挑战与应对——气候变化影响下的长城保护

刘文艳

（中国文化遗产研究院，北京 100025）

1 气候与长城气候、环境的关系

长城是中国乃至世界最大的文化遗产，超大的体量、广袤的分布使长城处在复杂多样的气候、地理环境中。相较于其他文化遗产，长城与气候、环境有着更加天然的联系，无论是长城的时空分布、修建理念，还是今日对长城遗产的保护认知，都深刻体现了长城的营建、保存、保护都受到气候、环境的直接影响。

1.1 长城时空分布体现的气候、环境特征

历代长城主线从东至西跨越15个省（自治区、直辖市）、404个县域，几乎覆盖了中国北方的所有省区。从空间位置来看，长城的分布有着突出的“地理界线”特征，长城地带具有显著的气候特点。400 mm等降水量线作为我国地理界线的典型标志，将长城南北划分为农耕区和牧业区，同时也是中国季风区与非季风区的划分界线，森林植被与草原植被的分界线、半湿润区与半干旱区的分界线。而历代长城与这条线整体走势基本一致（图1）。因为天然的巧合，长城曾被全国农业发展纲要列为中国南北三大地理界线之一。

图1 400 mm等降水量线、农牧分界线与长城分布图（来源：https://www.sohu.com/a/541230277_100941）

长城处于气候过渡区，由西向东依次经过中温带干旱地区、中温带半干旱地区、中温带亚湿润地区、中温带湿润区，夏季温暖、冬季寒冷，整体降水量不大，但雨量集中，温差大、日照强（图2）。这一区域在生态地理特征上具有多层次的过渡性,属于生态环境脆弱区和全球环境变化的高度敏感地区[1]。

图2 历代长城分布与自然区划图（来源：文献[3]）

从时间维度上看，长城的修建几乎贯穿了中国古代的整个历史时期。长城的修建除了与农耕民族和游牧民族之间此消彼长的军事实力相关外，究其根本是气候条件造成游牧民族生存危机进而导致其侵扰自然条件相对较好、物产富足的农耕区域所致的必然结果。以大规模修建长城最重要的明代来观察，“气候的冷暖变化和长城地带农牧战争以及明长城的修建有着一定的对应关系，即气候变冷伴随着农牧战争的高频发生和长城的大规模修建”（图3）[2]146。

图3 明长城主要修建的时间同气温变化时间对比图（来源：文献[2]144）

气候影响长城修建的强度，而长城修筑中建筑形制的变化、构件的演变也体现了长城赋存环境的气候变化。长城建筑形制、构筑方式不是简单的沿袭，而是根据当地气候、环境适时地改变和适应。秦代的甘肃，气候温暖、降水丰沛[4]，此时修建长城不得不考虑墙体排水的问题。甘肃境内秦长城遗址出土的排水构件从侧面证明了该地区气候的变化。这种用于墙体排水的陶制瓦是秦长城的重要建筑特征，但之后在此地修建的汉代和明代长城就再未发现过（图4）。因此，有学者推论，因为该地区气候变化，降雨量的减少，导致这种为了排水而设计的构件消失[5]36。

图4 甘肃庆阳秦长城的遗址出土的排水陶制瓦（来源：镇原县博物馆）

1.2 气候与长城营建理念

长城营建中的选线布局、构筑技法与选材等方面所体现的理念无一不与周边环境密切相关。从某种程度上说，长城的赋存环境也是长城防御体系不可或缺的组成部分。

长城选线以控制交通、掌握资源、据守险要为战略要义，与其所在的地形地貌特征巧妙结合，将肥沃的土地、重要的水源及绿洲围扩在内，并借助地形地貌形成易守难攻的防御屏障。因此，可以看到：长城外侧多险峻的陡崖而难攻、内侧则相对平缓易行，山地长城或高居山脊或深入山谷，平原地带的长城多借助地形起伏和河流沼泽作为天然屏障。

