近日,北京大学生态研究中心“遥感生态学(PKU-RE)”课题组在《Nature Cities》发表题为“A global view of urban land subsidence and its changing trajectories”的研究论文。该研究利用合成孔径雷达干涉测量技术,对全球465个人口超过一百万的城市在2014-2023年间的地面沉降状况开展系统评估。研究极大地弥补了当前对全球城市地面沉降状况系统认识的不足,为制定科学合理的城市地面沉降防控措施,提升城市韧性和风险应对能力以及推动城市可持续发展提供了重要的科学依据和数据支撑。

地面沉降是一个全球性问题,已成为城市基础设施安全和可持续发展面临的重要挑战。然而现有的城市地面沉降监测研究多聚焦于特定国家、区域或沿海城市,不同研究在监测手段、数据处理方法和观测时段等方面也存在差异。因此,面向全球大中型城市、基于统一方法框架的高分辨率地面沉降评估仍然不足。针对这一问题,该研究利用合成孔径雷达干涉测量技术,首次在统一方法框架下对全球107个国家的465个城市在2014-2023年间的地面沉降速率、空间格局及变化趋势进行了系统量化与评估。
研究发现,全球城市地面沉降具有较大的区域差异:北美南部、东南亚、中西亚的沉降最为突出,代表性城市包括墨西哥的托雷翁、墨西哥城和托卢卡,印度尼西亚的棉兰和万隆,以及伊朗的伊斯法罕等。其中,墨西哥城的局部沉降最为强烈,局部强沉降速率超过每年0.2米。

图1 全球沉降较快城市的沉降速率空间分布图(速率数值单位为毫米/每年,红色/负值代表沉降)
该研究的一个特色是进一步分析了2014-2023年间全球城市地面沉降的加速和减速趋势。结果显示,全球城市地面沉降总体以减缓居多,其中东亚和东南亚地区的沉降减缓尤为明显。以我国京津冀地区为例,近年来随着南水北调等大规模水资源调配工程的实施,以及地下水管理和管控措施的持续推进,部分地区地下水位逐步恢复,相关区域的地面沉降趋势也得到明显缓解。与此同时,东亚和东南亚部分地区也存在一定的沉降加速现象,这在一定程度上反映出当地快速城市化和资源开发所带来的沉降压力,相关风险仍需持续关注。

图2 全球465个城市地面沉降在区域尺度上的减速格局,上图展示了不同区域沉降减速的加权得分(WS)。WS综合包含了两部分:减缓的城市面积比例,以及减缓的程度。
为增强全球城市沉降评估的可靠性,该研究采用两种分析思路进行相互验证:一种关注城市内部的相对沉降,即以城市中相对稳定的位置为参照来识别局部沉降差异;另一种则借助全球导航卫星定位系统观测或垂向地表运动产品,将不同城市的沉降结果转换到统一的全球参考框架下进行对比分析;两种方法识别出的全球沉降热点基本一致。此外,该研究同步建立了全球城市地面沉降开放平台GUS(https://ee-pkurelab.projects.earthengine.app/view/gus),用户可通过在线平台浏览和查询不同城市的地面沉降情况,并通过Code Ocean开放胶囊(https://doi.org/10.24433/CO.7021098.v2)获取相关数据。数据的整体验证误差在2-3mm/yr左右,所以较小的沉降或上升速率在使用过程中需要谨慎对待。课题组希望通过数据的公开,来推动城市生态学的发展与研究。

图3 全球城市地面沉降开放平台GUS
https://ee-pkurelab.projects.earthengine.app/view/gus
这项研究受到了国家自然科学基金、西藏自治区重大科技专项以及广东省基础与应用基础研究基金等的资助。文章也得到《Nature Cities》期刊的Research Briefing 推介。课题组博士生王丽君和华南师范大学敖祖锐教授为论文共同第一作者,课题组组长陶胜利研究员、城环学院胡燮研究员为共同通讯作者。研究合作单位包括华南师范大学、休斯顿大学、广东工业大学、新罕布什尔大学、北京师范大学、中国科学院、海南大学等。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s44284-026-00527-8
Research Briefing 推介:https://www.nature.com/articles/s44284-026-00528-7