از مکزیکوسیتی تا اصفهان؛ بحران خاموش فرونشست زیر پای شهرهای بزرگ دنیا

شهرهای بزرگی مانند نیواورلئان، مکزیکوسیتی، جاکارتا و رم هر سال چندین سانتی‌متر در زمین فرو می‌روند. پژوهشی گسترده نشان می‌دهد که فرونشست زمین دیگر مشکلی محدود به چند شهر خاص نیست و صدها منطقه‌ی شهری در سراسر جهان با آن دست‌وپنجه نرم می‌کنند.

به‌گزارش ساینتیفیک آمریکن، پژوهشگران با استفاده از داده‌های راداری ماهواره‌ای، میزان فرونشست زمین را در ۴۶۵ منطقه‌ی شهری با جمعیت بیش از یک میلیون نفر بررسی کردند.

پژوهشگران برای اندازه‌گیری فرونشست از تصاویر راداری ماهواره‌ای استفاده کردند. ماهواره‌ها با ثبت تصاویر مکرر از یک منطقه و مقایسه‌ی تغییرات سیگنال‌های بازگشتی، می‌توانند جابه‌جایی سطح زمین را حتی در مقیاس چند میلی‌متر تشخیص دهند.

در پژوهش جدید، دانشمندان مناطق شهری را با دقتی بررسی کردند که امکان شناسایی تغییرات ارتفاع زمین در محدوده‌هایی به‌اندازه‌ی چند خانه را فراهم می‌کرد. نتایج نشان داد که شدیدترین فرونشست‌ها در جنوب شرق آسیا، غرب و مرکز آسیا و آمریکای شمالی رخ می‌دهند. بااین‌حال، شهرهایی در آمریکای جنوبی و آفریقا نیز با این مشکل روبه‌رو هستند.

عوامل مختلفی می‌توانند باعث فرونشست زمین شوند. برای مثال، در نیویورک وزن ساختمان‌های سنگین به لایه‌های نرم خاک فشار وارد می‌کند و به فشرده‌شدن تدریجی آن‌ها منجر می‌شود.

اما مهم‌ترین عامل فرونشست در بسیاری از شهرها، برداشت بیش‌ازحد آب‌های زیرزمینی است. آب موجود در لایه‌های زیرزمینی به حفظ فشار و ساختار خاک کمک می‌کند. وقتی شرکت‌های آب‌رسانی، صنایع و دیگر مصرف‌کنندگان حجم زیادی از این آب را استخراج می‌کنند، فشار وارد بر ذرات خاک افزایش می‌یابد و لایه‌های زمین به‌تدریج متراکم می‌شوند.

البته خطر اصلی همیشه مقدار فرونشست نیست، بلکه تفاوت سرعت آن در بخش‌های مختلف شهر است. بورگمان توضیح می‌دهد که اگر تمام یک شهر به‌صورت یکنواخت چند سانتی‌متر پایین برود، لزوماً مشکل بزرگی ایجاد نمی‌شود. اما وقتی یک محله سریع‌تر از محله‌ی مجاور فرو می‌نشیند، اختلاف جابه‌جایی زمین به ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها فشار وارد می‌کند. این فرایند در طول زمان می‌تواند باعث ترک‌خوردن پی ساختمان‌ها، شکستگی خطوط فاضلاب، آسیب به تونل‌های مترو و تشدید سیلاب شود.

جاکارتا، پایتخت پیشین اندونزی، یکی از نمونه‌های شناخته‌شده‌ی این بحران است. فرونشست زمین و افزایش خطر سیلاب در این شهر به‌اندازه‌ای جدی شده که دولت اندونزی ساخت پایتخت جدیدی در جزیره‌ی بورنئو را آغاز کرده است.

به‌گفته‌ی وانگ، فرونشست زمین پدیده‌ای تجمعی است و بخش بزرگی از تغییرات ایجادشده در لایه‌های خاک معمولاً برگشت‌ناپذیر هستند. بااین‌حال، تجربه‌ی برخی شهرها نشان می‌دهد که می‌توان سرعت فرونشست را کاهش داد یا حتی روند آن را متوقف کرد.

