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島嶼國家的新危機:大地震或將導致海平面加速上升

地球關注|2019-6-25 11:25

來源:國家地理中文網|357人參與|0評論

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島嶼國家的新危機:大地震或將導致海平面加速上升

  氣候變化帶來的海平面上升已經威脅到了很多沿海社區。而生活在薩摩亞和美屬薩摩亞的人們已經迎來了另一項挑戰:這些島嶼本身正在下沉。

  攝影:ANDRE SEALE/ VWPICS/ ALAMY

  撰文:MAYA WEI-HAAS

  2009年9月,南太平洋遭遇地質上的連續沖擊。薩摩亞沿海地區在短時間內,發生兩次8.1級左右的強烈地震。巨大的海嘯很快席卷附近島嶼沿岸,導致薩摩亞、美屬薩摩亞及其周邊島嶼超過180人遇難,社區滿目瘡痍。

  但發表于《地球物理學研究期刊:固態地球》上的一項新研究顯示,新的威脅在緩慢逼近美屬薩摩亞的55000多名居民:地震導致這里海平面上升的速度是全球平均水平的5倍。

  隨著氣候變暖,海平面加速上升,薩摩亞和美屬薩摩亞與全世界其他島嶼及沿海地區一樣,也面臨著海水的威脅。然而大地震發生后,研究人員發現這些太平洋島嶼竟然在下沉。美屬薩摩亞的情況更為嚴峻,研究團隊預測,在未來50年至100年內,當地海平面將上升大約30厘米。這還不包括氣候變化帶來的影響。

  雖然大地震在各地造成的影響不盡相同,但此次發現突顯了常被忽略的那些。而對于越來越多生活在沿海地區的人們而言,這些地質方面的影響意義重大。

  研究負責人、澳大利亞紐卡斯爾大學的Shin-Chan Han說:“人人都在談論氣候變化問題……但他們忽略了地震和隨之而來土地沉降所帶來的影響。”Han指的是地方政府關于海平面上升的文件。

  新西蘭Te Pū Ao的GNS地球科學咨詢公司的地球物理學家Laura Wallace說:“這一點很重要。”Wallace沒有參與此次研究,她表示:“很顯然,這對于海平面的相對變化有很大影響,(薩摩亞群島)等地方的人很快就會看到。”

  地質幾何學

  板塊構造在不斷重塑地球的表面,這在地震中尤為明顯。一般來說,當構造板塊相互碰撞滑動時,會形成地質應力,引發上述現象。這種被壓抑的能力突然釋放出來時,則會導致地殼發生偏移。

  然而,大地震帶來的所有變化并不是立即就會顯現。Wallace告訴我們,和堅硬的地殼不同,地幔下的巖漿像冷糖漿一樣緩慢流動,漸漸適應地表的突然變化。因此,大地震后,地面沉降或隆起甚至會持續幾十年。

  這種持續很長時間的地形變化引起了Han的興趣。多年來,Han一直在搜集重力場恢復和氣候實驗(GRACE)衛星的數據,這兩顆衛星負責追蹤地震后陸地的升降狀況。從2002年到2017年,衛星們沿同一軌道,繞地球飛行,并精確記錄二者之間的距離。在經過質量略大的區域時,引力也會略強,前面的衛星會比尾隨的衛星更早感應到牽引力。二者之間距離的變動會被記錄為行星引力場的搖擺,科學家可以據此計算出下方陸地質量的變化。

  在2009年的地震中,這種微小的變化每天都在發生。但最終,變化很大,以至于Han在研究GRACE數據時,發現薩摩亞群島出現了一些奇怪的事情。

  罕見的巧合

  2009年的大地震非常特殊,以至于科學家最初十分困惑,因為這兩次強烈地震幾乎同時發生。一次沿著所謂的正常斷層,這種斷層形成于海洋地殼俯沖到另一個構造板塊之下時發生了彎曲;而另一次則因為板塊碰撞產生了壓力,在俯沖帶內又發生了一次地震。

  研究人員結合GRACE數據、當地GPS和潮汐儀的記錄,研究了這些地震造成的后續影響。他們構建了計算機模型,用以梳理地震和地表之間復雜的相互作用情況。

  數據顯示,地面在緩慢下沉,這主要是正常斷層地震造成的。這次特殊的地震使得地面一邊相對另一邊呈現出下降趨勢,導致附近島嶼下沉。

  研究團隊發現,地震過去將近十年,薩摩亞島每年下沉約1厘米。美屬薩摩亞的情況更為嚴重,每年下沉超過1.5厘米,而且看起來短期內不會停止。

  這一速度超過了預計的全球海平面上升速度,即每年0.3厘米。Han說,美屬薩摩亞的居民已經遇到了洪水和海水倒灌淡水層等問題,而最近的發現更是雪上加霜。

  海洋浴缸

  在發生板塊碰撞的地方附近,其他島嶼也有可能遭遇類似的情況,但地震后的情況受到多種因素影響。這項新研究具有全局性意義,它強調了這樣一種認知:一個地方的海平面變化有很多原因,遠比冰川融化和海水變暖復雜得多。

  南佛羅里達大學的Don Chambers是利用衛星數據研究海平面的專家,他說“人們認為全球平均海平面上升就像浴缸里的水滿了又放空。”但其他一些因素擾亂了這個巨大的海洋浴缸。其中一些是人為造成的,比如地下水抽取,城市擴張帶來的壓實沉積物,這些都會讓土地下沉。路易斯安那州的海岸就是一個慘痛的教訓,那里部分地區的水位每兩年上漲2.5厘米。

  密歇根州立大學的地球物理學家Jeffrey Freymueller沒有參與此次新研究,他表示,構造破壞也是常見因素之一,類似薩摩亞群島那樣,但其影響取決于斷層的幾何結構。在很多地方,構造擠壓帶來的是隆起而非沉降。比如,Han追蹤了日本和新西蘭在地震后的變化,發現這兩個國家恰恰相反,多年來一直在上升。

  但在薩摩亞和其他地方,地震引發的下沉很讓人擔憂。Freymueller指出,在最近發表于《海洋地質學》的一項研究中,2004年蘇門答臘-安達曼9.2級地震發生后,泰國普吉島的海平面大幅上升,截至2019年上升了將近13厘米,這是氣候變化和地震后下沉共同造成的。

  在厄立特里亞的阿迪凱厄鄉村,一座清真寺靜靜地佇立著。遠處的斷裂帶已被嚴重侵蝕,在紅海出現前,那里曾連接著阿拉伯半島。大陸地殼向西移動,斷裂帶也發生了變化,在3000萬年的時間里,紅海一直處于斷斷續續的擴張狀態。

  Wallace說,最近這項研究強調了提高認識和持續監測的必要性,這樣可以減少大地震的潛在影響。但在地震前預測海平面的情況還做不到,因為地震預測本身很困難。

  Freymueller表示:“它可能在下周突然來襲,也可能未來一百年都不會有任何動靜。”

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