长城构筑方式更是体现了“因地制宜”的营建理念。长城墙体除了土墙、石墙、砖墙、木障墙等人工墙体之外，在一些地势险峻的地方直接利用山体、河流等自然天险进行防御，与人工墙体共同构成防线。据统计，长城“自然险”的长度超过2 000 km，可以占到总长度的约13%[6]58。长城沿线据此理念修筑的各类遗存随处可见，可以说任何长城防御工事无不体现着“因地形、用险置塞”[7]的理念。如，“宁夏镇境内，黄河从西南向东北方向斜穿过宁夏境。在宁夏长城西路附近的黄河流域，镇虏堡、石空寺堡、枣园堡、广武营等军堡均沿河而建，其北部便是依山而建的长城，其形胜可以说是背山面水、易守难攻”[8]。

长城的选线布局和构筑方式是对地理环境综合考察之后的整合利用，而长城建造材质的选择则直观反映了如何因环境资源条件“就地取材”的建造智慧。不同地域环境下，长城呈现出不同材质、不同构筑方式。如，西北地区的长城绝大部分使用夯土建造；北京、天津、河北、山西等石材丰富的区域石砌墙体则比较普遍；位于沙漠、戈壁地区的汉代长城还会使用当地沙土和芦苇、红柳、梭梭木等植物分层构筑，称为“芦苇夹砂”或“红柳夹砂”墙。而我们最为熟悉的八达岭、山海关、嘉峪关等包砖墙体，大都分布在东部地区或一些重要的关隘附近，仅占长城总长度的约1.8%[6]68。

1.3 环境与长城遗产认知

公众认知里的长城多是八达岭、山海关等高大、宏伟的建筑形态。以全国重点保护单位为例，在第1～第8批国保单位中，以“古遗址”和“古建筑”类别先后公布了36处长城国保单位，从比例来看，2类长城国保单位数量基本持平（图5）。实际上，从长城遗存的整体规模来看，遗址形态的长城远远大于建筑形态的长城。随着保护理念的不断提升，长城本体保护已经逐渐从古建筑修缮转变为古遗址保护。

图5 长城国保单位遗存分类（来源：作者自绘）

除此之外，长城保护在关注本体的同时也逐渐意识到长城与赋存环境的融合性和不可分割性，保护长城本体和周边环境风貌同等重要的理念已经成为长城保护领域的共识，并得到法规层面的确认。《长城保护总体规划》（以下简称《总则》）明确长城保护对象包括：“经国务院文物主管部门认定公布的、具备长城认定编码的长城墙体、壕堑/界壕、单体建筑、关堡、相关设施等文物本体，长城文化景观构成要素，以及其他与长城直接关联的景观风貌和生态环境。”《总规》在对长城遗产价值的阐述中也明确提出：“长城与沿线地区广袤的山岭、草原、森林、戈壁沙漠、农田、绿洲等地貌景观相融合，与沿线地区底蕴深的多元地域文化相互融合，是承载人与自然融合互动的文化景观价值”。

从古建筑、古遗址再到文化景观，是我们对长城的认知不断深入的过程，也是将气候、环境等因素不断吸纳进入长城遗产构成要素的过程（图6）。

图6 长城文化景观构成（来源：作者自绘）

2 气候挑战长城生存

长城处于完全露天的环境下，可以说长城与气候同呼吸、共命运。气候条件直接影响长城的保存状态，也是长城本体病害形成、发展的直接诱因与助力。

2.1 气候对长城的影响

气候条件对长城物理生存状态产生的深远影响，因长城材质、构筑方式的不同而有不同的表现。气候要素主要包括光照、气温和降水，不同的气候条件会对长城产生不同的破坏营力，并经过一定时间的发展演变，形成威胁长城本体安全的各类病害。

