หลายเมืองทั่วโลกกำลังทรุดตัว ควรทำอย่างไร?

เนื่องจากระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นเนื่องจากภาวะโลกร้อนมากขึ้น แล้วจะมีแนวทางแก้ไขปัญหานี้อย่างไรตามมาอ่านกันได้เลย

เมืองต่าง ๆ ทั่วโลกกำลังทรุดตัวลงในอัตราที่น่าตกใจ แต่ไม่ได้หมายความว่าพื้นดินจะทรุดตัวลงในอัตราเดียวกันทุกที่ บางพื้นที่อาจได้รับผลกระทบมากกว่าพื้นที่อื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียงกัน แต่ก็ส่งผลร้ายต่อผู้อยู่อาศัยในพื้นที่เหล่านั้น

การทรุดตัวของพื้นดิน การจมลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของพื้นผิวโลก เป็นปัญหาในเขตเมืองทั่วโลก การพัฒนาอย่างรวดเร็วมักนำไปสู่การสูบน้ำบาดาลมากเกินไป ซึ่งอาจทำให้ตะกอนใต้ดินอัดแน่นและทำให้พื้นดินด้านบนทรุดตัวลง ความเสี่ยงต่อการเกิดน้ำท่วมรุนแรงขึ้นจากระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นและปริมาณน้ำฝนที่มากขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

จากการศึกษาล่าสุดพบว่า ประชากรชายฝั่งทั่วโลกประมาณ 71% อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่กำลังทรุดตัวลง ซึ่งหลายพื้นที่นั้นมีประชากรหนาแน่น และกำลังเผชิญกับภัยคุกคามจากระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นอยู่แล้ว

ความก้าวหน้าในการตรวจสอบด้วยดาวเทียม ทำให้ปัจจุบันนักวิจัยสามารถวัดการทรุดตัวของเมืองต่าง ๆ ได้ในระดับรายละเอียดสูง ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Cities ทีมวิจัยชาวจีนได้ใช้ภาพถ่ายดาวเทียมเหล่านี้เป็นเวลาเก้าปี เพื่อประเมินเมืองใหญ่ 465 แห่งทั่วโลก ก่อนพบว่าเมืองในเอเชียทรุดตัวเร็วที่สุด และโดยทั่วไปแล้วเมืองในประเทศกำลังพัฒนาทรุดตัวเร็วกว่าเมืองในประเทศที่ร่ำรวยกว่า

เมืองทั่วโลกกับปัญหาการทรุดตัว

การทรุดตัวของพื้นดิน ซึ่งเป็นการค่อย ๆ จมลงของพื้นผิวโลก ส่งผลกระทบต่อเมืองใหญ่หลายแห่งทั่วโลก โดยบางส่วนของจาการ์ตา เมืองหลวงของอินโดนีเซีย กำลังทรุดตัวลงมากกว่าสิบเซนติเมตรในแต่ละปี ทำให้รัฐบาลต้องวางแผนย้ายเมือง

ขณะที่ เมืองเทียนจิน (Tianjin) ประเทศจีน ซึ่งเป็นเมืองชายฝั่งทะเล มีประชากร 15 ล้านคน และเป็นอีกหนึ่งพื้นที่ที่มีปัญหาดินทรุดตัวหากการทรุดตัวยังคงดำเนินต่อไปโดยไม่หยุดยั้ง ประชากร 15% ของเมืองจะจมอยู่ใต้น้ำภายในปี 2120

เรื่องราวคล้าย ๆ กันนี้กำลังเกิดขึ้นตั้งแต่เมืองซานดิเอโก (San Diego) สหรัฐฯ ไปจนถึงเมืองใหญ่ ๆ ของอิหร่านในทุกที่ที่มีการสูบน้ำบาดาลเร็วกว่าอัตราการเติมเต็ม

ในประเทศนิวซีแลนด์ มีการศึกษาล่าสุดที่แสดงให้เห็นว่าประมาณ 80% ของแนวชายฝั่งในเขตเมืองกำลังทรุดตัวลง และน้ำใต้ดินอาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดปัญหานี้ในบางพื้นที่ รวมถึงเมืองไครสต์เชิร์ช (Christchurch) และเวลลิงตัน (Wellington)