منوچهر شیرزایی، پژوهشگر علوم زمین در دانشگاه ویرجینیا تک و یکی از داوران علمی مطالعه، به تجربه‌ی توکیو اشاره می‌کند. پایتخت ژاپن زمانی با سرعتی بیشتر از بسیاری از شهرهای امروزی در حال فرونشست بود، اما مقام‌های ژاپنی با محدودکردن برداشت آب‌های زیرزمینی و استفاده از منابع جایگزین آب سطحی، توانستند این روند را مهار کنند.

پکن و تیانجین در چین نیز تجربه‌ی مشابهی داشته‌اند. مسئولان این شهرها با کاهش برداشت آب زیرزمینی و انتقال آب از حوضه‌ی رود یانگ‌تسه، موفق شدند فرونشست را در بخش‌هایی از منطقه متوقف کنند. این تجربه‌ها نشان می‌دهند که اگرچه زمین فرونشسته معمولاً به ارتفاع اولیه‌ی خود بازنمی‌گردد، مدیریت منابع آب می‌تواند از ادامه‌ی آسیب جلوگیری کند.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که شهرها هنوز برای مقابله با فرونشست فرصت دارند، اما تأخیر در اقدام می‌تواند خسارت‌های بیشتری به زیرساخت‌ها وارد کند. شیرزایی می‌گوید: «در بیشتر مناطق هنوز زمان کافی برای واکنش داریم، اما باید اقدام کنیم.»

ایران نیز از بحران جهانی فرونشست زمین در امان نمانده است. براساس پژوهش جدید مجله‌ی Nature Cities، اصفهان با میانه‌ی نرخ فرونشست حدود ۱۱ میلی‌متر در سال، در میان شهرهای شاخص جهان از نظر فرونشست قرار دارد. این میزان در برخی شهرهای اندونزی مانند مدان و باندونگ به‌ترتیب به ۳۳ و ۲۲ میلی‌متر در سال می‌رسد.

اما ابعاد بحران در ایران بسیار گسترده‌تر است. پژوهشی که سال ۲۰۲۵ در مجله‌ی Journal of Geophysical Research: Solid Earth منتشر شد، با بررسی داده‌های ماهواره‌ای سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۲، ۱۰۶ منطقه‌ی درگیر فرونشست در ایران را شناسایی کرد. مجموع وسعت این مناطق به بیش از ۳۱هزار و ۴۰۰ کیلومترمربع می‌رسد؛ یعنی حدود ۱٫۹ درصد مساحت کشور با سرعتی بیش از ۱۰ میلی‌متر در سال در حال فرونشست بوده است.

شرایط در برخی مناطق بسیار نگران‌کننده‌تر است. پژوهشگران در بخش‌هایی از دشت رفسنجان، سرعت فرونشست را تا حدود ۳۴ سانتی‌متر در سال ثبت کرده‌اند. همچنین، نرخ فرونشست در بخش‌هایی از تهران و کرج از ۱۵ سانتی‌متر و در شمال‌غرب مشهد از ۱۷ سانتی‌متر در سال فراتر رفته است. البته این ارقام مربوط به نقاط خاص هستند و نباید با میانگین فرونشست کل شهرها اشتباه گرفته شوند.

براساس برآورد پژوهشگران، حدود ۶۵۰هزار نفر در ایران در معرض خطر متوسط یا بالاتر ناشی از فرونشست نامتوازن زمین قرار دارند. در کرج به‌تنهایی، بیش از ۲۳هزار نفر در مناطق با خطر بالای آسیب ناشی از تغییرشکل زمین زندگی می‌کنند.

برداشت آب‌های زیرزمینی برای کشاورزی یکی از عوامل اصلی بحران است. مطالعه نشان می‌دهد حدود ۷۷ درصد از اراضی دارای فرونشست بیش از ۱۰ میلی‌متر در سال، کاربری کشاورزی دارند. پژوهشگران همچنین دریافتند که بخش عمده‌ی فشردگی لایه‌های آبخوان در ایران برگشت‌ناپذیر است؛ به این معنا که حتی با افزایش دوباره‌ی منابع آب، زمین لزوماً به ارتفاع اولیه‌ی خود بازنمی‌گردد.