甘肃、青海、宁夏、新疆等西部省区气候干旱，日照强、温差大、风沙活动频繁，全年雨量不大但降雨集中，风雨侵蚀，温度、湿度急剧变化产生的破坏营力改变了这一地区的土筑长城墙体材质机理。不断遭受冷热、干湿交替变化之下土体结构变得松弛，形成了风化、基础掏蚀、裂隙、冲沟等病害（图7）。而河北、北京、天津等中东部砖石质长城所在地区的气候呈现冬季干旱、多风沙，夏季炎热、降水集中且多暴雨的特点，这种气候条件容易造成墙体形成积水、植被生长等严峻问题。

图7 夯土长城主要病害（来源：中国文化遗产研究院）

作为军事防御设施，长城的布防讲求易守难攻，因此多会选择修建在地形复杂、有险可守的地形地貌过渡区。这一地带正是中国北方农牧交错地带，生态环境脆弱，气候条件具有突出“过渡性” 的特点，夏季形成风灾、洪灾，使得长城遭受不同的破坏和损毁。北京长城正是这一地区受到气候环境影响的典型代表。北京长城多集中在北部和东北部山区，而这一地区夏季饱受暴雨危害，长城受到强烈的水蚀、大暴雨、洪水而遭到损毁①《密云县志》记载：“明永乐十二年（1414年），淫雨坏古北口城”“明成化六年（1470年）九月大水，冲塌古北口关城、墩塞、堤坝及县城南北城墙”“成化十一年（1475年）九月，山水泛滥，冲塌古北口及县城一带关隘，城墙”。。康庄—八达岭—南口，古北口，永定河谷，为三大风口，夏季极易形成飓风，对长城的环境造成了很大的破坏，风灾造成表土风蚀,土地荒漠化[5]42严重（图8）。

图8 北京明长城分布与暴雨、风灾集中区示意图（来源：作者据国家基础地理信息中心北京明长城分布图改绘）

2.2 气候与长城本体病害

气候影响着长城的保存状况，也是长城本体各类病害形成、发展的重要诱因之一。

气候条件促使了长城本体的病害形成，而气候变化加剧了这些病害发展。以长城分布集中的黄河流域为例进行观察，大量气候研究表明，近几十年，黄河流域的气候出现了剧烈的变化，极端天气事件增多，洪涝、干旱、沙尘暴频发。“黄河中上游地区被半干旱与半湿润地区的400 mm年降水量线所贯穿，对气候变化的响应十分敏感。……在全球变暖的背景下，气候变化不仅会引起水资源在时空上的重新分配，而且加剧了洪涝、干旱等灾害的发生频率”[9]。“流域气候变暖，极端天气气候事件增多，对文化遗产安全保存带来巨大挑战；未来黄河流域气温持续上升，降水波动增加，极端天气事件将更加频繁”[10]。“2000年以后暴雨日数总体呈增加趋势，一年中暴雨开始时间早、结束晚，暴雨出现的时段较以往更长”[11]。

气候的变化，使得各类长城病害日益加剧，也让长城保护面临前所未有的压力。“甘肃中东部正趋于‘暖干化’，如沙尘暴发生频率增加，土地退化、荒漠化加剧等，给长城遗址带来巨大冲击，因此保护长城的任务迫在眉睫”[12]。2018年，“7·28”特大洪水中，宁夏三关口长城遭受洪水冲蚀，水位达到墙体以上部分6 cm，洪水的泄洪槽直接冲蚀墙体底部[13]（图9）。2019年，内蒙古金界壕水冲沟明长城险情（图10）。2021年，北京遭遇强降雨，位于北京密云与河北交界处的长城大面积坍塌（图11）。