“จาการ์ตา” หนึ่งในเมืองที่กำลังจมลงรวดเร็วที่สุดในโลก

จากการวิจัย กรุงจาการ์ตา เมืองหลวงของอินโดนีเซีย เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของเมืองที่กำลังทรุดตัวลงมาเป็นเวลานาน พื้นที่สำคัญหลายแห่งอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลแล้ว และการทรุดตัวอย่างต่อเนื่องอาจทำให้พื้นที่ส่วนอื่น ๆ ของเมืองจมอยู่ใต้น้ำมากขึ้น บางพื้นที่ในจาการ์ตาทรุดตัวลงอย่างรวดเร็วกว่าพื้นที่อื่น ๆ เช่น บริเวณชายฝั่งทางเหนือของเมืองทรุดตัวลงถึง 7 เซนติเมตรต่อปี ตามแบบจำลองของงานวิจัย ปี 2016-2024

จาการ์ตาเป็นเมืองที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ราบลุ่มปากแม่น้ำในเขตร้อนชื้น มีแม่น้ำไหลผ่านถึง 13 สาย จึงมีความเสี่ยงต่อน้ำท่วมทั้งจากแม่น้ำและน้ำขึ้นน้ำลงอยู่แล้ว การทรุดตัวของพื้นดินทำให้เกิดน้ำท่วมบ่อยครั้งและรุนแรงมากขึ้น ในพื้นที่ชายฝั่งทางตอนเหนือ เช่น มัวราอังเกะ (Muara Angke) ซึ่งเป็นที่ตั้งของชุมชนแออัด น้ำท่วมอาจเกิดขึ้นทุก ๆ สองวัน ส่งผลกระทบต่อชุมชนที่เปราะบางที่สุดของเมือง

การทรุดตัวของพื้นดินเป็นปัญหาด้านการวางแผน

เพื่อปกป้องเมือง จาการ์ตาได้สร้างเครือข่ายกำแพงกันคลื่น ประตูระบายน้ำ ระบบคันกั้นน้ำ เขื่อน และสถานีสูบน้ำ เมืองชายฝั่งอื่น ๆ ที่กำลังทรุดตัวลงบนเกาะชวา ซึ่งเป็นเกาะที่มีประชากรมากที่สุดในโลก ก็จำเป็นต้องสร้างระบบที่คล้ายกันนี้เช่นกัน และขณะนี้มีแผนที่จะสร้างกำแพงกันคลื่นขนาดใหญ่ข้ามพื้นที่ส่วนใหญ่ทางตอนเหนือของเกาะชวา

อย่างไรก็ตาม ระบบป้องกันน้ำท่วมเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับมือและปกป้องจาการ์ตาหรือเมืองอื่น ๆ ในเกาะชวาจากน้ำท่วมได้ หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงระบบการวางผังเมืองโดยรวม จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ปัญหาดินทรุดตัวยังไม่ได้รับการบูรณาการอย่างเต็มที่ในแผนการจัดการน้ำท่วมของจาการ์ตา กฎระเบียบเกี่ยวกับการสูบน้ำบาดาลถูกนำมาใช้ในปี 2021 และเริ่มบังคับใช้ในปี 2023 ทั้ง ๆ ที่มีการพูดคุยถึงปัญหาดินทรุดตัวมานานกว่าสามทศวรรษแล้ว

ปัญหาหลัก ยังคงอยู่ที่การขาดแคลนระบบประปาที่เชื่อถือได้ ทำให้บ้านพักอาศัยและอาคารพาณิชย์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องสูบน้ำบาดาลมาใช้เอง การบังคับใช้กฎหมายดีขึ้นแล้ว แต่ก็ยังคงเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากน้ำบาดาลเป็นทรัพยากรที่จัดการได้ยาก เนื่องจากเป็นทรัพยากรที่ซ่อนเร้นหรือ “รั่วไหล” ได้ง่าย

