近日，我校大气物理学院本科生陈安宁以第一作者在大气科学领域国际知名期刊《Atmospheric Research》发表低空风切变探测和预报成果。团队依靠长距离多普勒测风激光雷达，创新技术实现低空风切变的精准识别、切变线还原及提前预报，为民航客机、城市低空无人机等场景提供安全保障。

风切变通常是指风速或风向的突然、剧烈变化，像在平稳的空气中突然出现“气流漩涡”或“风向急转弯”。这种大气现象作为低空飞行的“隐形杀手”，可能导致飞行器失速、失控，甚至引发安全事故。在气象监测领域，低空风切变的监测面临着两大核心痛点：一是识别难。风切变本身尺度较小，传统地表风速仪只能测单点风况，覆盖不了机场全区域或城市复杂空域；多普勒天气雷达在无降水时难以捕捉低空细节，很容易让风切变“隐身”。二是预警难。风切变变化速度快，即便实时捕捉到，也难以提前预判其移动路径和影响范围，留给飞行器调整的时间极短。

而长距离多普勒测风激光雷达的出现，为破解这两大难题提供了契机。这种设备不仅能实现半径30km的远距离探测，更凭借高时空分辨率的优势，能清晰“扫描”低空大范围的风场细节。通过“斜坡检测算法”初步捕捉潜在的风切变信号，再用“双滤波机制”剔除干扰数据，最后结合空间切变点聚类分析，不仅能精准识别风切变，还能还原出风切变的集中区域——“切变线”，为风切变提前预报奠定了基础。

新方法在民航和低空保障实际场景中得到验证：在昆明长水国际机场，它成功识别出强对流、阵风锋引发的危险风切变，为民航客机起飞降落“保驾护航”。在南京市鼓楼区复杂城市环境中，即便是对小型无人机能产生影响的小强度风切变，也能清晰遥感、精准识别、有效跟踪，成功实现25分钟左右的预报。这关键的“提前亮”信息，为实时调整无人机航线、安全调度eVTOL起降赢得主导权，为低空提供基于实时遥感的安全保障。

该论文通讯作者为袁金龙副教授。该成果得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、杭州光在科技有限公司的资助。

南京鼓楼区应用现场

机场强对流天气下风切变和切变线识别结果；黄色虚线为图1中各径向风速对应的剖面；红色三角形代表强风切变（风切变值WSV超过12 m/s）；绿色圆形代表弱风切变（WSV值低于8 m/s）；黄色五角星代表中度风切变（WSV值介于弱、强切变之间）

南京鼓楼区风切变、风切变线识别结果及0°仰角PPI扫描结果（a）-（h）为2024年8月7日17时05分-18时42分的风切变线识别结果

城市低空不同切变线的激光雷达探测结果与预报结果

论文：Anning Chen, Jinlong Yuan*, Haoyu Yang, Jiaxiu Liu, Yuanhao Gu, Yue Liu, Tianwen Wei, Haiyun Xia. Identification and forecasting of low-level wind shear based on long range Doppler wind lidar[J]. Atmospheric Research, 330, 108558 (2025).

链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2025.108558.