文献信息：Li S, Ding K, Ding A, et al. (2021). Change of extreme snow events shaped the roof of traditional Chinese architecture in the past millennium. Science Advances, 7(37), eabh2601. https://doi.org/10.1126/sciadv.abh2601.

阅读笔记：刘钊，2020级博士生

阅读时间：2021年10月20日

Abstract: As a symbol of civilization and culture, architecture was originally developed for sheltering people from unpleasant weather or other environmental conditions. Therefore, architecture is expected to be sensitive to climate change, particularly to changes in the occurrence of extreme weather events. However, although meteorological factors are widely considered in modern architecture design, it remains unclear whether and how ancient people adapted to climate change from the perspective of architecture design, particularly on a millennium time scale. Here, we show periodic change and a positive trend in roof slope of traditional buildings in the northern part of central and eastern China and demonstrate climate change adaptation in traditional Chinese architecture, driven by fluctuations in extreme snowfall events over the past thousand years. This study provides an excellent example showing how humans have long been aware of the impact of climate change on daily life and learned to adapt to it.

摘要: 建筑作为文明和文化的象征，最初的发展是为了让人们躲避恶劣的天气或其他环境条件。因此，建筑应该对气候变化敏感，特别是极端天气事件发生时的变化。然而，尽管气象因素在现代建筑设计中被广泛考虑，但古代人是否以及如何从建筑设计的角度来适应气候变化，尤其是在千年的时间尺度上，仍然不清楚。在这里，我们展示了中国中东部北部传统建筑屋顶坡度的周期性变化和正向趋势，并展示了中国传统建筑在过去一千年极端降雪事件波动的驱动下对气候变化的适应。这项研究提供了一个很好的例子，说明人类长期以来一直意识到气候变化对日常生活的影响，并学会适应它。

研究背景：

1、气候变化对人类文明的持续影响：在西亚、北非、印度河流域和许多其他前工业文明，气候变化(例如，突然或长期的冷却、短期干旱化、或持续的多世纪干旱)已经被研究和报道为导致社会崩溃和文化消亡的一个关键因素。作为世界上最早的文明之一，中华文明经历了许多气候变化事件，对农业、人口、经济产生了显著影响，甚至导致了战争、骚乱和朝代的兴衰。

2、建筑对人类适应气候行为的体现：中国传统建筑是中华文明的重要组成部分，反映了人们的日常生活。从建筑材料和建筑体系来看，建筑与自然环境尤其是气象因素有着密切的关系。因此，气候-建筑联系可以展示历史上气候变化的影响和人类的气候适应行为

3、关于中国古建筑屋顶长时序演变的研究的空缺：屋顶是人类躲避降雨、降雪和阳光的关键，它们是建筑物中对气候最敏感、最脆弱、最暴露的部分。因此，研究屋顶的历史调整可能会为建筑设计和适应气候变化之间的关系提供见解。之前没有发表的研究在千年时间尺度上调查过这种关系。

研究内容：

1、研究思路：以中国古代建筑千年以来的屋顶坡度变化为着眼点，基于中国古代建筑高度的气候敏感性（土木结构）；以中国现存唐以来木构建筑遗存（为保证水热基础的基本一致及时间序列的相对完整，仅讨论北方地区）、中国近2000年气候重建成果为基础，关注近2000年来温度变化、降雪事件记载与中国古代建筑屋顶坡度变化相同步的波动趋势，以及屋顶坡度对于屋顶排雪能力及建筑安全的重要影响。

2、研究方法：（1）屋顶高跨比统计，将南部地区每30年的高跨比数据分为几个区间，并使用局部加权回归方法对每个区间的最小值、最大值和平均值进行平滑处理。（2）估计高跨比与降雪之间的相关性，分析了1110–1210 CE的高跨比，这是一个有冰冻温度和更多可用数据的时期。（3）重建降雪异常和最低HSR（高跨比）的数据，作回归计算。

研究结论：

过去千年以来，中国古代先民为更好地适应当时、当地的气候环境，发挥聪明才智，不断调整建筑屋顶坡度，以应对气候变化带来的极端降雪的影响，维持建筑安全并减少维修成本；而气候变化的适应过程亦在一定程度上推动了部分建筑技术的进步和发展。

图 典型的中国木结构建筑和建筑遗迹的位置

（A）宋代（公元1103年）和（B）明清（公元1600年）中国传统木结构的典型结构和高跨比。（C） 公元750年至1750年的遗骸位置。浅红色圆圈和三角形显示了南部（降水量>500mm year-1）和北部（降水量<500mm year-1）地区的遗迹。深红色的圆圈表示龙门寺的位置。彩色阴影区域表示具有不同平均降水量的位置。绿色虚线表示500毫米的降水等值线。蓝色和红色矢量分别表示来自北方和南方的冷干和暖湿空气。

图 750–1750 CE间高跨比和气温异常的时间序列

三角形和圆形分别显示了北部和南部地区遗骸的高跨比（位置定义如图1所示）。蓝色阴影区域标记了南部地区高跨比的第5至第95百分位范围，该范围使用局部加权回归进行了平滑。灰色虚线和红色实线分别给出了南部地区的最低和平均HSR。黑色的星星表示龙门寺的高铁。灰色条带显示了中国中东部冬季半年的温度异常。

图 公元925年至1504年龙门寺建筑的高跨比变化

建筑设计表明，这四座建筑属于不同的温暖和寒冷时期。红色条表示相应的高跨比，红色虚线表示理论高铁。不同建筑的高跨比也如图2所示。

图 估计和观测到的降雪量和高跨比数据

（顶部）中的浅灰色和深灰色条表示中国中部和东部历史记录中的总降雪事件和大雪事件的数量，青色线表示估计的降雪异常。（底部）灰点和红色虚线分别显示了遗骸的高铁和南部地区估计的最低高铁。红色实线给出了估计的最小HSR的趋势，该趋势使用局部加权回归进行了平滑。请注意，降雪异常以水当量高度表示，表示雪均匀融化时的水深。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh2601

相关链接：https://as.nju.edu.cn/3c/f0/c11320a539888/page.htm