风是最重要的气象要素之一，无时不刻影响着我们的生活，风在大气边界层中往往以不规则的、随机的湍流形式运动，边界层中的热量、动量、污染物等在水平和垂直方向的输送与风有直接关系。了解大气边界层风场特征，可以更好地认识大气运动规律，为城市建设和风能及空气污染预报提供借鉴，而兰州由于其特殊的山谷地形和不利的扩散条件，冬季大气污染严重，因此增进兰州城区冬季低空风场结构的认识十分必要。
　　本文利用新型激光测风雷达位于甘肃省兰州市的中国科学院西北生态环境资源研究院获取的2017年12月至2018年2月高时空分辨率风廓线观测资料，并结合再分析资料，分析了山谷城市兰州整个冬季及不同天气形势下的低空平均风场和湍流特征。利用WRF模式作为辅助工具模拟了兰州市及其周围县区在不同天气形势下的风温场，丰富了雷达观测结果。最后利用同期的污染物小时浓度资料，探讨了风场与污染物浓度两者之间的关系。主要研究结论如下:
　　1、兰州城区2017年12月至2018年2月低空整体水平风速较小，风向稳定，以偏东风为主导，风场日变化明显，午后至傍晚水平风速大于其它时刻，03:00～08:00在250～650m有较弱偏西风。冬季不同天气型下的风场存在显著差异，高压南部天气型受大尺度环流的影响，风场全天较为稳定;弱高压天气型下风场受地形和局地环流作用显著，日变化明显，02:00～10:00250～700m存在较厚度西风区，12:00～14:00低空有明显的下沉气流;低压天气型下，风向日变化与弱高压天气型相似，但西风维持时间和厚度较小，低空全天以弱上升气流为主。
　　2、用垂直速度标准差和偏度表征湍流，发现2017年12月至2018年2月兰州城区的垂直风速标准差日变化明显，在日出后随高度垂直向上发展，午后达到最大值，日落之后逐渐减小，随着高度的增加，垂直速度标准差逐渐减小。三种天气形势下的垂直风速标准差日变化规律与整个冬季一致，但高压南部天气型垂直速度标准差数值最大，弱高压天气型数值最小，湍流混合最弱。兰州城区整个冬季的垂直风速偏度在白天基本为正值，说明白天湍流主要由地面加热引起。不同天气型的垂直风速偏度分布特征与整个冬季基本一致，但是高压南部天气型偏度的绝对值最大，湍流运动的非对称性最强。
　　3、WRF模式模拟的风速整体偏高，但整体上对弱高压天气型的模拟效果优于高压南部和低压天气型，对风向由偏东向偏西或偏南风转变过程的模拟与观测相比吻合程度较好，但模拟的西风厚度偏大。
　　4、分别挑选高压南部型、弱高压型和低压天气型个例进行模拟，发现高压南部型低层流场受天气形势影响较大，全天风速较大。弱高压型山谷风环流显著，有明显的日变化特征，02:00、08:00和20:00山谷地面为辐合流场，14:00为辐散流场;受地形阻挡和热力作用，14:00山谷低空有明显的下沉气流，与雷达观测的弱高压天气型下垂直运动特征一致;低压天气型局地环流没有弱高压天气型明显，山谷上空1000m左右由于暖平流存在逆温。
　　5、三种天气型下，弱高压天气形势下兰州城区污染物浓度最高。弱高压天气型下100～800m各高度污染物浓度与水平风速基本呈负相关关系。城区西风占主导时，SO2和NO2浓度较大，可能受西固工业区排放污染物的影响。各高度污染系数最大值对应的风向存在差异，200m以上污染系数迅速减小，增加污染物的有效排放高度至200m以上可有效减少不利天气形势下近地面污染物浓度。