応県木造塔の風環境調査と風による危害防止

風が千年の塔を形作るとき

中国北部の平原に立つ応県木造塔は、ほぼ千年前に建てられた世界で最も高い現存の全木造の塔です。今日、この卓越した構造物は、経年や地震だけでなく、はるかに日常的な要因――風によってもゆっくりと傾いています。本研究は、塔の周囲で日常的に吹くそよ風やときおりの強風が何十年にもわたって古い木造フレームにどのように負荷をかけ、疲労を誘発するかを示すとともに、地域の風の特徴を理解することでこの世界的遺産を何世紀も直立させ続ける手立てが得られることを説明します。

風の吹き抜ける盆地の巨大木造塔

応県木造塔は山西省の大同盆地南縁にそびえ、高さは67メートルを超えます。この地域は大陸性の冷たい空気と季節的なモンスーン気流が開けた地形を定期的に吹き抜ける景観です。現代的な金具を使わずに組まれた相互にはまり合う木材部材だけで建てられたこの塔は、戦争や地震、風化に耐えてきました。それでも調査では第二・第三層、特に第二層が南西から北東へ傾いていることが示されています。風は塔に毎日起こる数少ない力の一つであるため、著者らは単純だが重要な問いを立てました：地域の風は単なる背景の天候にすぎないのか、それともこのゆっくりとした構造的変位の主因なのか。

塔周辺の風を再構築する

これに取り組むため、研究チームはモニュメントに一本の観測塔を置くだけに頼りませんでした。代わりに、応県県周辺の8つの気象観測所から得たほぼ20年の日次風データと10年の時間値データを統合しました。標準的方法を用いて風速を共通の高さと標高に補正し、距離に基づく重み付けで観測所の風を塔の正確な位置に“投影”しました。疑わしい観測値を除外し、年別、季節別、時刻別にデータを分けるとともに、軒先を揺らし中層の梁を振動させ、最強では上層を脅かすことが知られる風力階級6以上の強風に特別な注意を向けました。

強風はどれくらい、いつ、どの方向から吹くか

再構築された記録は、塔の周囲が西風に支配される環境であることを示しています。風力階級6の強風では約半分が西または西南西から来ており、階級7ではその割合が約60％に上がり、階級8以上の最も強い突風では約70％が同じ西方位から吹いています。過去20年では強風の日数は「多−少−多−非常に少」 のはっきりした相を示しており、最近数年には秒速23メートルを超える極端な突風の急増が数回観測されています。季節的には3月から6月に強風が集中し、5月にピークを迎えます。大型の天気パターンの移り変わり、春の気温差、盆地地形のじょうご状効果が合わさって流速を高めるためです。1日の変化では、風速は夜から早朝に最も弱く、遅めの朝から増し、午後3〜4時ごろにピークに達します。これは日射が下層大気を最も乱しやすくする時間帯と一致します。

風と傾く塔：因果関係

これらのパターンは塔がどのように、どこで変形しているかと驚くほど一致します。第二層の柱は一般に南西から北東へ傾いており、これは塔の西面を直撃する支配的な西風・西南西風とは正反対の方向です。この層の主要な柱のモニタリングでは、強い西寄りの風の期間に柱の変位が増加し、強い東寄りの風が優勢な期間には傾きが一時的に減少することが示されています。著者らは二段階の過程を記述します：頻繁に起きる中程度の強風（風力6〜7）は絶え間なく叩き続けるハンマーのように木製接合部を徐々に緩め、小さく恒久的な変位を生じさせます。そこへときおり来る極端な強風（風力8以上）が既に弱った構造に強い打撃を与え、傾斜をさらに進行させるのです。最強の風は暖かい午後や春・秋に多く発生する傾向があり、その時期は温度変動で木材が膨張・収縮しやすく材料が柔らかくなるため、風と熱サイクルの複合作用が変形を加速します。

目に見えない力から木造の巨塔を守る

塔の北東方向への傾きと持続的な強い西寄り風のパターンを確実に結びつけることで、本研究は抽象的な気象統計を実践的な保護の指針に変えます。強化と対策は塔の西側および南西側に重点を置くべきこと、リアルタイムの風警報が主要な突風到来前に一時的な補強を促すトリガーとなり得ること、地域計画を賢く行えば（例えば建物高さの管理や上流側に風を弱める植生を配置すること）局所の気流を穏やかにできることが提案されています。著者らは、塔の異なる高さでの超詳細な直接測定がまだ十分でないことを認めつつも、一般向けには明確なメッセージを示しています：風という目に見えない力が季節を超えて日々繰り返し塔に加わることでゆっくりとした傾斜を作り上げており、その力を理解することがこの稀有な木造建築を守る上で不可欠です。

引用: Li, Z., Zhang, H., Wang, J. et al. Wind environment study and wind-induced hazard prevention of Yingxian Wooden Pagoda. npj Herit. Sci. 14, 253 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02363-4

キーワード: 応県木造塔, 強風, 文化遺産保護, 構造の傾斜, 風環境