光致電離是電離層等離子體的主要來源。然而，觀測顯示在冬季半球的中緯度地區(qū)，日落后電離層電子密度仍會(huì)增加，這一現(xiàn)象被稱為夜間增強(qiáng)。盡管來自等離子體層的等離子體向下擴(kuò)散被認(rèn)為是夜間增強(qiáng)的潛在驅(qū)動(dòng)機(jī)制，但由于擴(kuò)散通量難以直接測量，加之現(xiàn)有數(shù)值模擬依賴?yán)走_(dá)觀測數(shù)據(jù)，研究往往局限于特定區(qū)域，目前對此機(jī)制仍缺乏直接且全球性的證據(jù)。

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心太陽活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特別研究助理李泉翰、研究員何茂盛及其合作者，通過結(jié)合衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ酵茖?dǎo)出擴(kuò)散通量，并將其同化至全球熱層-電離層理論模式（TIEGCM）中作為新的上邊界條件。通過這一方法，研究團(tuán)隊(duì)成功模擬并復(fù)現(xiàn)了夜間增強(qiáng)的主要時(shí)空特征，明確了來自等離子體層的等離子體向下擴(kuò)散是驅(qū)動(dòng)夜間增強(qiáng)的主導(dǎo)機(jī)制。

該研究成果增進(jìn)了對夜間電離層動(dòng)力學(xué)與電動(dòng)力學(xué)過程的理解，并為電離層數(shù)值模式的改進(jìn)與發(fā)展提供了新的方向和思路。

研究成果已發(fā)表在國際期刊 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

圖1電離層峰值電子密度夜間演化的模擬結(jié)果

圖2光化學(xué)、輸運(yùn)過程等因素對夜間電離層峰值電子密度增強(qiáng)的貢獻(xiàn)

（供稿：天氣室）