电离层等离子体漂移运动对电离层结构的形成和动力学过程具有非常重要的作用。它不仅具有随地方时、经度和纬度的变化特征，也具有季节变化和年变化的特征，也会随着太阳和地磁活动等因素而发生变化。研究者常用测高仪、非相干散射雷达、以及卫星就位探测来获得数据对其进行研究。但就低纬度东亚扇区而言，电离层等离子体漂移运动的有关研究工作依然很少，还未取得足够的探测和研究结果，以认识等离子体漂移运动对电离层的作用。
子午工程海南富克站（地理纬度，19.5oN，109.1oE）电离层垂直测高仪于2002年改造成为数字化的测高仪， 它不但能够持续稳定地获得当地电离层剖面参数和不规则体的有关观测数据，而且还能够通过“漂移”模式获得等离子体运动三维速度。最近，太阳活动与空间天气实验室王国军副研究员和史建魁研究员等利用海南站电离层垂直测高仪自2003年至2016年的漂移观测数据， 分析研究了当地电离层F区底部等离子体漂移速度的扰动和变化， 取得了创新性的研究结果。有关研究论文发表在国际学术期刊Raido Science上。
该研究结果表明，电离层垂直漂移速度在不同的地磁和太阳活动条件下具有相似的日变化特征，即在04:00LT之前有一个小幅的上冲，之后在日出后迅速转向，很快达到向下最小值，然后向下速度逐渐减小，在约10:00LT点恢复到零值上下，在日落前有一个明显的抬升速度，日落之后迅速下降并转为向下漂移，之后在午夜前有一个向上抬升速度出现。这些特性，与南半球Jicamarca站的观测分析结果具有明显的不同，体现了电离层的区域特性。这对于认识电离层的全球变化具有非常重要的作用。
电离层漂移速度的日落反转前增强（PRE）是低纬度电离层等离子体垂直向速度受到极化电场影响最直接的反应。本研究表明，漂移速度幅度在太阳活动高年大于其在太阳活动低年的值，在春秋分季和夏季要明显强于其在冬季的值；其峰值出现时间在分季和冬季早于在夏季的时间。它的幅度在低地磁活动时随太阳活动增强而增大，而在高地磁活动情况下则与太阳活动无关。
东西向漂移速度方向为白天西向，晚上东向，并且晚间东向幅度大于西向幅度。在低太阳活动条件下，夜间东向速度不随地磁扰动而变化；但在高太阳活动条件下， 其东向速度幅度与地磁活动成负相关。这说明地磁活动能够抑制东向漂移速度。南北向漂移速度观测结果表明，不论地磁和太阳活动如何，基本上都是南向漂移，并且在上午时段达到速度最大值。本研究认为这与电离层赤道异常（EIA）的形成和发展有关。
通过分析海南站与南美Jicamarca站（位于磁赤道附近）电离层等离子体体漂移的异同，本研究认为两个站的电离层等离子体速度差异主要归因于动力机制和高度的差异。海南站等离子体漂移速度主要受控于电场和风场，而早晨的垂直向和南北向速度都与赤道异常区的形成有关。
本研究为进一步分析电离层底部运动和形态特征提供了依据，同时也为与其他观测手段进行对比研究提供了基础。
Ref: Wang, G., Shi, J., Torkar, K., Wang, Z., Wang, X., Cheng, Z., & Shang, S. (2023). Statistical study on plasma velocities in the bottom-side ionosphere over low latitude Hainan station: Digisonde measurement. Radio Science, 58, e2022RS007635. https://doi. org/10.1029/2022RS007635
图1. 不同太阳和地磁活动条件下典型的海南测高仪观测到的等离子体三维漂移速度。
图2. 海南站测高仪观测到的2003-016年期间不同太阳和地磁活动条件下垂直向等离子体的日变化特性。红星、蓝色棒和黄色棒分别代表了平均值、对应的标准方差和标准误差。最大误差为3.8m/s. LT=UT+7.3 小时。
图3. 2003-2016年期间海南测高仪观测到的平均东西向速度日变化在不同F10.7和Kp水平下的对比。
（供稿：天气室）