โชคดีที่การทรุดตัวของพื้นดินจากการสูบน้ำบาดาลมากเกินไปสามารถแก้ไขได้ เมื่อน้ำบาดาลได้รับการเติมเต็ม พื้นผิวดินอาจสูงขึ้นอีกครั้ง อย่างไรก็ตาม แม้จะหยุดการสูบน้ำบาดาลทันทีก็ไม่สามารถหยุดการทรุดตัวอย่างฉับพลันได้ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการจัดการเชิงปรับตัวในระยะยาว โดยได้รับการสนับสนุนจากกรอบนโยบายที่ครอบคลุม ซึ่งผสมผสานการควบคุมน้ำบาดาล การควบคุมการสูบน้ำ และการจัดการแหล่งน้ำโดยรวม

น้ำใต้ดินในเขตเมือง ส่งผลให้เกิดการทรุดตัวได้อย่างไร?

หลายเมืองสร้างขึ้นบนแหล่งกักเก็บน้ำใต้ดินตามธรรมชาติ (ชั้นหินอุ้มน้ำ) และส่วนหนึ่งก็ได้รับการค้ำจุนจากน้ำที่อยู่ใต้เมืองเหล่านั้น ลองนึกภาพตาม ลูกโป่งน้ำขนาดยักษ์ที่อยู่ใต้เมือง ลูกโป่งนั้นเปรียบเสมือนแหล่งน้ำใต้ดิน เมื่อมีการสูบน้ำใต้ดินออกไป “ลูกโป่ง” ก็จะแฟบลง และพื้นดินด้านบนก็จะทรุดตัวลงนั่นเอง

เรื่องนี้มีความสำคัญมากที่สุดบริเวณชายฝั่ง หากพื้นดินทรุดตัวลงในขณะที่ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น ผลกระทบทั้งสองจะรวมกัน ส่งผลให้เมืองชายฝั่งเผชิญกับระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น และผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะมาถึงเร็วกว่าเมืองอื่น ๆ

ผลกระทบของการสูบน้ำบาดาลต่อการทรุดตัวของพื้นดินนั้นเป็นที่เข้าใจกันดี และการจัดการน้ำบาดาลที่ดีขึ้นมักถูกเสนอให้เป็นกลยุทธ์สำคัญในการชะลอหรือหยุดยั้งการทรุดตัว แต่สิ่งที่ยังไม่ชัดเจนคือ พื้นดินใต้เมืองจะตอบสนองอย่างไรเมื่อระดับน้ำใต้ดินฟื้นตัวในระยะยาว พื้นดินจะยกตัวขึ้นอย่างสม่ำเสมอเหมือนลูกโป่งที่พองตัวหรือไม่ หรือการตอบสนองจะซับซ้อนกว่านั้น?

ในการตอบคำถามนี้ จึงจำเป็นต้องมีข้อมูลสำคัญสองอย่าง ได้แก่ บันทึกระยะยาวเกี่ยวกับการสะสมของน้ำในชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน และการวัดระดับความสูงของพื้นผิวเหนือชั้นหินอุ้มน้ำอย่างแม่นยำในระดับมิลลิเมตร

“โอซากา” (Osaka) เมืองแห่งห้องทดลองทางธรรมชาติ

โอซากา (Osaka) เป็นสถานที่ที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการสำรวจเรื่องนี้ ระหว่างช่วงทศวรรษ 1920-1960 การสูบน้ำบาดาลอย่างหนักทำให้ระดับน้ำใต้เมืองลดลงถึง 30 เมตร และพื้นดินทรุดตัวลงมากกว่าสองเมตรในบางจุด จากสาเหตุดังกล่าว รัฐบาลญี่ปุ่นจึงออกกฎระเบียบควบคุมน้ำบาดาลอย่างเข้มงวดในช่วงต้นทศวรรษ 1960 และในหลายทศวรรษต่อมา ระดับน้ำบาดาลก็ฟื้นตัวอย่างต่อเนื่อง