图9 宁夏三关口长城险情（来源：底图来自文献[13]，作者改绘）

图10 内蒙古金界壕水冲沟明长城险情（来源：内蒙古自治区文物局）

图11 北京密云与河北交界处的长城险情（来源：作者自摄）

3 气候变化下的长城保护行动与策略

气候变化不可逆转，在这种趋势下如何保护脆弱的遗产？任何时期的文物保护策略都会因国情、行业发展、技术进步、理念更新等有所不同。研究显示，极端天气现象在中国长城地带呈现频发的态势。气候变化已经成为我们制定、实施长城保护策略不可忽视的因素。

近年来，预防性保护作为重要理念成为文化遗产保护领域的共识并在文化遗产的可持续保护利用中发挥了重要的作用。

在气候变化不可逆转，减缓灾害影响压力剧增的情况下，长城保护策略需要改变仅从保护本体着手的单项思维，立足气候、环境、长城本体三者之间的关系，从宏观、中观、微观不同维度解决长城保护面临的问题。

3.1 预防性保护应对气候变化

预防性保护对应对气候变化保护长城具有重要意义。我们已经了解气候变化在趋势上将呈现常态化、长期性的特征，且具有不可预知性和突发性，因此在灾害发生之前应采取相应措施，使长城本体保持最佳物理状态，才能尽可能减小各类破坏风险对长城造成损毁。

面对气候变化，各级长城保护管理行政部门、日常管理机构层级响应、积极行动，通过采用各种预防性保护措施来缓解气候变化对长城生存的不利影响，变被动承受为主动应对。

3.1.1 长城险情排查

2018年夏季，长城沿线在内的各地遭受特大暴雨。国家文物局发布险情排查通知，要求各地自查、上报险情[14]。国家文物局收到各地文物部门上报的长城险情共计244起，涉及北京市、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、甘肃省4省（自治区、直辖市）、20个盟（市、区）。国家文物局委托中国文化遗产研究院，选取险情重、长城价值较高的点段分赴各省区市现场进行检查和评估（图12）。

图12 长城险情（来源：中国文化遗产研究院）

通过系统排查，全面掌握了长城险情状况，为分类开展后续保护工程提供了事实依据，对于存在坍塌风险尤其是关系周边居民人身安全的长城点段，第一时间响应并采取临时性保护措施。险情排查的重要意义不仅是应对灾害发生之时的权宜之计，更重要的是通过此项工作发现了长城保护和管理中存在的问题，为制定长城的长期保护策略提供决策支撑。

此次巡查，对各类险情发生的因素进行了分析，提出应对气候变化常态化提前做出预案。通过加强监测，开展长期、周期性的数据采集和统计分析，为长城保护科学决策提供历史依据。对于因病害长期累积形成的险情，应通过日常巡查和养护等方式，及时发现和控制病害的发展；对于因灾害突发造成的损毁，应通过实时掌握灾害天气的范围、影响等措施，及时加固。

除此之外，巡查还对已经开展的长城保护工程进行了调研评估，极端天气下部分已完工的保护维修、加固部位再次出现了剥落、坍塌的情况。这就提示我们有必要重新审视目前采取的保护技术、手段、方法等，是否能够应对气候改变造成的灾害强度、频度加剧的情况。部分长城的损毁在于灾害突发造成的不可抗力，但有些破坏的发生则源于破坏营力的日积月累，对于这类情况应从日常保护管理着眼，使造成长城的风险降到最低或可控的范围内。例如，有大量长城紧邻耕地，农业生产灌溉使长城基础长期受到毛细水的侵蚀，墙体失稳倒塌。对于这类问题，可通过土地置换或合理划定长城与耕地之间的隔离区等管理手段，解决农业生产对长城本体的影响。

2020年，国家文物局启动为期5年的针对国家级长城重要点段保护的巡查工作，其中一项重要的内容即是对各重要点段险情排查和维修加固情况进行调查、评估。与2018年面对气候变化突发自然灾害不同，此次对长城重要点段险情排查是对气候变化等引起长城本体安全的预防性、前瞻性的行动。

