莫高窟第85窟溫濕度分布特征及濕度對(duì)降水的響應(yīng)研究

陳海玲　蘇伯民　薛平　王小偉　張正模

內(nèi)容摘要：基于莫高窟第85窟溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及窟外氣象資料，分析了洞窟溫濕度分布特征及降水對(duì)洞窟空氣濕度的影響。結(jié)果表明：（1）第85窟氣溫春、夏季分布均勻，秋、冬季相對(duì)集中，濕度夏、秋季分布區(qū)間寬泛，春、冬季集中;（2）正弦函數(shù)和高斯函數(shù)可分別模擬窟內(nèi)氣溫和濕度的年變化特征，不同季節(jié)窟內(nèi)溫濕度變化明顯，波動(dòng)程度各異;（3）窟內(nèi)濕度對(duì)降水的響應(yīng)可大致劃分為上升期、高濕期、回落期三個(gè)階段。研究結(jié)果對(duì)莫高窟洞窟微氣候特征認(rèn)知、壁畫(huà)病害機(jī)理研究、以及洞窟開(kāi)放管理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：莫高窟;溫濕度;不同時(shí)間尺度;非線性擬合;變異系數(shù);降水

中圖分類(lèi)號(hào)：K870.6;K854.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1000-4106（2021）05-0134-11

Research on the Distribution Characteristics of Air Temperature and

Humidity and the Effects of Precipitation on Humidity in Mogao Cave 85

CHEN Hailing1，2，3 SU Bomin1，2，3 XUE Ping1，2，3 WANG Xiaowei1，2，3 ZHANG Zhengmo1，2，3

（1. National Research Center for the Conservation of Ancient Wall Paintings and Earthen Sites， Dunhuang， Gansu 736200;

2. Key Scientific Research Base of the Conservation for Ancient Wall Paintings， State Administration of Cultural Heritage， Dunhuang， Gansu 736200;

3. Research Center for the Conservation of Dunhuang Cultural Relics， Dunhuang， Gansu 736200）

Abstract：Based on thetemperature and humidity data from Mogao Cave 85 and the meteorological data of the Mogao Grottoes， the distribution characteristics for temperature and humidity and the effect of precipitation on air humidity inside the cave have been calculated. Three significant results have been observed. （1） Air temperature in Cave 85 distributes homogeneously in spring and summer， but becomes relatively concentrated in autumn and winter; humidity distributes widely in summer and autumn and remains relatively concentrated in spring and winter. （2） Air temperature and humidity， as well as variation in these environmental data， show obvious differencesin different seasons. The use of sine function and Gaussian function analyses can be used to simulate the changing characteristics of temperature and humidity， respectively. （3） The response of humidity in the cave to precipitation can be divided into three phases： a rising stage， a highhumidity stage， and a pullback stage. Theseresearch results are meant to contribute to the understanding of cave microclimate， research on the mechanisms that cause mural deterioration， and conservation of the caves open to public.

Keywords：Mogao Grottoes; temperature and humidity; different time scales; nonlinear fitting; coefficient of variation; precipitation

引 言

第85窟位于莫高窟南區(qū)中段底層，開(kāi)鑿于咸通三年（862），竣工于咸通八年（867），是張氏歸義軍時(shí)期第二任河西都僧統(tǒng)翟法榮為自己修建的功德窟[1]，該窟為覆斗頂中心佛壇型窟，由前室、甬道、主室三部分構(gòu)成。甬道壁面繪有真人大小供養(yǎng)人像及墨書(shū)題記，主室中央設(shè)中心佛壇，佛壇上塑釋迦牟尼佛與弟子像，窟頂為獅子蓮花藻井，四披和四壁共繪14幅經(jīng)變畫(huà)，其內(nèi)容涉及政治、經(jīng)濟(jì)、歷史文化、科技、軍事、日常生活等多個(gè)方面，是研究唐代社會(huì)生活、繪畫(huà)藝術(shù)、風(fēng)俗信仰等的重要史料。該窟壁畫(huà)內(nèi)容豐富、規(guī)模宏大、保存相對(duì)完整，是莫高窟晚唐時(shí)期具有代表性的大型洞窟[2][3]。

