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北京中轴线气候印记:5G及AI技术为古建穿上「金丝软甲」

2024-08-10辟谣

近日,联合国教科文组织

第46届世界遗产大会

通过决议

将「北京中轴线——中国理想都城秩序的杰作」

列入【世界遗产名录】

联合国教科文组织世界遗产委员会认为

北京中轴线所体现的

中国传统都城规划理论和

「中」「和」哲学思想

为世界城市规划史作出了重要贡献

那么

气候对中轴线发展变迁有何影响?

我们又该如何守护这一古老的世界遗产?

小编来带您一起解读~

图为故宫

中轴线上的气候印记

历史悠久的北京中轴线位于北京老城中心,纵贯老城南北,始建于13世纪,历经元、明、清及近现代逾7个世纪演进而延续至今。皇室宫殿、城中坛庙、门楼园林……中轴线上聚集了诸多建筑景观,其中气象元素也不少。

景山位于中轴线北端,整个紫禁城建筑群依它而建。这个海拔不足百米的山峰被称为「紫禁城的靠山」,究其原因,也有气候因素的考量。北京地处华北平原北缘,来自西北部蒙古高原和西伯利亚的冬季偏北风凛冽。北风一来,景山可以起到阻挡缓冲的作用,山体会使风和气流从两侧绕流,位于山体背风侧的风速减弱,中心区域可以平稳无风。这样,位于景山背风侧的宫殿建筑群「风和日丽」。

北海是中轴线上另一处知名景观。这里有趣的天气现象之一是穿堂风,即城市峡谷风。当风从开阔的后海地带吹来,穿过狭窄的「银锭桥」,会加速吹过北海的水面,凉风习习,波光潋滟。然后,凉风会加速通过狭窄又安静的胡同巷弄,高大的槐树枝叶婆娑,人们饭后茶余纳凉消暑也成了一处人文景观。

中轴线上另有著名的琼岛春阴、太液秋风等燕京美景,气象的交融促使中轴线上的景观更为壮美。然而,百年来,北京地区的气温及降水经历了显著变化,这也对中轴线及其周边景观产生了深远影响。

20世纪以来,北京市气温整体呈上升趋势,2000年以来北京市温度显著升高。百余年间气温升高了2.24℃。2010—2020年较1916—1949年平均气温均有不同程度的升高,全年气温整体升高1.57℃。

北京市气温变化图/王冀

百年来北京市平均年降水量为588.6毫米,2020年前呈下降趋势,2020年后呈上升趋势。与1916—1949年相比, 2010—2020年春季和秋季降水量均有不同程度的增加;夏季和冬季降水有所减少。

北京逐年降水量图/王冀

气温上升使季节及温暖气候延长,中轴线周边的植物群落展现出更繁茂的景象,但同时一些耐热性较差的植物也面临生存挑战。这种植被覆盖的变化,不仅丰富了景观的层次与色彩,也对生态系统及其平衡产生影响。此外,高温天气还加剧了对古建筑材料的考验,尤其是木质与砖石结构在高温下更容易受损,更需精心养护。

降水波动会影响中轴线周边的水体景观。湖泊、池塘等自然水域因缺乏足够的雨水补给,导致水位逐渐下降。同样,这也对古建筑保护提出了更高要求。在降水量减少的情况下,古建筑可能更容易出现干燥、开裂等情况。此外,极端性降水事件增加也给中轴线周边的排水系统带来了不小压力,尤其在暴雨季节,如何确保中轴线周边地区不受积水困扰,也成了一项重要课题。

古老的中轴线,不仅见证了北京从皇家禁地到现代都市的华丽蜕变,更在气候的雕琢下,绽放出独特而丰富的文化韵味。

智慧传承成就古建筑经典

在古都北京的中心地带,呈南北走向的中轴线,如同一把标尺,标注着中国发展的进度,也彰显出中国人的智慧和气度。在气候变暖背景下,城市面临的各种风险和挑战加剧,在北京中轴线保护传承中又面临哪些气候风险?

影响中轴线文物和古建筑保护的气象因素很多,如暴雨、雷电、冰雹、低温冰冻等。其中,水灾特别是暴雨和洪涝,是北京地区出现频率较高且危害最严重的自然灾害之一,对于古建筑的威胁尤为突出。

故宫的排水系统堪称经典,六百年来从未出现漫溢之患。故宫有着科学精密的排水系统,包括屋顶、地上和地下三部分。故宫建筑屋顶设计遵循屋脊高、坡度陡的特点,这不仅增加了建筑的雄伟气势,更重要的是,使得雨水能够快速地流走。

图为2023年7月31日,故宫太和殿台基的螭首「吐」出雨水来源:新华社

屋顶凸起的筒瓦和凹陷的板瓦搭配形成「排水通道」——瓦垄,能让雨水有序流下,有效减轻屋顶的压力。值得注意的是,故宫从后院到前院,每个院落都有3‰的坡度,且各院落有独立的排水沟。这些排水沟渠纵横交错,如同人的血液循环系统,积水能够通过排水管网快速排到金水河里,再由金水河排到护城河,防止暴雨对古建筑的侵蚀。

在什刹海畔,万宁桥桥下四只形态不一的石雕神兽——趴蝮,除了蕴含保一方水运平安之意,也起到水位警戒线的作用。在极端天气条件下,什刹海能够通过控制水位和分流,将多余的雨水排入湖泊和周边河道,减少城市内涝风险。

图为万年桥的镇水神兽趴蝮

躲开了水的冲击和侵蚀,古建筑还要面对雷电带来的直接伤害。与「人祸」相比,雷击引发古建筑火灾往往就在一瞬间,且来势汹汹,雷电灾害也因此被称为「古建筑杀手」。

由于自身材料、结构、位置等特点,古建筑遭受雷击后起火的事故发生率较高。雷电引发古建筑起火主要有两种途径——直接雷击引燃木材,或雷电流沿着电源或信号线路侵入,引发线路起火进而引起古建筑起火。

好在,北京中轴线上的许多重要古建筑都采取了先进的防雷措施。近年来,防雷的主要方法是安装防雷装置,包括防直击雷装置和防感应雷装置。

北京中轴线上的永定门、天坛、先农坛、正阳门及箭楼、天安门及其周边历史建筑群、太庙、社稷坛、故宫、景山公园、钟鼓楼基本上安装了防雷装置。

图为天坛祈年殿房檐布设的避雷带图/王婉

图为故宫正吻上的避雷带图/王婉

在北京市的城市规划与建设管理过程中,「韧性城市」建设方案被纳入其中,以进一步提升城市应对自然灾害和气候变化的抗风险能力。近年来,气象部门持续助力海绵城市建设,并利用5G及AI技术,实现风险天气的实时动态监测和预报预警,这仿佛为北京中轴线古建筑穿上了一套「金丝软甲」,让其无惧风雨。