เพื่อติดตามระดับน้ำใต้ดิน ทีมวิจัยจึงได้พิจารณาข้อมูลจากบ่อตรวจสอบ 44 บ่อ ซึ่งบางบ่อมีความลึกถึง 500 เมตรจากผิวดิน และย้อนหลังไปถึงปี 1985 เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของระดับความสูงของพื้นดิน ทีมวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าเรดาร์สังเคราะห์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริก ( InSAR ) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเก็บภาพเรดาร์จากดาวเทียมของพื้นผิวโลกซ้ำ ๆ โดยเชื่อมโยงกับการวัดค่าความแม่นยำสูงจากสถานีภาคพื้นดินด้วยระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก (GPS)

ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่งมาก ทั่วเขตมหานครโอซากา ซึ่งเป็นที่อยู่อาศัยของประชากรประมาณ 15 ล้านคน พื้นดินกำลังสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยอัตราการยกตัวของพื้นดินโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 4 มิลลิเมตรต่อปี และบางแห่งสูงถึง 12 มิลลิเมตรต่อปี ระดับน้ำใต้ดินก็เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องในอัตราสูงถึง 1 เมตรต่อปี บริเวณที่ระดับน้ำใต้ดินเพิ่มสูงขึ้นเร็วที่สุด พื้นดินก็ยกตัวสูงขึ้นตามไปด้วย

แต่แผนที่แสดงการยกตัวของพื้นดินยังไม่สมบูรณ์

ช่วงตึกหนึ่งอาจมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่อีกไม่ถึง 100 เมตรถัดไปอาจเปลี่ยนแปลงช้าลงอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เกิดขึ้นตามแนวทางเดินแคบ ๆ แต่ต่อเนื่องกันที่ทอดยาวไปทั่วเมือง ไม่นานทีมวิจัยก็พบสิ่งที่ไม่คาดคิดนั่นคือ ทางเดินเหล่านี้ตรงกับแนวรอยเลื่อนทางธรณีวิทยาที่เรารู้จัก

“รอยเลื่อน” เปรียบเสมือนเขื่อน

รอยเลื่อน คือรอยแตกในเปลือกโลก โดยทั่วไปมักนึกถึงในแง่ของการเกิดแผ่นดินไหว แต่ทีมวิจัยพบว่า มันมีบทบาทอื่นอีกด้วย โดยลองนึกภาพ รอยแตกของเปลือกโลกเป็นเหมือนม่านที่ห้อยลงมาในแนวดิ่งใต้ดิน ตัดผ่านชั้นหินอุ้มน้ำ แทนที่จะกั้นแสง มันกลับกั้นน้ำ ปิดกั้นการไหลในแนวด้านข้าง และทำหน้าที่เหมือนเขื่อนใต้ดิน ด้วยเหตุนี้ ระดับน้ำใต้ดินบริเวณด้านหนึ่งของรอยเลื่อนอุเอมาจิ (Uemachi Fault Zone) ในโอซากา เพิ่มสูงขึ้นเร็วกว่าอีกด้านหนึ่งถึงสามเท่า

ทีมวิจัยยังพบอีกว่า รูปแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นซ้ำในรอยเลื่อนอื่น ๆ ทั่วเมือง เขื่อนกั้นน้ำทางด้าน “ต้นน้ำ” ของรอยเลื่อน ซึ่งน้ำไม่สามารถไหลผ่านได้ง่าย ทำให้ระดับน้ำใต้ดินเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดการยกตัวของพื้นดินเร็วขึ้น ในขณะที่ด้าน “ปลายน้ำ” กลับตามหลังอยู่ งานวิจัยชี้ให้เห็นถึงโอกาสที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับเมืองชายฝั่งในการปรับตัวให้เข้ากับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล ในพื้นที่ที่การลดลงของระดับน้ำใต้ดินส่งผลให้เกิดการทรุดตัวของพื้นดิน การลดการสูบน้ำและปล่อยให้แหล่งน้ำใต้ดินฟื้นตัวอาจช่วยลดการทรุดตัวของพื้นดิน และในบางพื้นที่อาจสามารถพลิกกลับสถานการณ์ได้