莫高窟第85窟壁畫(huà)酥堿、起甲、空鼓、皰疹等病害嚴(yán)重[4]，自上世紀(jì)敦煌文物研究所成立以來(lái)經(jīng)歷了多次修復(fù)[5]，由于不可移動(dòng)文物自身的復(fù)雜性，部分壁畫(huà)重新出現(xiàn)了以起甲、酥堿為代表的病害。洞窟微氣候環(huán)境因子是影響壁畫(huà)病害發(fā)生發(fā)展的重要因素[6][7][8]。研究表明，洞窟空氣中的高濕度是導(dǎo)致壁畫(huà)鹽害發(fā)生的一個(gè)重要水分來(lái)源，在一定溫度范圍內(nèi)，洞窟空氣濕度的波動(dòng)能夠驅(qū)動(dòng)巖體鹽分向壁畫(huà)地仗遷移[9][10][11][12][13]。壁畫(huà)顏料層、底色層或地仗表面泥層所含膠質(zhì)材料過(guò)多是壁畫(huà)產(chǎn)生起甲病害的根本原因，溫濕度變化是導(dǎo)致其發(fā)生的必要條件[14][15]。

莫高窟洞窟空氣中水汽的潛在來(lái)源有洞窟圍巖水汽、降雨天氣下洞窟內(nèi)外空氣交換、游客呼吸散發(fā)水汽等[16]。相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度都是表示空氣濕度的物理量，相對(duì)濕度是指示一定溫度和壓強(qiáng)下空氣中所含水汽量接近飽和程度的濕度參量，絕對(duì)濕度是空氣中實(shí)際所含的水汽量，通過(guò)對(duì)比洞窟內(nèi)外空氣絕對(duì)濕度，有助于分析判斷洞窟空氣中的水汽來(lái)源。針對(duì)第85窟的微氣候研究，劉剛等人于2000年進(jìn)行了報(bào)道[17]，但由于年代久遠(yuǎn)，無(wú)法反映洞窟近年的微氣候狀況。基于此，本文利用莫高窟第85窟2018年1月至2020年2月的溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及窟外氣象資料，分析了洞窟空氣溫度、相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度在不同時(shí)間尺度上的變化特征及降雨對(duì)洞窟空氣濕度的影響，為壁畫(huà)病害反復(fù)發(fā)作的機(jī)理研究以及今后預(yù)防性保護(hù)工作的開(kāi)展提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

1.1 氣象資料

窟區(qū)氣象資料由安裝在莫高窟山頂?shù)拿绹?guó)CAMPBELL SCIENTIFIC公司生產(chǎn)的自動(dòng)氣象站測(cè)得，其測(cè)量的主要?dú)庀髤?shù)為空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、大氣壓、降雨量、輻射量、風(fēng)速、風(fēng)向，數(shù)據(jù)采集頻率為10min。

1.2 微氣候監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

第85窟空氣溫濕度監(jiān)測(cè)采用美國(guó)ONSET公司生產(chǎn)的MX2301型溫濕度監(jiān)測(cè)儀，溫度測(cè)量范圍為-40℃～70℃，測(cè)量精度為±0.25℃@-40℃～

0℃，±0.2℃@0℃～70℃;相對(duì)濕度測(cè)量范圍為0～100%RH，測(cè)量精度為±2.5%@10%RH～90%RH，±5%@<10%RH和>90%RH。

為揭示主室不同空間位置溫濕度差異及其變化規(guī)律，本次研究在主室東南角、中央、西北角共布設(shè)3枚溫濕度監(jiān)測(cè)儀，數(shù)據(jù)采集頻率為15min。第85窟平、剖面圖及溫濕度監(jiān)測(cè)儀布設(shè)位置見(jiàn)圖1。

