极区是地球开向太空的天然窗口，地球磁力线在极区高度汇聚且垂直进出，因而，极区电离层是日地能量耦合过程中关键区域之一。除了受到来自太阳风的能量和离子的直接入侵之外，极区电离层还存在大量的上行离子(upflow ions)，部分上行离子进一步获得能量（形成外流, outflow）后可逃逸到磁层成为磁层等离子体的重要补充，并能影响或者调制灾害性空间天气活动（如磁暴和亚暴等）。因此研究这些上行离子的源区和加速机制、逃逸路径十分重要。

我们（张清和等）利用全球分布的GPS地面接收机获取的电离层总电子含量数据（TEC）和国际超级双子极光雷达网（SuperDARN）获取的极区电离层全域对流数据,结合美国国防气象卫星（DMSP）的实地等离子体探测，发现快速运动的等离子体云块是氧离子上行的一个重要源区（如图1所示）。通常情况下，大部分极隙区和极光带上行的离子（尤其是较重的氧离子（O⁺））在受到重力的作用下，还没来得及进一步加速就回落到了极盖区，因此，极盖区背景电离层主要是下行离子占主导。我们通过事件和统计分析发现：由于日侧磁重联等过程会引起极区电离层对流的急剧增强，进而引起电离层摩擦加热的迅速增大，从而向上加热和加速离子（如O⁺）；当对流增强到一定程度后，粒子将会被加速到克服重力而向上运动，从而形成了离子上行。由于等离子体云块的密度比极盖区背景等离子体密度高出很多，所以一旦云块随增强的对流一起运动时，将会产生很大的上行通量，也将为离子在顶部电离层或磁层进一步加速形成外流提供了充足的粒子源。因此，我们首次由星地联合观测找到了氧离子上行的重要源区（如图2示意图所示）。

该项研究结果已被Geophysical

Research Letters接收，将于近期发表(Zhang Qing-He, et al., In

press, 2016)。该研究受中国973项目、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等的资助。

论文链接如下：http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/2016GL067897/abstract

图1.GPS TEC和DMSP卫星联合观测的极盖区等离子体云块所伴随的氧离子上行现象。

图2.极区电离层离子上行的主要源区示意图。