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岛屿国家的新危机:大地震或将导致海平面加速上升

地球关注|2019-6-25 11:25

来源:国家地理中文网|550人参与|0评论

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岛屿国家的新危机:大地震或将导致海平面加速上升

  气候变化带来的海平面上升已经威胁到了很多沿海社区。而生活在萨摩亚和美属萨摩亚的人们已经迎来了另一项挑战:这些岛屿本身正在下沉。

  摄影:ANDRE SEALE/ VWPICS/ ALAMY

  撰文:MAYA WEI-HAAS

  2009年9月,南太平洋遭遇地质上的连续冲击。萨摩亚沿海地区在短时间内,发生两次8.1级左右的强烈地震。巨大的海啸很快席卷附近岛屿沿岸,导致萨摩亚、美属萨摩亚及其周边岛屿超过180人遇难,社区满目疮痍。

  但发表于《地球物理学研究期刊:固态地球》上的一项新研究显示,新的威胁在缓慢逼近美属萨摩亚的55000多名居民:地震导致这里海平面上升的速度是全球平均水平的5倍。

  随着气候变暖,海平面加速上升,萨摩亚和美属萨摩亚与全世界其他岛屿及沿海地区一样,也面临着海水的威胁。然而大地震发生后,研究人员发现这些太平洋岛屿竟然在下沉。美属萨摩亚的情况更为严峻,研究团队预测,在未来50年至100年内,当地海平面将上升大约30厘米。这还不包括气候变化带来的影响。

  虽然大地震在各地造成的影响不尽相同,但此次发现突显了常被忽略的那些。而对于越来越多生活在沿海地区的人们而言,这些地质方面的影响意义重大。

  研究负责人、澳大利亚纽卡斯尔大学的Shin-Chan Han说:“人人都在谈论气候变化问题……但他们忽略了地震和随之而来土地沉降所带来的影响。”Han指的是地方政府关于海平面上升的文件。

  新西兰Te Pū Ao的GNS地球科学咨询公司的地球物理学家Laura Wallace说:“这一点很重要。”Wallace没有参与此次研究,她表示:“很显然,这对于海平面的相对变化有很大影响,(萨摩亚群岛)等地方的人很快就会看到。”

  地质几何学

  板块构造在不断重塑地球的表面,这在地震中尤为明显。一般来说,当构造板块相互碰撞滑动时,会形成地质应力,引发上述现象。这种被压抑的能力突然释放出来时,则会导致地壳发生偏移。

  然而,大地震带来的所有变化并不是立即就会显现。Wallace告诉我们,和坚硬的地壳不同,地幔下的岩浆像冷糖浆一样缓慢流动,渐渐适应地表的突然变化。因此,大地震后,地面沉降或隆起甚至会持续几十年。

  这种持续很长时间的地形变化引起了Han的兴趣。多年来,Han一直在搜集重力场恢复和气候实验(GRACE)卫星的数据,这两颗卫星负责追踪地震后陆地的升降状况。从2002年到2017年,卫星们沿同一轨道,绕地球飞行,并精确记录二者之间的距离。在经过质量略大的区域时,引力也会略强,前面的卫星会比尾随的卫星更早感应到牵引力。二者之间距离的变动会被记录为行星引力场的摇摆,科学家可以据此计算出下方陆地质量的变化。

  在2009年的地震中,这种微小的变化每天都在发生。但最终,变化很大,以至于Han在研究GRACE数据时,发现萨摩亚群岛出现了一些奇怪的事情。

  罕见的巧合

  2009年的大地震非常特殊,以至于科学家最初十分困惑,因为这两次强烈地震几乎同时发生。一次沿着所谓的正常断层,这种断层形成于海洋地壳俯冲到另一个构造板块之下时发生了弯曲;而另一次则因为板块碰撞产生了压力,在俯冲带内又发生了一次地震。

  研究人员结合GRACE数据、当地GPS和潮汐仪的记录,研究了这些地震造成的后续影响。他们构建了计算机模型,用以梳理地震和地表之间复杂的相互作用情况。

  数据显示,地面在缓慢下沉,这主要是正常断层地震造成的。这次特殊的地震使得地面一边相对另一边呈现出下降趋势,导致附近岛屿下沉。

  研究团队发现,地震过去将近十年,萨摩亚岛每年下沉约1厘米。美属萨摩亚的情况更为严重,每年下沉超过1.5厘米,而且看起来短期内不会停止。

  这一速度超过了预计的全球海平面上升速度,即每年0.3厘米。Han说,美属萨摩亚的居民已经遇到了洪水和海水倒灌淡水层等问题,而最近的发现更是雪上加霜。

  海洋浴缸

  在发生板块碰撞的地方附近,其他岛屿也有可能遭遇类似的情况,但地震后的情况受到多种因素影响。这项新研究具有全局性意义,它强调了这样一种认知:一个地方的海平面变化有很多原因,远比冰川融化和海水变暖复杂得多。

  南佛罗里达大学的Don Chambers是利用卫星数据研究海平面的专家,他说“人们认为全球平均海平面上升就像浴缸里的水满了又放空。”但其他一些因素扰乱了这个巨大的海洋浴缸。其中一些是人为造成的,比如地下水抽取,城市扩张带来的压实沉积物,这些都会让土地下沉。路易斯安那州的海岸就是一个惨痛的教训,那里部分地区的水位每两年上涨2.5厘米。

  密歇根州立大学的地球物理学家Jeffrey Freymueller没有参与此次新研究,他表示,构造破坏也是常见因素之一,类似萨摩亚群岛那样,但其影响取决于断层的几何结构。在很多地方,构造挤压带来的是隆起而非沉降。比如,Han追踪了日本和新西兰在地震后的变化,发现这两个国家恰恰相反,多年来一直在上升。

  但在萨摩亚和其他地方,地震引发的下沉很让人担忧。Freymueller指出,在最近发表于《海洋地质学》的一项研究中,2004年苏门答腊-安达曼9.2级地震发生后,泰国普吉岛的海平面大幅上升,截至2019年上升了将近13厘米,这是气候变化和地震后下沉共同造成的。

  在厄立特里亚的阿迪凯厄乡村,一座清真寺静静地伫立着。远处的断裂带已被严重侵蚀,在红海出现前,那里曾连接着阿拉伯半岛。大陆地壳向西移动,断裂带也发生了变化,在3000万年的时间里,红海一直处于断断续续的扩张状态。

  Wallace说,最近这项研究强调了提高认识和持续监测的必要性,这样可以减少大地震的潜在影响。但在地震前预测海平面的情况还做不到,因为地震预测本身很困难。

  Freymueller表示:“它可能在下周突然来袭,也可能未来一百年都不会有任何动静。”

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