1.3 研究方法

1.3.1 絕對(duì)濕度

本文以洞窟空氣溫度和相對(duì)濕度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于公式（1）—（3）[18]計(jì)算得到洞窟空氣絕對(duì)濕度。

式中，ε是水汽與干空氣的摩爾質(zhì)量比，為無(wú)量綱常數(shù)0.622，Rd是干空氣的比氣體常數(shù)，為287.05J/（kg·K），e為水汽壓，T為熱力學(xué)溫度，ρv

為絕對(duì)濕度，單位為g·m-3。水汽壓e由相對(duì)濕度φ和飽和水汽壓es計(jì)算得到，如式（2）所示。

其中，飽和水汽壓es由式（3）計(jì)算得到。王婷等對(duì)文獻(xiàn)中常用的幾種飽和水汽壓計(jì)算公式進(jìn)行了誤差分析比較[19]，發(fā)現(xiàn)Gerry方程的精度最高，因此本文采用Gerry公式計(jì)算不同溫度下的飽和水汽壓，見(jiàn)公式（3）。

1.3.2 變異系數(shù)

變異系數(shù)C.V是衡量觀測(cè)資料中各觀測(cè)值變異程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，反映數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，其是標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比值，是一個(gè)無(wú)量綱量，可用來(lái)比較不同量綱資料的變異程度，見(jiàn)公式（4）：

本文采用變異系數(shù)C.V對(duì)空氣溫度、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度三個(gè)不同量綱的氣象參數(shù)在不同季節(jié)的波動(dòng)程度進(jìn)行量化分析對(duì)比。

2 結(jié)果與討論

對(duì)比分析2018年和2019年3個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)洞窟內(nèi)隨深度增加，冬、春季空氣溫度逐漸升高，夏、秋季則逐漸降低，相對(duì)濕度呈相反變化趨勢(shì)，這一變化規(guī)律與已有研究結(jié)果一致[20]。整體上由于第85窟在監(jiān)測(cè)期間關(guān)閉，窟內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)間溫濕度差異不大，空氣溫度差最大值僅為0.8℃，相對(duì)濕度差最大值為4%，因此可認(rèn)為任一測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均能反映第85窟溫濕度狀況。鑒于第85窟壁畫(huà)病害西壁、西披最嚴(yán)重。本文選擇測(cè)點(diǎn)3即西北角處溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作重點(diǎn)分析。

2.1? ? 洞窟溫濕度的頻率分布特征

2.1.1 年分布特征

從圖2中可以看出，空氣溫度、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度的主要分布區(qū)間在2018年和2019年保持一致，依次為8℃～16℃、15%～60%和1g/m3～

8g/m3。整體上空氣溫度分布較為分散，出現(xiàn)頻率相對(duì)較高的區(qū)間是14℃～16℃，2018年和2019年分別占比37.2%和33.1%。相比之下，濕度分布較為集中，相對(duì)濕度主要集中在20%～35%之間，出現(xiàn)頻率為54%，絕對(duì)濕度主要分布在1g/m3～4g/m3，2018年和2019年分別占比64.7%、57.9%。需要注意的是，壁畫(huà)保存的高風(fēng)險(xiǎn)濕度區(qū)間60%～65%[11]，2018年的出現(xiàn)頻率是0，2019年為0.6%，這可能是由降水的年際差異造成的。

2.1.2 季節(jié)性分布特征

利用2018年3月至2020年2月的溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到洞窟溫濕度的季節(jié)性頻率分布圖，其中四季的劃分采用氣象部門(mén)劃分方法，3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～次年2月為冬季。由圖3可知窟內(nèi)溫濕度頻率分布季節(jié)性差異明顯，表現(xiàn)為不同季節(jié)溫濕度分布區(qū)間和分布特征存在差異。由圖3（a）可知，窟內(nèi)氣溫春、冬季分布區(qū)間為9℃～13℃，夏、秋季為12℃～16℃，春、夏季溫度相對(duì)分散，秋、冬季較為集中。

