Badanie warunków wietrznych i zapobieganie zagrożeniom wywołanym wiatrem dla drewnianej pagody Yingxian

Gdy wiatr kształtuje tysiącletnią wieżę

Na równinach północnych Chin stoi pagoda drewniana Yingxian, najwyższa zachowana na świecie pagoda z drewna, zbudowana niemal tysiąc lat temu. Dziś ta niezwykła konstrukcja powoli się przechyla — nie tylko na skutek starzenia się i trzęsień ziemi, lecz także przez coś znacznie bardziej przyziemnego: wiatr. Badanie wyjaśnia, jak codzienne bryzy i okazjonalne wichury wokół pagody kumulują się na przestrzeni dziesięcioleci, powodując odkształcenia i zmęczenie jej starożytnej drewnianej konstrukcji — oraz jak zrozumienie lokalnych wzorców wiatrowych może pomóc utrzymać ten światowy zabytek w pozycji pionowej przez kolejne stulecia.

Ogromna drewniana wieża w wietrznej kotlinie

Pagoda Yingxian wznosi się na ponad 67 metrów nad południową krawędzią kotliny Datong w prowincji Shanxi, terenem, gdzie chłodne, kontynentalne masy powietrza i sezonowe przepływy monsunowe regularnie przemykają przez otwartą przestrzeń. Zbudowana w całości z zazębiających się elementów drewnianych bez nowoczesnych łączników, pagoda przetrwała wojny, trzęsienia ziemi i działanie pogody. Jednocześnie pomiary wykazują, że drugie i trzecie piętro, szczególnie drugie, przechylają się z południowego zachodu na północny wschód. Ponieważ wiatr jest jedną z niewielu sił działających na pagodę każdego dnia, autorzy postawili sobie proste, lecz kluczowe pytanie: czy lokalne wiatry to tylko tło pogodowe, czy główny czynnik tego powolnego przesuwania się konstrukcji?

Odtwarzanie wiatru przy pagodzie

Aby to zbadać, zespół nie polegał wyłącznie na jednym maszcie pomiarowym przy zabytku. Zgromadzono prawie 20 lat dziennych danych wiatrowych i 10 lat danych godzinowych z sieci ośmiu stacji meteorologicznych wokół powiatu Yingxian. Przy użyciu standardowych metod skorygowano prędkości wiatru do wspólnej wysokości i wysokości nad poziomem morza, a następnie zastosowano ważenie zależne od odległości, by „przetransponować” pomiary z tych stacji na dokładne położenie pagody. Odfiltrowano podejrzane odczyty i rozdzielono dane według roku, pory roku i pory dnia, ze szczególnym uwzględnieniem silnych wiatrów — tych na poziomie 6 i wyższym w powszechnie używanej skali siły wiatru, prędkości znanych z tego, że mogą poruszać gzymsami, wywoływać drgania belek środkowych i, przy najsilniejszych poziomach, zagrażać górnym kondygnacjom.

Jak często, kiedy i skąd wieje silny wiatr

Odtworzony zapis pokazuje, że pagoda znajduje się w obszarze zdominowanym przez wiatry zachodnie. Dla silnych wiatrów poziomu 6 około połowa pochodzi z zachodu lub zachodniego południowego zachodu; dla poziomu 7 udział ten wzrasta do około 60 procent; dla najsilniejszych wichur, poziomu 8 i wyżej, około 70 procent wieje z tych zachodnich sektorów. W ciągu ostatnich dwóch dekad dni z silnymi wiatrami zmieniały się w wyraźnych fazach „wysoka–niska–wysoka–bardzo niska” aktywność, a w ostatnich latach wystąpiło kilka skoków ekstremalnych porywów przekraczających 23 metry na sekundę. Sezonowo silne wiatry skupiają się od marca do czerwca, ze szczytem w maju, gdy przemieszczające się duże układy pogodowe, wiosenne kontrasty temperatur i lejkowate ukształtowanie kotliny razem przyspieszają przepływ. Dobowy rytm siły wiatru jest wyraźny: prędkości najniższe są od nocy do wczesnego rana, rosną od późnego przedpołudnia i osiągają maksimum w środku popołudnia około 15–16, gdy nasłonecznienie sprawia, że dolna atmosfera jest najbardziej turbulentna.

Wiatr i przechylająca się pagoda: przyczyna i skutek

Te wzorce zaskakująco dobrze pokrywają się z miejscami i sposobami, w jakie pagoda się odkształca. Kolumny na drugim piętrze zazwyczaj pochylają się z południowego zachodu na północny wschód — dokładnie odwrotnie do dominujących wiatrów zachodnich i zachodnio-południowo-zachodnich, które uderzają w zachodnią elewację wieży. Monitoring kluczowej kolumny na tym piętrze pokazuje, że okresy silnych wiatrów zachodnich korespondują ze wzrostem jej przemieszczenia, podczas gdy okresy z dominacją silnych wiatrów wschodnich tymczasowo zmniejszają ten przechył. Autorzy opisują proces w dwóch etapach: częste umiarkowane wichury (poziom 6–7) działają jak nieustannie stukający młotek, powoli luzując drewniane połączenia i powodując drobne, trwałe przesunięcia; następnie okazjonalne ekstremalne wichury (poziom 8 i wyżej) wymierzają mocniejsze uderzenia w już osłabioną konstrukcję, pogłębiając przechylenie. Ponieważ najsilniejsze wiatry zwykle występują w ciepłe popołudnia oraz wiosną i jesienią — okresy, gdy wahania temperatury powodują rozszerzanie i kurczenie drewna — materiał jest bardziej podatny na odkształcenia, a skumulowany wpływ wiatru i cykli termicznych przyspiesza deformację.

Ochrona drewnianego giganta przed niewidzialnymi siłami

Poprzez jednoznaczne powiązanie przechyłu pagody w kierunku północnego wschodu z utrwalonym wzorcem silnych wiatrów zachodnich, badanie przekształca abstrakcyjne statystyki pogodowe w praktyczną mapę działań ochronnych. Wskazuje, że wzmocnienia i planowanie powinny skupić się na zachodniej i południowo-zachodniej stronie wieży, że ostrzeżenia w czasie rzeczywistym o wietrze mogłyby uruchamiać tymczasowe usztywnienia przed nadejściem silnych porywów, oraz że mądrzejsze planowanie regionalne — na przykład zarządzanie wysokościami zabudowy lub sadzenie osłonnych pasów roślinności po stronie nadwietrznej — może łagodnie uporać się z lokalnym przepływem powietrza. Autorzy zaznaczają, że ich rekonstrukcja nadal nie obejmuje ultra-szczegółowych pomiarów na różnych wysokościach samej pagody, jednak ich praca już teraz niesie jasny przekaz dla osób niebędących specjalistami: niewidzialne pchnięcia wiatru, powtarzane dzień po dniu i sezon po sezonie, są kluczowym czynnikiem powolnego przechylania się wieży, a zrozumienie tych sił jest niezbędne, by zachować ten rzadki drewniany cud.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: Pagoda drewniana Yingxian, silne wiatry, ochrona dziedzictwa kulturowego, pochylenie konstrukcji, środowisko wiatrowe