敦煌莫高窟是中国古“丝绸之路”上最为重要的历史文化遗址之一,距今已有1650多年的历史,现存有十六国到元等各朝代大小洞窟735个,保存壁画45000多平方米,彩塑2000余身。因具有突出的普遍价值,1987年,敦煌莫高窟被联合国教科文组织列入世界文化遗产。洞窟开凿崖体为钙泥质弱胶结的砂砾岩,窟内壁画和塑像的制作材料主要为泥土。由于长期受自然环境变化和人为破坏活动影响,崖体和壁画均产生了多种病害,这些病害的发生和发展严重威胁着遗产的安全。在多种文物病害类型中,崖体风化和壁画酥碱病害最严重且最难治理。大量研究表明,水分带动易溶盐迁移转化是诱发此类病害的主要原因。莫高窟地处西北干旱地区,多年平均降雨量仅39mm,因此,长期以来,人们忽视了大气降水的潜在危害。近年来,随着遗产地强降雨频率的增加,降雨对文物保存的潜在危害也日益凸显出来,并引起了保护人员的高度重视。为了制定合理的措施,有效防范大气降水对文物造成破坏性影响,本研究在对莫高窟区域近29年降雨变化特征分析的基础上,通过开展野外人工模拟降雨试验和窟内环境监测试验,研究窟顶覆盖层降雨入渗及产流和降雨期间环境湿度变化诱发文物病害的作用机制,并结合文物病害调查结果确定不同形式文物病害的易发区域和预警阈值。气象监测结果表明,莫高窟窟区降雨类型主要为微雨和中雨,虽然强降雨发生的概率非常低,但降雨历时短,强度大,严重威胁着文物的长期保存。现场模拟降雨试验和窟内水汽监测试验发现,窟顶坡面超渗径流搬运表层颗粒物并输送盐分是诱发崖体风化侵蚀病害的主要原因,雨水沿大孔隙,裂隙或孔洞等通道优先入渗和降雨期间大气环境湿气进入洞窟是诱发壁画盐害演化的主要原因。根据大气降水诱发文物病害的作用机制,结合文物病害现场调查结果可知,洞窟顶部覆盖层比较薄,围岩中存在贯通裂隙或外部搭建木构窟檐的洞窟最容易遭受降雨入渗的侵害;缓坡坡度介于20°-35°间的崖体缓坡最容易遭受径流冲刷破坏;位于底层的密封性较差的大型洞窟内的壁画最容易遭受环境湿度变化的侵害。降雨入渗和坡面产流诱发文物病害的降雨阈值分别为雨量30 mm和最大30分钟降雨强度0.2mm·min-1。本研究对推动莫高窟文物劣化风险监测预警体系运行,制定措施防范文物病害的发生和发展,最终实现遗产预防性保护具有重要的现实意义。研究过程中采用的无损检测和综合分析方法,为降雨监测资料不足或缺失的地区确定降雨阈值提供了一个新的思路。