高层大气风场被喻为驱动电离层运动与变化的关键“引擎”，也是形成电离层电流、电场和高空磁场效应的发动机。然而长期以来，我国中低纬区域高层大气风场的观测资料严重匮乏，制约了对电离层区域差异的深入理解。

中国科学院地质与地球物理研究所刘立波研究员团队，为系统揭示亚洲扇区风场的空间结构特征及其与电离层变化的耦合机制，其牵头的“我国高层大气风场变化特性及其与电离层的耦合”项目，依托我国自主建设的高层大气风场组网观测体系，为深入理解高层大气对电离层的调控作用提供了关键支撑。

破解“数据荒”：构建自主观测体系

以往电离层区域差异的相关研究，多依赖基于美洲扇区数据构建的风场模型。然而，亚洲地区在地磁构型、大气波动源区等方面与美洲存在显著差异，直接套用国际经验模型往往导致极大的误差。

项目团队基于我国自主布局的观测网络——包括子午工程与中国科学院日地空间环境观测研究网络，联合法布里-珀罗干涉仪（FPI）和空间外差干涉仪，形成了跨纬度、东西跨度超30°的高层大气风场观测网络。以漠河站为例，其FPI自2019年运行以来，已积累超过5年的连续风场数据。通过对比分析发现，亚洲扇区风场的季节变化振幅比美洲扇区高出约20%。

揭示“雕刻”机制：风场如何塑造电离层？

研究团队通过以往的研究发现，在我国磁偏角东偏的东部地区，东向风场可通过场向拖曳效应，使电离层F2层峰值高度抬升30-50公里，进而导致电子密度增加15%-25%。该项目将进一步结合风场观测与电离层多手段探测，致力于厘清风场南北分量与东西分量对电离层变化的相对贡献，从而为解释“东亚电离层东西差异”现象提供直接的动力学观测证据。

针对磁暴等极端空间天气事件，团队利用组网观测捕捉亚洲扇区扰动风场，并结合热层-电离层-电动力学耦合环流模型（TIEGCM），研究扰动风场如何通过调制赤道异常北驼峰的位置，引发我国电离层暴的区域特性，逐步在亚洲扇区构建起从风场扰动到电离层响应的因果链。

项目的另一个目标是构建更准确的中国区域高层大气风场经验模型，显著改善中国及周边区域的高层大气风场和电离层模式误差。

更大图景：为“无观测区”提供风场反演新范式

项目还将系统评估从电离层参数间接反演风场的可靠性。通过对比实测高层大气风场与测高仪、掩星资料反演的“等效风场”，为缺乏光学观测的“数据空白区”建立风场估算新途径。

项目将继续深化对亚洲扇区高层大气风场特性的认识，致力于在亚洲大陆尺度上，完整揭示高层大气风场如何一步步“雕刻”出电离层的复杂形态与变化，为我国空间环境研究和应用提供更坚实的科学基础。

图 我国区域高层大气风场光学观测网络