSAR处理方法，生成内部一致的观测结果。这些观测结果进一步与GNSS地面测量数据进行验证，以确保数据的准确性和可靠性【12†source】。•指标选择：研究采用了三个关键指标来评估地面沉降的严重程度：1.P3mm：表示沉降速度超过每年3毫米的像素比例。2.P10mm：表示沉降速度超过每年10毫米的像素比例。3.V5th：表示所有像素中第五百分位的沉降速度。•沉降模式识别：通过上述指标，量化了城市沉降的严重程度，并揭示其国家模式，包括沉降的空间分布和关联因素。4.驱动因素关联：•作者将观察到的地面沉降与地下水变化和建筑物重量等各种因素进行关联分析。通过相关性分析，评估了这些因素对城市地面沉降的影响。5.未来风险预测：•沿海城市风险预测：考虑到海平面上升和城市沉降的综合影响，预测未来100年内沿海城市可能被淹没的城市土地面积及受影响的沿海人口。研究采用了IPCC提供的海平面上升情景（SSP 126和SSP 370），并假设未来100年内城市沉降速度保持不变。•不确定性处理：在预测中，考虑并控制了InSAR测量不确定性，以确保预测结果的可靠性。6.结果验证：•使用GNSS地面测量数据对InSAR观测结果进行验证，确保数据的准确性。研究还使用地下水监测井的数据，评估地下水变化与地面沉降之间的相关性。
04| 详细结果
FIG1
FIG2
FIG3
FIG4
研究通过全面的数据分析和评估，揭示了中国城市地面沉降的严重性和广泛性，并提出了切实可行的政策建议和管理措施，以应对未来的潜在风险。
1.地面沉降的普遍性和严重性：•研究发现，在所研究的82个城市中，有45%的城市土地每年下沉速度超过3毫米，16%的城市土地每年下沉速度超过10毫米 。•这些下沉土地分别影响了29%和7%的城市人口 。2.地面沉降的空间分布：•通过使用P3mm、P10mm和V5th三个指标，研究揭示了地面沉降在全国范围内的分布模式 。•沉降现象在五个主要区域尤为严重：东北地区的工业城市、中北部的首都圈、中部的知名工业城市、南方的省会城市以及东南沿海城市 。3.地面沉降的驱动因素：•地面沉降主要与地下水抽取和建筑物重量有关 。•研究发现，地下水抽取导致的地下孔隙压力下降是地面沉降的主要原因，特别是在北方城市，如北京，地下水位上升已帮助稳定了城市沉降。•较重的建筑物由于固定在较深的岩石上，沉降速度较慢，而新建建筑沉降速度较快 。4.城市人口暴露情况：•大约29.3%的城市人口居住在每年下沉速度超过3毫米的地区，而7.3%的人口居住在每年下沉速度超过10毫米的地区 。•天津和北京分别有8.8%和6.7%的人口居住在沉降速度超过3毫米的地区，在沉降速度超过10毫米的地区，两个城市的人口比例分别为13.8%和16.2% 。5.沿海地区的未来风险：•预测到2120年，由于城市沉降和海平面上升的综合影响，中国22%至26%的沿海土地将低于海平面，这将影响9%至11%的沿海人口 。•研究表明，在最坏的情况下（SSP 370海平面上升加城市沉降），天津、上海和广州周边城市集群将面临最严重的风险 。
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作者丨AI大侠🤖
审核丨湖安，木木
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