在国家文物局的指导下，长城沿线各地开展自查，对险情进行评估，制订应急预案，并对有险情的长城重要点段进行必要的临时加固或实施保护工程。国家级巡查，对各长城重要点段险情进行核实，并跟踪指导其保护措施的实施。目前，已完成第一阶段15处重要点段的、包括险情排查在内各项保护工作的巡查，对长城重要点段的险情进行了梳理，并对各地重要点段险情排查工作进行了评估（图13）。

图13 国家级长城重要点段巡查——险情排查工作流程图（来源：作者自绘）

3.1.2 长城预防性保护的方法与手段

除了国家文物局启动的长城险情排查之外，长城沿线各地也采取多种方式和手段开展预防性保护，以消减气候变化对长城本体安全带来的不利影响，使长城本体及周边环境保持健康状态，以应对气候改变造成的突发灾害。

临时加固是在开展保养维护、抢险加固、修缮等保护工程之前，实施的临时的、可逆的保护应急措施。在自然灾害发生前，对尚未来得及开展保护工程且存在安全问题的长城遗存采取临时加固，一方面可以争取保护时间，更重要的是可有效应对已经预知可能发生的风险（图14）。

图14 甘肃长城临时加固措施（来源：中国文化遗产研究院）

对长城开展预防性保护不仅限于直接施于本体，对于长城附着的载体或周边自然地物进行加固也是一种有效的手段。载体保护工程系指为保护长城本体稳定而对直接关系到长城本体安全的下部岩土体及周边环境实施的加固维护工程、防洪工程及地质灾害治理工程[15]。如，内蒙古额济纳旗东大湾城，位于额济纳河上游东岸。为防止洪水季节河水泛滥对东大湾城造成威胁，当地政府实施了东大湾城堤岸防护保护工程，基本控制了水患对文物本体的侵害（图15）。

图15 内蒙古额济纳旗东大湾城堤岸防护保护工程（来源：内蒙古自治区文物局）

日常保养是最基本和最重要的保护手段，有利于及时排除不安全因素和轻微损伤。如，河北在开展长城保护维修项目中不断总结经验，严格控制现状整修项目实施中对长城本体的干预程度，有意识地将长城抢险、保养维护列为长城保护的方向和重点，鼓励开展抢险和养护清理等预防性保护项目的实施。

金山岭长城文物管理处（以下简称“管理处”）作为保护管理机构，在长城日常保护管理中采取加强病害研究和监测记录，将门票收入按比例列支于日常养护经费中，用于长城的岁修与保养（图16）。2019年，在河北省长城保护专项资金政策的支持下，金山岭长城日常养护在制度、资金上得到了保障，通过日常养护项目的实施，达到了消除隐患、减缓病害发展的良好效果，在长期的探索实践中积累了开展长城日常养护的重要经验。

图16 金山岭长城日常养护（来源：金山岭长城管理处）

3.2 宏观策略

从长期来看，有效控制气候变化是缓解极端天气造成长城本体安全最根本的路径。减缓气候变化的行动必须全球共同开展才能取得效果。《联合国气候变化框架公约》（以下简称《公约》）于1994年生效，是国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架，《公约》具有一定的法律效力，目标是控制大气温室气体浓度以应对气候变暖带给全球的不利影响。通过各缔约国的努力，全球碳排放收到了成效。2022年4月4日，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了《气候变化2022：减缓气候变化》，认为全球温室气体排放量已经得到了有效控制，但“除非全球温室气体排放量在2025年前达到峰值，并在2030年之前减少43%，否则世界可能会遭受极端气候影响”[16]。因此，缓解气候变化的增速仍然存在巨大压力，这就需要国际间严格履行各自承诺的碳排放目标，为包括长城在内的不可移动文物保护减压。

从中短期来看，及时、准确掌握气候变化引发极端天气、次生灾害等，对长城安全带来不利影响因素的强度、范围、时间等，是应对灾害影响最直接也是最为重要的。因此，文物部门应联合应急、气象、环境、水利等部门建立长效合作机制，形成动态、可视的长城遗存风险分布图，为长城保护管理部门第一时间采取安全防护措施提供信息支持。

