衝撃的な研究の結果、研究者らは摩天楼のそびえ立つ大都市ニューヨーク市が、その高層ビル群の重量に耐えられず、徐々に地盤沈下を起こしていることが明らかになったと報告している。これは、『Earth’s Future』誌に掲載された研究の結果による物で、都市の地下の地質データを衛星データと比較してモデル化した結果明らかになった物で、ニューヨーク市は現在も徐々に地盤沈下を起こし、沈み続けているという。
ニューヨーク市の地盤沈下は氷河の融解による地殻変動と同レベル
この問題は、地盤沈下と呼ばれる一般的な自然現象によるもので、建物のような重いものが時間の経過とともに徐々に沈んでいく、あるいは地球の劇的な変化によってものが地中に沈んでいく、というものだ。
地盤沈下にはさまざまな理由があるが、柔らかい土砂が急に動いたり、重い荷物が柔らかい土砂を押しつけたりするのはその代表例だ。今回の計算が事実であれば、ニューヨーク市は1年に1〜2ミリ程度、ゆっくりと街ごと沈んでいるという。しかし、これは平均値であり、地域によってはもっと早く沈んでいるところもあるとのことだ。
米国地質調査所の地質学者Tom Parsonsらは、ニューヨーク市にある100万棟以上の建物の累積質量を計算した結果、その総重量が764,000,000,000キログラムであるとした。そして、ニューヨーク市を100×100メートルの正方形に分割し、重力を加味して建物の質量を下降圧力に変換した。
なお、この試算は建物とその内容物の質量のみで、道路、歩道、橋、鉄道など、ニューヨークの舗装された部分の質量は含まれていない。しかし、今回の計算では、ニューヨークの地下には砂、シルト、粘土の湖沼堆積物や岩盤が露出している複雑な地質があることを考慮し、これまでの地盤沈下の観測結果を改良している。
これらの地盤の挙動をモデル化したところ、粘土質の多い土壌や人工的な盛り土が特に沈下しやすいことが判明した。中央値は、マンハッタン南部のサンプルサイトで定規1本分の長さ（294mm）でした。弾力性のある土壌は建設後すぐに元に戻りますが、多くの高層ビルを支えている岩盤はそれほど大きくは動きません。
研究チームは、これらのモデルと地表の高さを測定する衛星データを比較し、都市全体の地盤沈下の推定値を算出した。地下水の排水や汲み上げを含む都市化の進展は、ニューヨークの地盤沈下問題に拍車をかける可能性があると、研究者は警告している。
今回算出された地盤沈下の速度は、氷河が溶けて地殻変動が起こるのと同じような速さである。800万人以上の人々が住むこの都市の基盤の変化は、特に低地に脅威を与える可能性がある。そのため、研究者は、洪水と海面上昇のリスクの増大に対処するための緩和戦略の開発に投資することが極めて重要であると指摘している。
しかし、巨大な防潮堤の建設は最適な解決策とは言えないかも知れない。「この論文のポイントは、海岸、河川、湖岸に高層ビルが建設されるたびに、将来の洪水リスクにつながる可能性があるという認識を高めることです」と、Parsons氏とロードアイランド大学の研究者らは警鐘を鳴らしている。
論文
- Earth’s Future: The Weight of New York City: Possible Contributions to Subsidence From Anthropogenic Sources
参考文献
研究の要旨
ニューヨーク市は、自然および人為的な原因による海面上昇、地盤沈下、暴風雨の強度の増加による浸水リスクの加速化に直面している。ここでは、これまで定量化されていなかった、都市の建築環境による累積質量と下方圧力による地盤沈下への寄与を計算する。この荷重分布をマルチフィジックス有限要素モデルに適用し、予想される地盤沈下を計算します。複雑な表層地質では、複数のレオロジー土質モデルを適用する必要がある。粘土質の多い土質と人工的な盛土は、弾性の高い土質と比較して、建設後の沈下量が最も大きくなると計算されている。計算された建物の最小および最大沈下量は、土壌/岩石の物理的パラメータと基礎モードによって0〜600mmになる。モデル化した地盤沈下と、衛星データ（干渉型合成開口レーダーと全地球測位システム）から観測された地盤沈下率を比較する。この比較は、都市負荷が測定された沈下率よりもはるかに長い期間にわたって蓄積されており、沈下の原因が複数存在するため、複雑なものとなっている。測地学的な測定では、都市全体の平均沈下速度は1～2mm/年で、氷河期以降の地域的な変形と一致するが、沈下速度が著しく大きい地域も見受けられる。この変形の一部は、人工充填物やその他の軟弱な堆積物の内部圧密と一致しており、最近の建築荷重によって悪化している可能性があるが、考えられる原因は多数ある。ニューヨークは、沈下が観測されている世界中の成長中の沿岸都市の象徴であり（Wu et al., 2022, https://doi.org/10.1029/2022GL098477）、増大する浸水危険に対する緩和という世界共通の課題があることを意味している。
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