由圖3（b）～（c）可知，相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的季節(jié)性頻率分布特征類(lèi)似，均表現(xiàn)為夏、秋季分布區(qū)間寬泛，秋季較為分散，冬、春季濕度集中，分布區(qū)間較窄。相對(duì)濕度夏季分布區(qū)間為25%～65%，秋季為20%～60%，其中夏季在50%～60%表現(xiàn)出峰值。春季分布區(qū)間為20%～40%，冬季集中在20%～25%。絕對(duì)濕度夏季分布區(qū)間為3g/m3～8g/m3，秋季為2g/m3～8g/m3，其中夏季在6g/m3～8g/m3表現(xiàn)出峰值。春季、冬季依次集中在2g/m3～4g/m3和1g/m3～3g/m3。

2.2? ? 洞窟溫濕度在不同時(shí)間尺度上的變化特征

2.2.1? 年變化特征

第85窟溫濕度在2018年和2019年的年變化趨勢(shì)大體一致，故以2019年測(cè)點(diǎn)3的空氣溫度、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度日平均值對(duì)時(shí)間作圖，得到洞窟溫濕度的年變化曲線，如圖4所示。2019年第85窟年平均氣溫為12.4℃，從圖4（a）中可以看出，1至2月空氣溫度呈下降趨勢(shì)，2月中旬達(dá)到最低為8.8℃，此后逐漸升高，至9月中旬達(dá)到最大值，為15.6℃，而后再次下降。利用正弦函數(shù)對(duì)洞窟內(nèi)氣溫的年變化曲線進(jìn)行擬合，擬合優(yōu)度R2為0.99，表明正弦型函數(shù)可以高度擬合洞窟空氣溫度的年變化特征，由圖4（a）所示擬合公式可知，窟內(nèi)氣溫的年振幅為6.16℃。

2019年窟內(nèi)年平均相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度依次為35.3%、4.0g/m3。由圖4（b）、（c）可知，窟內(nèi)相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度年變化趨勢(shì)一致，均呈明顯的單駝峰型變化，日平均相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度年最大值均出現(xiàn)在7月底，分別為60.1%和7.4g/m3;年最低相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度均出現(xiàn)在1月初，依次為18.5%和1.7g/m3。利用高斯函數(shù)對(duì)相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的年變化曲線進(jìn)行擬合，擬合優(yōu)度R2分別為0.97和0.98，非常接近1，表明擬合效果較好，洞窟相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度擬合函數(shù)如圖4（b）、（c）所示。

2.2.2 季節(jié)性變化特征

由圖5可知，洞窟溫濕度的四季平均值和變異系數(shù)的年際差異非常小。由圖5（a）可知，窟內(nèi)氣溫的季節(jié)性差異較小，表現(xiàn)為夏、秋季平均氣溫比春、冬季高約4℃，2019年春、夏、秋、冬四季的平均氣溫依次為10.7℃、14.0℃、14.7℃、10.6℃?？邇?nèi)氣溫的季變異系數(shù)C.V呈相反變化趨勢(shì)，表明夏、秋季氣溫的波動(dòng)程度小于春、冬季，2019年氣溫季變異系數(shù)依次為9.2%、6.3%、5.2%、9.3%。

