Исследование ветровой среды и предотвращение ветровых угроз для деревянной пагоды Инсянь

Когда ветер формирует тысячелетнюю башню

На равнинах Северного Китая стоит Деревянная пагода Инсянь, самая высокая в мире сохранившаяся полностью деревянная пагода, построенная почти тысячу лет назад. Сегодня эта выдающаяся конструкция постепенно наклоняется — и не только из‑за старения и землетрясений, но и из‑за явления куда более привычного: ветра. В этом исследовании объясняется, как обычные бризы и редкие шторма вокруг пагоды суммируются за десятилетия, изгибая и утомляя её древний деревянный каркас, — и как понимание местного ветрового режима может помочь сохранить этот объект всемирного наследия в вертикальном положении на многие века.

Гигантская деревянная башня в ветреном бассейне

Деревянная пагода Инсянь возвышается более чем на 67 метров над южным краем бассейна Датун в провинции Шаньси — районе, где холодные континентальные массы и сезонные муссонные потоки регулярно пронзают открытую местность. Построенная полностью из взаимозапирающихся деревянных элементов без современных крепежей, пагода выдержала войны, землетрясения и атмосферное воздействие. Тем не менее обследования показывают, что её второй и третий ярусы, особенно второй, наклоняются с юго‑запада на северо‑восток. Поскольку ветер — одна из немногих сил, действующих на пагоду ежедневно, авторы поставили перед собой простой, но ключевой вопрос: являются ли местные ветры просто фоном погоды или они выступают главным драйвером этого медленного смещения конструкции?

Воссоздание ветра у пагоды

Для решения этой задачи команда не ограничивалась одной измерительной мачтой у памятника. Вместо этого они объединили почти 20 лет суточных данных о ветре и 10 лет почасовых записей из сети из восьми метеостанций вокруг уезда Инсянь. Используя стандартные методы, они привели скорости ветра к общей высоте и отметке, затем применили взвешивание по расстоянию, чтобы «спроецировать» показания этих станций на точное местоположение пагоды. Они отфильтровали подозрительные измерения и разложили данные по годам, сезонам и времени суток, уделив особое внимание сильным ветрам — тем, что соответствуют или превышают 6‑й уровень по общепринятой шкале силы ветра, скорости, способные сотрясать карнизы, вызывать вибрацию средних балок и при наибольших уровнях угрожать верхним ярусам.

Как часто, когда и откуда дуют сильные ветры

Воссозданный архив показывает, что пагода живёт в мире, которым правят западные ветры. Для сильных ветров 6‑го уровня около половины приходят с запада или западо‑юго‑запада; для 7‑го уровня доля повышается примерно до 60 %; для самых мощных бурь, 8‑го уровня и выше, примерно 70 % дуют из тех же западных секторов. За последние два десятилетия дни с сильными ветрами колеблются в чётких фазах «высокая–низкая–высокая–очень низкая» активности, и в недавние годы наблюдались несколько всплесков экстремальных порывов свыше 23 м/с. По сезонам сильные ветры концентрируются с марта по июнь, с пиком в мае, когда смещение крупных погодных систем, весенние температурные контрасты и воронкообразный рельеф бассейна вместе ускоряют поток. По суточному ритму сила ветра подчиняется ясной дневной схеме: минимальные скорости — ночью и ранним утром, затем рост с позднего утра и максимум в середине второй половины дня около 15–16 ч, когда солнечный нагрев делает нижние слои атмосферы наиболее турбулентными.

Ветер и наклонная пагода: причина и следствие

Эти закономерности удивительно совпадают с тем, как и где деформируется пагода. Колонны на втором этаже в целом наклонены с юго‑запада на северо‑восток — прямо противоположно доминирующим западным и западо‑юго‑западным ветрам, которые бьют по западному фасаду башни. Мониторинг ключевой колонны на этом ярусе показывает, что периоды сильных западных ветров совпадают с увеличением её смещения, тогда как интервалы, доминирующие восточные сильные ветры, временно уменьшают наклон. Авторы описывают двухэтапный процесс: частые умеренно сильные бури (6–7 уровни) действуют как непрекращающийся молоток, медленно ослабляя деревянные стыки и вызывая небольшие, но постоянные сдвиги; затем редкие экстремальные бури (8‑й уровень и выше) наносят мощные удары по уже ослабленной конструкции, увеличивая наклон. Поскольку самые сильные ветры чаще случаются тёплыми днями и в весну и осень — периоды, когда температурные колебания заставляют древесину расширяться и сжиматься — материал становится более гибким, и совместное действие ветра и температурного цикла ускоряет деформацию.

Защита деревянного гиганта от невидимых сил

Чётко связывая наклон пагоды к северо‑востоку с устойчивым паттерном сильных западных ветров, это исследование превращает абстрактную метеорологическую статистику в практическую дорожную карту защиты. В нём делается вывод, что укрепления и планирование должны быть сосредоточены на западной и юго‑западной сторонах башни, что системы оповещения о ветре в реальном времени могут запускать временное распорное крепление перед приходом сильных порывов, и что более грамотное региональное планирование — например, регулирование высот застройки или высадка ветро­ломов с наветренной стороны — может мягко смягчать местный поток воздуха. Хотя авторы отмечают, что их реконструкция пока не включает сверхдетальных измерений на разных высотах пагоды, их работа уже даёт ясное послание для неспециалистов: невидимое давление ветра, повторяющееся день за днём и сезон за сезоном, является ключевым архитектором медленного наклона башни, и понимание этого давления необходимо, чтобы сохранить это редкое деревянное чудо.

Цитирование: 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

Ключевые слова: Деревянная пагода Инсянь, сильные ветры, защита культурного наследия, наклон конструкции, ветровая среда