随着低空经济的蓬勃发展，无人机物流、低空旅游等新业态对气象服务提出了前所未有的精细化要求。近日，由我院曹乐副教授、高志球教授、杨军副教授团队联合河北省雄安新区气象局共同研发的“雄安新区低空气象预报系统”在雄安新区投入业务化试运行。该系统依托团队自主研发的核心耦合技术，成功将低空气象要素的空间分辨率提升至“十米级”，为雄安新区低空飞行器的“安全起降与精准穿行”装上了高精度的“气象导航仪”。
低空飞行器航线通常仅为几百米至两公里，而传统数值天气预报模式的分辨率往往在公里级，这种精度在面对城市复杂的建筑物阻挡、狭管效应等微尺度气象环境时，显得“力不从心”。为破解这一难题，团队创新性地提出了“中尺度-微尺度”嵌套耦合的解决思路。系统以“睿图”快速更新循环同化预报系统提供的高分辨率三维气象背景场为基础，通过自研的空间网格重映射技术，将其与CFD大涡模型进行深度耦合。在耦合过程中，系统引入了目标区域高精度的地形与建筑物白模数据，采用结构化与非结构化相结合的混合网格划分技术，成功将气象模拟的水平分辨率从3公里细化至10米，垂直分辨率同样达10米量级，真正做到了“量体裁衣”式的微尺度气象刻画（图1）。
图1 研究区域的10m高度风场图，水平空间分辨率为10m
该系统不仅能输出高精度的三维风场、温度场和垂直气流，更在行业内率先实现了面向飞行的“气象特征增强”。基于长期数值模拟计算得出的多年数据，团队针对不同飞行器的力学痛点，精准衍生计算出正风/侧风风速、垂直/水平风切变、湍流强度、颠簸指数（Dutton经验参数）等直接影响飞行安全的关键气象指标，形成了十米级精度的低空气象增强数据库（图2）。
图2 模拟研究区域不同高度处的风场图
自2025年5月起，系统在河北省雄安新区气象局开展应用示范。根据河北省雄安新区气象局出具的科技成果应用证明（图3）显示，该系统针对雄安新区低空大气环境特点，展现了极高的预报分辨率和精度。在试运行期间，系统界面友好、产品生成自动化程度高、每日定时稳定运行，成功生成了多期低空气象预报产品。应用负责人表示，该系统数据传输流畅，具备良好的业务化运行潜力，不仅为无人机物流、低空旅游等低空经济活动提供了科学依据，也为城市安全运行及突发气象灾害的低空影响评估提供了有力的数据支撑。
图3 河北省雄安新区气象局科技成果应用证明
此项成果是我院在边界层气象学与跨学科应用领域的又一重要突破。研究团队核心成员包括曹乐、杨盛凯、高艳宇、吴雨飞、王振超、陈雪娇、刘宇翱、高志球、杨军等。未来，大气物理学院将继续面向国家低空经济发展战略需求，发挥在大气边界层物理、城市微气象等领域的学科优势，持续深化AI技术与高精度数值模式的融合，不断提升低空微尺度气象预报的精细化与智能化水平，为我国低空经济的高质量、安全发展持续贡献“南信大力量”。