由圖5（b）、（c）可知，窟內(nèi)相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的季均值和變異系數(shù)變化趨勢(shì)一致，季均值表現(xiàn)為夏季最高，秋季次之，冬季最低。2019年窟內(nèi)相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度在四季均值分別依次為28.2%、51.5%、39.3%、21.9%和2.8g/m3、6.2g/m3、5.0g/m3、2.2g/m3。變異系數(shù)表現(xiàn)為秋季最高，冬季最低，春、夏居中，說(shuō)明濕度在秋季波動(dòng)最劇烈，冬季最微弱，這與前述洞窟濕度的季節(jié)性頻率分布特征一致。2018年夏季濕度的變異系數(shù)高于春季，2019年呈相反趨勢(shì)，這是由于相較于2018年，2019年春季降水增多。2019年窟內(nèi)相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度在春、夏、秋、冬四季的變異系數(shù)分別依次為18.0%、12.4%、22.2%、4.8%和23.6%、15.8%、25.9%、10.2%。整體來(lái)看，窟內(nèi)溫度變異系數(shù)小于10%，遠(yuǎn)低于濕度變異系數(shù)，說(shuō)明窟內(nèi)溫度較為穩(wěn)定。

2.3? ? 洞窟濕度對(duì)降水的響應(yīng)

2.3.1? ? 降水分布特征

2018年莫高窟區(qū)域年降水量為17.2mm，2019年降水量81.8mm，約為2018年的4.8倍，表明降水量年際變化非常大。統(tǒng)計(jì)分析降水量的季節(jié)分布特征，發(fā)現(xiàn)莫高窟區(qū)域降水主要發(fā)生在夏季，夏季降水量占全年總降水量的80%以上。因此，本文重點(diǎn)分析2018年和2019年夏季降水分布特征，如表1所示。本次研究采用新疆降雨強(qiáng)度等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)[21]，即定義小雨日為0.1mm≤日降雨量≤6mm;中雨日為6.1mm≤日降雨量≤12mm;大雨日為12.1mm≤日降雨量≤24mm。

從表1中可以看出，2018年夏季降雨量最大的月份為8月，共降雨8.8mm，占年降水量的51.2%，6月、7月僅分別降雨2.6mm、3.4mm。相應(yīng)地2018年夏季日降雨量變幅最大的為8月，8月最小日降雨量為0.1mm，最大日降雨量為4.3mm。2018年6月、7月、8月降雨天數(shù)依次為3天、6天和7天，均為小雨。

2019年夏季最大月降雨量出現(xiàn)在7月，為52.6mm，占年降水量的64.3%，6月、8月依次降雨10.8mm、3.3mm，占全年降水量的比例分別為13.2%、4.0%，說(shuō)明降雨量在月際間的分布極不均勻。2019年夏季7月的日降雨量變幅最大，為0.2mm～16.9mm。2019年6月、7月、8月的降雨天數(shù)依次為9天、8天和2天，其中6月有1天為中雨、7月有3天為大雨，其余均為小雨。整體來(lái)看，2018年和2019年均表現(xiàn)為小雨發(fā)生頻次最高。

2.3.2 洞窟濕度對(duì)降水的響應(yīng)規(guī)律

由圖6（a）～（d）可知，降水對(duì)洞窟內(nèi)外濕度的影響非常顯著，2018年和2019年洞窟內(nèi)外絕對(duì)濕度均呈明顯的“單駝峰型”變化，峰值出現(xiàn)區(qū)間與降水集中發(fā)生的時(shí)段基本一致，這說(shuō)明洞窟內(nèi)外絕對(duì)濕度峰值的出現(xiàn)與降水的相關(guān)性極大?？傮w來(lái)看，洞窟內(nèi)外絕對(duì)濕度的年波動(dòng)趨勢(shì)趨于一致，由于第85窟關(guān)閉窟門(mén)，有效降低了洞窟內(nèi)外空氣交換速率，相較于窟外絕對(duì)濕度的劇烈波動(dòng)，窟內(nèi)絕對(duì)濕度的起伏相對(duì)平緩。