แต่เนื่องจากระดับน้ำทะเลยังคงสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง การป้องกันไม่ให้พื้นดินใต้เมืองชายฝั่งทรุดตัวลงจึงอาจเป็นส่วนสำคัญยิ่งขึ้นในการปรับตัวให้เข้ากับโลกที่กำลังร้อนขึ้น

การฉีดน้ำลงใต้ดินเพื่อเติมเต็มชั้นน้ำบาดาล อีกหนึ่งวิธีแก้เมืองทรุดตัว

ทีมวิจัยเผยว่า “การฉีดน้ำลงใต้ดิน” (Artificial Groundwater Recharge คือ การนำน้ำฝน น้ำท่วมหลาก หรือน้ำผิวดินที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพแล้ว ส่งกลับลงไปสะสมในชั้นน้ำบาดาล ผ่านระบบต่าง ๆ เช่น บ่อเติมน้ำบาดาล หรือบ่อฉีดน้ำ “Well Infiltration”) เพื่อเติมเต็มชั้นน้ำบาดาลได้พิสูจน์แล้วว่า มีประสิทธิภาพในการจัดการปัญหาดินทรุดในสถานที่ต่าง ๆ เช่น ลาสเวกัส และเซี่ยงไฮ้ แต่แนวทางเดียวกันนี้ไม่สามารถนำมาใช้ได้โดยตรงในจาการ์ตา เนื่องจากปัญหาดินทรุดเกิดจากหลายปัจจัยรวมกัน รวมถึงการสูญเสียน้ำใต้ดินลึก การแก้ไขปัญหานี้มีความซับซ้อนทางเทคนิคและมีค่าใช้จ่ายสูง ทำให้การควบคุมและการวางท่อส่งน้ำเป็นสิ่งจำเป็นในการแก้ปัญหา

แม้ว่าการทรุดตัวของพื้นดินจะเป็นปัญหาทั่วโลก แต่ก็มีปัจจัยเฉพาะพื้นที่เป็นสาเหตุ และจะแก้ไขได้ก็ต่อเมื่อเข้าใจรูปแบบในระดับท้องถิ่นเท่านั้น เนื่องจากสาเหตุและผลกระทบของการทรุดตัวของพื้นดินนั้นได้รับอิทธิพลจากการพัฒนาเมือง การจัดการน้ำ และนโยบายและการตัดสินใจอื่น ๆ ในการสร้างเมือง

เนื่องจากเมืองต่าง ๆ ทั่วโลกยังคงทรุดตัวลงอย่างต่อเนื่อง นักวิจัยจึงจำเป็นต้องตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในระดับท้องถิ่นอย่างต่อเนื่อง ค่าเฉลี่ยทั่วทั้งเมืองอาจบอกเราได้ว่าปัญหาใหญ่แค่ไหน แต่การรู้ว่าพื้นที่ใดทรุดตัวลงเร็วที่สุด และใครอาศัยอยู่ที่นั่น เป็นสิ่งสำคัญในการตัดสินใจว่าจะรับมืออย่างไรให้ดีที่สุด…

คอนเทนต์อื่น ๆ ที่น่าสนใจ

📌อ่าน : ซูเปอร์เอลนีโญหายไปไหน? หลายพื้นที่ยังมีฝนตกหนักต่อเนื่อง สวนทางคำเตือนภัยแล้ง

📌อ่าน : พีก ธ.ค. นี้! ปรากฏการณ์เอลนีโญมีแนวโน้มรุนแรงขึ้น และจะอยู่จนถึง ก.พ. ปีหน้า

📌อ่าน : ผลตรวจสุขภาพโลกล่าสุด! เราข้ามขีดจำกัดของโลก ไปแล้ว 7 ใน 9 ข้อ

📌อ่าน : อธิบาย “ปรากฏการณ์เอลนีโญ” ทำให้โลกเกิดภัยแล้งและน้ำท่วมได้อย่างไร?

📌อ่าน : “พยากรณ์อากาศ” รู้ได้อย่างไร? ฝนจะตก แดดจะออก พายุจะเข้า

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล: nature, nature, epa

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech