Замедленная катастрофа: 25 крупнейших городов США рушатся.

В начале апреля геологическое исследование показало, что нижняя часть тектонической плиты, на которой расположена Северная Америка, «просачивается» в мантию Земли, в результате чего весь континент медленно тонет. Однако для того, чтобы это геологическое явление отразилось на поверхности, потребуются миллионы лет.

Однако новое исследование, проведенное в 28 крупнейших городах США, подтверждает, что практически все они терпят неудачу, хотя и по совершенно разным причинам. На самом деле это гораздо более быстрое оседание, чем медленное «просачивание» породы, обнаруженное в ходе предыдущего исследования. По словам исследователей, опубликованных в недавно опубликованной статье в журнале «Nature Cities», обрушение уже может затронуть тысячи зданий и миллионы людей по всей стране.

Проблема уже была обнаружена около года назад в разных городах, хотя только в прибрежных районах, где все более низменный рельеф приводит к постепенному росту наводнений. Однако новые спутниковые технологии, которые посылают радиолокационные сигналы на поверхность Земли и измеряют время, необходимое им для возвращения к приборам, позволили ученым обнаружить, что это явление также влияет на внутренние процессы. Фактически, 25 из 28 городов Северной Америки с населением более 600 000 человек испытывают ту или иную степень «проседаний» ( технический термин, обозначающий такое погружение).

«Сравнивая несколько снимков одной и той же местности, сделанных в разное время, — объясняет Манучехр Ширзаи, соавтор статьи, — мы можем обнаружить крошечные вертикальные движения земли, даже всего на несколько миллиметров в год. Это как делать покадровую съемку поверхности Земли с высоким разрешением и наблюдать, как она поднимается или опускается с течением времени».

Проблема усугубляется тем, что данные показывают, что оседание некоторых городов происходит неравномерно, то есть они опускаются с разной скоростью в разных местах и ​​даже поднимаются в других, создавая напряжения, которые могут серьезно повлиять на здания и инфраструктуру.

В городах Форт-Уэрт, Хьюстон и Даллас (все они находятся в Техасе) зафиксированы самые высокие темпы оседания грунта, превышающие в среднем 4 миллиметра в год. В Нью-Йорке, Чикаго, Колумбусе, Сиэтле и Денвере также наблюдается значительное снижение, превышающее 2 миллиметра в год. Особую тревогу вызывают данные из Хьюстона, где исследователи обнаружили, что 42% поверхности опускаются со скоростью, превышающей 5 миллиметров в год, а 12% опускаются со скоростью более 10 миллиметров в год. Разница, которая всего за несколько десятилетий может иметь фатальные последствия для зданий и инфраструктуры.

Но что является причиной этой ситуации? По мнению исследователей, это «мозаика факторов». Фактически, хотя основной причиной этого проседания обычно является массированный отбор грунтовых вод, исследование показывает, что в некоторых городах, таких как Нью-Йорк, Филадельфия и Вашингтон (округ Колумбия), это явление в первую очередь обусловлено так называемым «ледниковым изостатическим регулированием». Эту концепцию, хотя и сложную, можно понять, если представить Землю как матрас с эффектом памяти. Во время последнего ледникового периода эти территории покрывали огромные массы льда, оказывая огромное давление на земную кору и деформируя ее, подобно тому, как очень тяжелый человек деформирует матрас, если на него садится. «Вес льда, — объясняет Ширзаи, — давит на земную кору так, как будто мы сидим на матрасе с эффектом памяти». Когда тысячи лет назад лед растаял, давление исчезло, и земля (как и матрас) начала медленно подниматься, восстанавливая свою первоначальную форму.

Однако этот «отскок» неравномерен. «В некоторых районах, — продолжает ученый, — например, на Восточном побережье и Среднем Западе США, земля все еще опускается, а не поднимается, поскольку они находятся вблизи области, которая была вытолкнута вверх тяжестью близлежащего льда и теперь разрушается». Как будто, когда мы встаем с матраса, прилегающие к нему области, которые были слегка приподняты, теперь начинают опускаться.

Но это далеко не единственная обнаруженная причина. В таких городах, как Сиэтл, Портленд и Сан-Франциско, тектоника плит, постоянное движение крупных кусков, составляющих земную кору, является основной причиной опускания. Фактически, эти города расположены в сейсмически активных зонах, где плиты взаимодействуют друг с другом и деформируются, что может вызвать вертикальные движения земной поверхности.

Наконец, на просадку грунта в некоторых районах влияют и другие факторы. Например, исследование 2023 года показало, что совокупный вес более 1 миллиона зданий в Нью-Йорке может способствовать его проседанию. А еще одно недавнее исследование, проведенное в Майами, показало, что строительство новых зданий в непосредственной близости от существующих может изменить состав грунта и привести к проседанию сооружений. Как будто постоянное строительство и увеличение городской массы создают дополнительную нагрузку на рельеф, ускоряя его опускание в некоторых местах. «Нам нужно начать относиться к проседанию грунта как к медленно развивающейся катастрофе, которой оно и является», — предупреждает Ширзаи.

Ученые также обнаружили, что некоторые города, как, например, вышеупомянутый Хьюстон, тонут с разной скоростью в разных местах или даже тонут в одних местах и ​​поднимаются в других. Это неравномерное движение, известное как дифференциальное движение, вызывает особую тревогу. По словам Ширзаи, «это неравномерное движение создает угловые искажения и напряжения, которые потенциально могут привести к трещинам в стенах и фундаментах, перекосам окон и дверей или, что еще хуже, к разрушению конструкции».

По оценкам исследования, около 1% от общей площади земель 28 исследованных городов расположено в районах, где неравномерное движение может повлиять на здания, дороги, железные дороги и другие сооружения. Хотя этот процент может показаться небольшим, эти районы, как правило, совпадают с наиболее густонаселенными городскими центрами, и в настоящее время на их территории насчитывается около 29 000 зданий. Наибольшему риску в этом отношении подвержены следующие города: Сан-Антонио, где, по оценкам исследователей, 1 из 45 зданий находится в зоне высокого риска; Остин (1 из 71); Форт-Уэрт (1 из 143) и Мемфис (1 из 167).

Новое исследование также показывает, что в восьми городах (Нью-Йорк, Чикаго, Лос-Анджелес, Финикс, Хьюстон, Филадельфия, Сан-Антонио и Даллас) более 60% населения проживает на оседающих землях. Примечательно, что эти же восемь городов пережили более 90 крупных наводнений с 2000 года, и это явление, вероятно, усугубилось снижением высоты местности из-за проседания грунта. Если грунт проседает, прибрежные и низменные районы становятся более уязвимыми к наводнениям, поскольку у воды меньше возможностей для стока, а высота земли относительно уровня моря уменьшается.

Исследование завершается призывом к городам использовать эту новую информацию для поиска решений. По мнению исследователей, во многих местах наводнения можно смягчить за счет подъема земель, улучшения дренажных систем и использования зеленой инфраструктуры, например, искусственных водно-болотных угодий, для поглощения ливневых вод. Города, подверженные опасности наклона, могли бы сосредоточиться на восстановлении существующих сооружений, включении норм по движению грунта в строительные нормы и правила и ограничении нового строительства наиболее подверженными риску зонами.

«Вместо того чтобы просто говорить о проблеме, мы можем реагировать, решать, смягчать, адаптироваться», — говорит Леонард Охенхен, ведущий автор исследования. Нам нужно перейти к решениям. Детальное понимание того, как и где происходит просадка грунта в крупных городах США, является первым шагом на пути к решению этой «тихой катастрофы» и обеспечению безопасности и устойчивости городской инфраструктуры для будущих поколений. Игнорировать это явление было бы похоже на строительство замков из песка во время медленно поднимающегося прилива — стратегия, обреченная на провал в долгосрочной перспективе. Наука в очередной раз предупредила. Посмотрим, послушает ли его кто-нибудь на этот раз.