定義在一次降水發(fā)生過(guò)程中，洞窟內(nèi)外濕度由降水發(fā)生前的濕度水平上升至峰值的過(guò)程為上升期，由峰值下降至降水發(fā)生前的濕度水平為回落期?？咄饨^對(duì)濕度對(duì)降水的響應(yīng)表現(xiàn)出即時(shí)性，其峰值出現(xiàn)時(shí)段與降水時(shí)段高度吻合，上升期和回落期都非常短暫，一般在降水終止時(shí)達(dá)到峰值，在降水終止數(shù)小時(shí)后恢復(fù)至降水前濕度水平。相比之下，窟內(nèi)絕對(duì)濕度對(duì)降水的響應(yīng)表現(xiàn)出延滯性，其峰值出現(xiàn)時(shí)間晚于窟外，回落期較長(zhǎng)。

從圖6（a）～（b）可以看出，窟內(nèi)絕對(duì)濕度對(duì)降水的響應(yīng)大致可以分為三個(gè)階段，依次是上升期、高濕期、回落期。2018年86%的降水集中發(fā)生在6月14日至8月31日，降水發(fā)生前即6月13日窟內(nèi)濕度為3.8g/m3，隨著6月份3次降水的發(fā)生，窟內(nèi)絕對(duì)濕度持續(xù)上升，在3次降水間隔未出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，6月27日窟內(nèi)濕度達(dá)到6g/m3，此后濕度繼續(xù)上升。7月初窟內(nèi)絕對(duì)濕度出現(xiàn)第一個(gè)峰值，7月、8月發(fā)生較為密集的11次降水，窟內(nèi)濕度隨窟外濕度的驟升驟降產(chǎn)生明顯波動(dòng)，但濕度始終保持在6g/m3～8g/m3。9月1日集中降水結(jié)束，窟內(nèi)絕對(duì)濕度開(kāi)始持續(xù)下降，并在10月28日回落至3.8g/m3。為便于描述，將6g/m3設(shè)為臨界點(diǎn)，在夏季降水開(kāi)始至窟內(nèi)濕度達(dá)到6g/m3之前的時(shí)段定義為上升期，夏季降水結(jié)束窟內(nèi)濕度低于6g/m3至恢復(fù)到降水前濕度的時(shí)段定義為回落期，上升期和回落期之間的時(shí)段為高濕期。

2019年窟內(nèi)絕對(duì)濕度對(duì)降水的響應(yīng)趨勢(shì)與2018年類(lèi)似，2019年86%的降水集中發(fā)生在6月9日至9月18日，集中降水發(fā)生前即6月8日窟內(nèi)絕對(duì)濕度為4.3g/m3，2019年6月降水9天，窟內(nèi)濕度在6月24日達(dá)到6g/m3，此前窟內(nèi)濕度呈持續(xù)上升趨勢(shì)，為上升期。6月25日至9月18日發(fā)生10次降水，窟內(nèi)濕度在6g/m3～8g/m3內(nèi)波動(dòng)， 9月19日集中降水期終止，窟內(nèi)絕對(duì)濕度開(kāi)始下降，至9月25日達(dá)到6g/m3，該階段為高濕期。而后窟內(nèi)濕度繼續(xù)回落，至10月27日恢復(fù)至4.3g/m3，該階段為回落期。

從圖6（c）～（d）可以看出，窟內(nèi)相對(duì)濕度對(duì)降水的響應(yīng)規(guī)律與絕對(duì)濕度一致，也可大致劃分為上升期、高濕期、回落期，此處上升期和回落期的臨界值設(shè)定為50%RH。在高濕期，窟內(nèi)相對(duì)濕度在50%RH～60%RH之間波動(dòng)。與絕對(duì)濕度不同的是，2018年窟內(nèi)相對(duì)濕度的回落期在10月19日結(jié)束，比絕對(duì)濕度早8天，這表明窟內(nèi)相對(duì)濕度比絕對(duì)濕度回落更快。

