DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01740-9
تاريخ النشر: 2025-05-15
المؤلف: Yipu Gong وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات الحفظ والدراسات
طرق
في هذه الدراسة، استخدمنا نهج تحليل بيانات متعدد الجوانب للتحقيق في خصائص المناخ الداخلي في الكهف 71 مقارنة بالبيئة الخارجية. في البداية، تم إجراء تحليل إحصائي لتحديد ميزات درجة حرارة الكهف والرطوبة النسبية. بعد ذلك، استخدمنا مخططات التردد الزمني الموجي، وطيف التماسك الموجي، وطيف الموجات المتقاطعة لتحليل الظروف المناخية للكهف خلال فترتين متميزتين: فترة الزيارة المفتوحة في عام 2019 وفترة الإغلاق في عام 2020 بسبب جائحة COVID-19. هذه المنهجية مكنتنا من تمييز نطاقات تردد استجابة درجة حرارة الكهف ورطوبته للتأثيرات المناخية الخارجية وأنشطة الزوار.
لتحديد تأثير وجود الزوار على مناخ الكهف، طبقنا تحليل الموجات. على الرغم من عدم وجود نظام عد الزوار حاليًا في كهوف موغاو، فقد أشرنا إلى دراسة ديمس وآخرين (30)، التي أثبتت وجود علاقة قوية بين تركيز CO₂ وعدد الزوار. وبالتالي، استخدمنا مستويات CO₂ في الكهف 71 كمقياس غير مباشر لوجود الزوار، مما سهل تحليلنا لكيفية تأثير نشاط الزوار على ديناميات درجة حرارة الكهف ورطوبته.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة قوية بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بسلوك النظام، مع قيمة R-squared تبلغ 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في المتغير التابع يمكن تفسيره بواسطة المتغيرات المستقلة. تشمل النتائج الإضافية تحديد عتبات معينة تتجاوزها تأثيرات المتغيرات المستقلة، مما يوفر رؤى حول الآليات الأساسية المعنية. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم أعمق للظاهرة وتدعم الفرضيات المطروحة في الدراسة.
مناقشة
تركز البحث على الكهف 71 في كهوف موغاو في دونغوانغ، الذي تم حفره خلال سلالة تانغ المبكرة، والذي يعد دراسة حالة لفحص تأثير أنشطة الزوار على المناخ الداخلي للكهف. الكهف، الذي تبلغ مساحته حوالي 18 م² وحجمه 67 م³، يحتوي على جداريات وتماثيل، مع باب ألمنيوم واحد يسهل وصول الزوار والتهوية الطبيعية. تم تثبيت مسجلات بيانات لمراقبة درجة الحرارة والرطوبة النسبية ومستويات CO₂، لالتقاط التغيرات في الوقت الحقيقي التي تؤثر عليها وجود الزوار. أظهر التحليل الإحصائي للبيانات من 2019 إلى 2021 أن ظروف المناخ الداخلي تتأثر بشكل أساسي بتقلبات الطقس الخارجية، وعمليات فتح الأبواب، وأنشطة الزوار، حيث كانت درجات الحرارة الداخلية أعلى قليلاً من درجات الحرارة الخارجية، وأظهرت مستويات الرطوبة النسبية تقلبات موسمية معقدة.
تشير النتائج إلى أن كل من الأمطار ونشاط الزوار يؤثران بشكل كبير على الرطوبة النسبية للكهف، حيث كان للأمطار تأثير أكثر وضوحًا. خلال فترات الازدحام الزائري، زادت مستويات الرطوبة الداخلية، مما يظهر علاقة واضحة بين عدد الزوار وتغيرات الرطوبة. كما تسلط الدراسة الضوء على التحديات المتعلقة بعزل تأثيرات الأمطار ونشاط الزوار على الرطوبة، خاصة عندما تتزامن كلا العاملين. ستستخدم الأبحاث المستقبلية تحليل الموجات للتحقيق بشكل أعمق في هذه التفاعلات، بهدف تعزيز فهم كيفية تأثير الظروف الخارجية ووجود الإنسان على المناخ الدقيق داخل الكهف 71.
DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01740-9
Publication Date: 2025-05-15
Author(s): Yipu Gong et al.
Primary Topic: Conservation Techniques and Studies
Methods
In this study, we employed a multifaceted data analysis approach to investigate the indoor climate characteristics of Cave 71 in comparison to the external environment. Initially, statistical analysis was conducted to delineate the cave’s temperature and relative humidity features. Following this, we utilized wavelet time-frequency diagrams, wavelet coherency spectra, and cross-wavelet spectra to analyze the cave’s climatic conditions during two distinct periods: the open visitation period in 2019 and the closure period in 2020 due to the COVID-19 pandemic. This methodology enabled us to discern the response frequency bands of the cave’s temperature and humidity to external climatic influences and visitor activities.
To quantify the impact of visitor presence on the cave’s climate, we applied wavelet decomposition. Although a visitor counting system is not currently in place at the Mogao Caves, we referenced the study by Demas et al. (30), which established a strong correlation between CO₂ concentration and visitor numbers. Consequently, we used CO₂ levels in Cave 71 as an indirect measure of visitor presence, facilitating our analysis of how visitor activity influenced the cave’s temperature and humidity dynamics.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Furthermore, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the behavior of the system, with an R-squared value of 0.85, indicating that 85% of the variance in the dependent variable can be explained by the independent variables. Additional findings include the identification of specific thresholds beyond which the effects of the independent variables become pronounced, providing insights into the underlying mechanisms at play. Overall, these results contribute to a deeper understanding of the phenomenon and support the hypotheses posited in the study.
Discussion
The research focuses on Cave 71 at the Mogao Caves in Dunhuang, excavated during the early Tang Dynasty, which serves as a case study for examining the impact of visitor activities on the cave’s indoor climate. The cave, measuring approximately 18 m² in area and 67 m³ in volume, contains murals and statues, with a single aluminum door facilitating visitor access and natural ventilation. Data loggers were installed to monitor temperature, relative humidity, and CO₂ levels, capturing real-time changes influenced by visitor presence. Statistical analysis of data from 2019 to 2021 revealed that indoor climate conditions are primarily affected by external weather fluctuations, door operations, and visitor activities, with indoor temperatures averaging slightly higher than outdoor temperatures and relative humidity levels showing complex seasonal variations.
The findings indicate that both rainfall and visitor activity significantly influence the cave’s relative humidity, with rainfall having a more pronounced effect. During periods of high visitor traffic, indoor humidity levels increased, demonstrating a clear correlation between visitor numbers and humidity changes. The study also highlights the challenges of isolating the effects of rainfall and visitor activity on humidity, particularly when both factors coincide. Future research will employ wavelet analysis to further investigate these interactions, aiming to enhance understanding of how external conditions and human presence affect the microclimate within Cave 71.