大气边界层是指大气层底部直接受地表影响的旋转湍流边界层，是自由大气与地表进行质量、动量和能量交换的层结，也是风机和风电场实现风能利用的区域。由于剪切力、浮力和科氏力的相互作用，大气边界层的湍流结构极其复杂，其理论预测往往局限于表面层的平均风速分布。风能利用的持续发展使得风机尺寸不断增大，未来风机叶片将主要运行在表面层以上区域，对表面层以上湍流风特性的研究已经成为风能科学研究的前沿热点和难点问题。为此，我们系统研究了大气边界层在常规中性大气稳定度条件下的垂直结构，在国际上首次获得了适用于整个常规中性大气边界层的风速、风向、湍流剪切力和热流预测的解析表达式，其结果与高精度数值模拟和大气观测数据一致。由于常规中性大气边界层常出现在海面、大型湖泊上方，以及日落后的过渡期或大风多云时的陆地上空，以上进展对于风能应用、天气预报、气候模拟等领域都具有重要的应用价值，也有助于进一步研究不同大气稳定度条件下的大气边界层结构。