3.3 中观策略

中国长城所在区域处在生态环境的脆弱地带，雨量不多而时空变率大，有些河流长年无水，但偶发洪水则极易成灾；大部分地区水土流失严重，多大风，土地易沙化。因此，周边环境治理对于长城本体保护具有重要的意义。赋存环境的改善，为长城本体安全提供了重要的安全保障。“环境治理是防止外力损伤，展示文物原状，保障合理利用的综合措施。治理的主要工作有：清除可能引起灾害和有损景观的建筑杂物，制止可能影响文物估计安全的生产及社会活动，防止环境污染造成文物的损伤，营造为公众服务及保障安全的设施和绿化”[17]31（图17）。

图17 长城周边环境治理

与此同时，通过采取改造小地形、营造防护林和设置风障等技术措施，干预长城所在地小气候、局地气候[18]，可以改变地表附近的水热状况，从而改善长城赋存环境的气候条件。环境治理的另一个作用就在于：使长城所在地局部气候、微环境达到健康状态，以降低长城的损毁风险。

3.3 微观策略

全球气候变化减缓、长城赋存环境整治是气候变化长城保护中长期、较宏观的策略。但以长城本体为对象的微观保护策略对于应对气候变化影响更直接、更具体，也更具实效性。

在极端天气来临前，做好长城本体险情的系统排查以及日常监测，深度了解长城本体物理保存状态，了解本体病害发生、发展的过程，适时地对薄弱部位进行重点防护和加固，降低自然灾害对长城造成损毁的可能性。

鉴于气候改变的不可逆转，以及长城保护工程在面对气候改变带来的极端天气时出现再次损毁的情况，在工程方案编制中必须建立防范气候变化影响的意识，无论防护加固、现状修整或修复都应将长城所在地气候环境变化纳入制订保护措施的考虑因素，适当加强技术方法和加固措施的前瞻性。前瞻性的做法不是过度干预，而是在客观评估长城本体险情的前提下，在加固的强度、材料的选择等方面适当强化。实际上，国家文物行政主管部门在对其他不可移动文物保护项目的审批中已经考虑到了气候变化的影响，并明确提出了应在保护项目实施中对灾害天气有前瞻性的预判。如，国家文物局在《国家文物局关于莫高窟崖体抢险及窟檐保护修缮工程的批复》中提出“深入评估突发暴雨对莫高窟整体崖壁的影响，建议考虑气候变化趋势，适当加强前瞻性”[19]的意见，在《关于元中都一号大殿遗址保护工程设计方案的批复》[20]中明确指出：“充分重视当地气候变化对遗址产生的影响，并据此进一步优化保护措施，增强针对性。”

微观层面的长城保护策略还应加强日常维护，用“小修补”解决“大问题”。日常养护是长城结构肌理保持健康状态必不可少的举措，“日常保养是及时化解外力侵害可能造成损伤的预防性措施”[17]27。保养维护工程是指针对长城本体轻微损害所作的日常性、季节性的养护性工程。包括对可能影响长城安全的深根系植物幼苗、积水、积雪或其他新近出现堆积物的清除；对新近出现的存在局部坍塌可能、但不对长城整体结构安全构成严重威胁部位进行临时支护；对因突发自然或人为因素导致长城出现坍塌、塌落等部位进行临时围护或局部、小范围清理归安等[15]。历史的长城，受气候因素影响而营建。今天的长城，因气候改变而面临生存挑战。我们不能阻止长城作为文化遗产物质遗存部分的逐渐消亡，也无法准确预知灾害的发生，但通过开展预防性保护，面对挑战做出主动、积极的应对措施，是减缓长城消亡速度、消减灾害破坏程度的有效方法。