值得注意的是，雖然2019年夏季降水量約為2018年夏季降水量的4.5倍，且2018年夏季降水16天，均為小雨，2019年夏季降水19天，其中6月有1天中雨，7月有3天大雨發(fā)生，但2019年窟內(nèi)濕度水平在該時(shí)段并未顯著高于2018年，特別是2019年7月降雨量為2018年同期降雨量的15.5倍，但2018年7月窟外月平均絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度分別為6.5g/m3、27.7%，窟內(nèi)為6.7g/m3、53.5%，2019年7月窟外月平均絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度依次為6.9g/m3、33.1%，窟內(nèi)為6.8g/m3、55.9%，2019年7月洞窟內(nèi)外濕度水平僅略高于2018年7月，這說(shuō)明洞窟內(nèi)外濕度水平并不簡(jiǎn)單地與降水量呈正相關(guān)，其很可能受降水強(qiáng)度、降水持續(xù)時(shí)間、降水時(shí)間間隔、以及其他氣象參數(shù)和洞窟門(mén)密封性的影響，這有待于今后進(jìn)行更為深入的研究。

3 結(jié)論與建議

在關(guān)閉狀態(tài)下，第85窟主室東南角、中央、西北角3個(gè)測(cè)點(diǎn)溫濕度差異很小，可認(rèn)為任一測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均能代表窟內(nèi)溫濕度狀況，鑒于主室西壁壁畫(huà)病害嚴(yán)重，本文選擇2018年1月至2020年2月測(cè)點(diǎn)3的溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，結(jié)論如下：

（1）窟內(nèi)氣溫、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度的主要分布區(qū)間依次為8℃～16℃、15%～60%和1g/m3～8g/m3。其中，氣溫春、夏季分布均勻，秋、冬季相對(duì)集中。濕度夏、秋季分布區(qū)間寬泛，春、冬季集中，分布區(qū)間窄。

（2）窟內(nèi)溫濕度年變化規(guī)律明顯，用正弦函數(shù)和高斯函數(shù)分別擬合氣溫和濕度，其擬合優(yōu)度R2非常接近1。從季節(jié)變化來(lái)看，窟內(nèi)氣溫春、冬季低、波動(dòng)大，夏、秋季高、波動(dòng)小，整體相對(duì)穩(wěn)定。濕度表現(xiàn)為夏季最高，秋季次之，冬季最低，秋季波動(dòng)最劇烈，冬季波動(dòng)最微弱。

（3）窟內(nèi)濕度呈“單駝峰型”變化，峰值出現(xiàn)略滯后于夏季集中降水期。窟內(nèi)濕度對(duì)降水的響應(yīng)可劃分為上升期、高濕期、回落期。在高濕期，窟內(nèi)濕度波動(dòng)范圍為6g/m3～8g/m3或50%RH～60%RH。

（4）整體來(lái)看，降水對(duì)窟內(nèi)濕度的變化起主導(dǎo)作用。夏季降水多，造成夏季高濕，秋季降水減少，濕度遞減，波動(dòng)最劇烈，冬、春季降水稀少，濕度低波動(dòng)弱。夏季的高溫高濕和秋季的高溫高濕度波動(dòng)對(duì)壁畫(huà)保存都具有風(fēng)險(xiǎn)性，需要在今后的理論研究與保護(hù)實(shí)踐中重點(diǎn)關(guān)注。

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收稿日期：2020-08-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2019YFC1520905）;甘肅省青年科技基金計(jì)劃項(xiàng)目（20JR10RA488）;甘肅省科技重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（17JR7WA012）;甘肅省文物保護(hù)科學(xué)和技術(shù)研究課題（GWJ202008）

作者簡(jiǎn)介：陳海玲（1986-? ），女，甘肅省敦煌市人，敦煌研究院敦煌石窟監(jiān)測(cè)中心館員，主要從事文物預(yù)防性保護(hù)研究。

蘇伯民（1964-? ），男，甘肅省定西市人，博士，敦煌研究院院長(zhǎng)，研究館員，主要從事文物保護(hù)研究。