城市低空的风到底在怎么吹？高密度气象站网“拼”出可信的城市风场地图。近日，南京信息工程大学、气候系统预测与变化应对全国重点实验室城市边界层气象研究团队在环境可持续和社会韧性城市研究领域的国际权威期刊《Sustainable Cities and Society》上发表了题为“How urban heterogeneity shapes near-surface wind fields: Direction-Conditioned Statistical Reconstruction for urban ventilation analysis in Nanjing”的研究，论文第一作者为刘振鑫副教授和饶梓丰同学，通讯作者为杨元建教授。该项研究提出了一种 “方向条件统计重建”城市近地层风场方法（DCSR），提升了城市风场监测与预测的精度和可信度，为城市通风廊道识别和低空经济气象保障提供了一个轻量而可行的新方案。该研究由南京信息工程大学联合中国气象科学研究院等单位共同完成。

城市里高楼林立、街道纵横，风穿行其间，被楼群挤压、被街道引导、被水面加速——同一个城市，不同角落的风向和风速可以完全不同。这些差异会影响热量和污染物如何扩散，也关系到城市通风廊道如何识别。无论对于传统的气象、城市规划、环境等行业，还是正在兴起的无人机物流、低空出行等新业态来说，能不能低成本、快速地掌握一张“城市风场地图”，是一个很实际的问题。城市下垫面极其复杂：密集的楼群像一道道人造屏障，河流和开阔地带则是天然的通风口，再加上地形的抬升和阻挡，风在城市内部的运动变得非常不均匀。过去，获取城市尺度风场信息主要有两条路：一条是用中尺度气象模式（如WRF）来模拟，但它的网格通常在公里级，无法精细刻画楼宇之间几十米到几百米尺度的风场变化。另一条是用计算流体力学（CFD）做超精细模拟，虽然算得准，但计算成本极高，很难对整个城市、多个风向做常态化业务运行。这两条路都难以同时满足“算得细”“算得快”“算得起”三个要求。

研究团队提出了方向条件统计重建方法，英文简称DCSR（Direction-Conditioned Statistical Reconstruction）：先从长期观测中归纳“不同方向的风来到这里时，通常会怎样变化”，再把这些规律用于重建具体天气过程中的近地面风场。以南京为例，研究团队使用165个自动气象站2018—2020年的逐小时风观测，按来风方向建立不同的响应特征。四次不同来风方向试验结果显示，长江沿岸部分低粗糙度区域和开阔郊区表现出较早的风响应：相对于理想化的线性推进时间，风的响应可提前约0.1—1.9小时，局地风速最高达到3.6米/秒。相反，密集建成区以及部分背风地形区域更容易出现风响应延迟，最大延迟达到6.8小时，局地风速最低约0.5米/秒，这表明城市空间结构可能让背景风在不同区域“走得快慢不一”。研究还发现，长江沿岸部分区域存在较有规律的风向偏转；而在高密度建成区，风向响应更复杂。这意味着通风廊道不能只凭地图上有没有河流或绿地来判断，还应考虑来风方向，以及风速和风向在实际观测中的响应。

DCSR不是另一个完整的动力模式，也不是把每个街区、每栋楼周围的气流都直接模拟出来，而从观测中提取方向相关的空间响应规律，以较低计算成本补充城市内部风场信息。DCSR最大的优势在于“不挑条件”：不需要昂贵的超算资源，也不需要复杂（往往是过强且不符合实际情况）的边界条件设定，更不需要长期的气象模式调试经验。城市的风，看不见摸不着，却深刻影响着天气气候、空气质量、热环境，以及正在快速兴起的低空经济。研究团队没有选择最复杂的技术路线，而是用一种轻量、务实的统计方法，把已有的观测数据变成了真正可用的风场信息。只要有足够多的地面气象站观测数据，就能对任意城市快速建立这样一套风场重建系统。在气象服务加速融入低空飞行全链条的今天，这种“把观测数据用足”的思路，或许正是让技术真正落地的一条可行路径。

该项成果受到国家自然科学基金创新研究群体项目（42521006）资助。论文资讯及链接：Liu, Z., Rao, Z., Li, W., Zhong, X., Zhang, J., Yang, Y., Guo, J., & Liao, H. (2026). How urban heterogeneity shapes near-surface wind fields: Direction-Conditioned Statistical Reconstruction for urban ventilation analysis in Nanjing, China. Sustainable Cities and Society, 151, 107950. https://doi.org/10.1016/j.scs.2026.107950

图1 本研究的图形摘要

图2 站点观测、DCSR方法反演与WRF-Chem中南京主城区北风背景风入侵特征的风场变化对比示例，以及主要发现的定量规律