空间中心科研人员揭示等离子体向下扩散为电离层夜间增强的主导机制

光致电离是电离层等离子体的主要来源。然而，观测显示在冬季半球的中纬度地区，日落后电离层电子密度仍会增加，这一现象被称为夜间增强。尽管来自等离子体层的等离子体向下扩散被认为是夜间增强的潜在驱动机制，但由于扩散通量难以直接测量，加之现有数值模拟依赖雷达观测数据，研究往往局限于特定区域，目前对此机制仍缺乏直接且全球性的证据。

中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室特别研究助理李泉翰、研究员何茂盛及其合作者，通过结合卫星观测数据与经验模式推导出扩散通量，并将其同化至全球热层-电离层理论模式（TIEGCM）中作为新的上边界条件。通过这一方法，研究团队成功模拟并复现了夜间增强的主要时空特征，明确了来自等离子体层的等离子体向下扩散是驱动夜间增强的主导机制。

该研究成果增进了对夜间电离层动力学与电动力学过程的理解，并为电离层数值模式的改进与发展提供了新的方向和思路。

研究成果已发表在国际期刊 Geophysical Research Letters上。

Li, Q.-H., Hao, Y.-Q., Wang, W., Zhang, S.-R., Qian, L., Aa, E., et al. (2024). Global distribution of ionospheric topside diffusive flux and midlatitude electron density enhancement in winter nighttime. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL111091. https://doi.org/10.1029/2024GL111091

图1电离层峰值电子密度夜间演化的模拟结果

图2光化学、输运过程等因素对夜间电离层峰值电子密度增强的贡献

（供稿：天气室）