偶发E层(The Sporadic-E layer)是指出现在电离层E层底部(90-120km高度范围)且持续数小时呈不均匀分布的高电子密度薄层，主要由金属离子构成。偶发E层，并不偶发，其电子密度有时能超过电离层F层峰值电子密度。这么高的电子密度足以影响无线电波的传播，其重要性不可忽视。因此，人们一直关注偶发E层，并不断探究其物理特性及形成机制。

在高纬地区尤其是极盖区，由于观测数据稀缺，偶发E层的分布特征几乎空白。在形成机制上，由于磁力线近乎垂直而导致中性风剪切作用明显减弱与复杂的动力学过程，偶发E层的形成过程就变得异常复杂，缺乏统一认识。因此，全面拓展极盖区偶发E层的物理特性，深入分析其形成机理非常必要。

我们(王勇、P.T. Jayachandran、张清和等，Remote Sensing+2021) 利用北极Resolute Bay的北向非相干散射雷达(RISR-N)等多种设备的联合观测，已初步探索了极盖区偶发E层的水平分布特征及其引起的TEC扰动。然而，极盖区偶发E层的水平尺度及形成机理仍亟待拓展。这里，我们利用位于Resolute Bay的两部不同朝向的非相干散射雷达(RISR-N、RISR-C)的多波束及测高仪的联合观测(如图1所示)，再次深入分析了极盖区偶发E层的物理特征及形成机理。首先，基于RISR-N、RISR-C及测高仪的联合观测，我们找寻到一个独特的极盖区偶发E层事件(见图2)；其次，基于非相干散射雷达20个波束的观测，发现极盖区偶发E层的水平尺度超过350km；然后，首次报道了极盖区偶发E层双层结构(如图2所示)；最后，深入探讨了极盖区偶发E层的形成机理，提出了一种新的形成过程，即：粒子沉降等引发的重力波调制形成极盖区偶发E层。这一工作全面深化了我们对极盖区偶发E层的认知，未来仍需更多覆盖范围更广的探测手段来进一步明确其三维结构。该项研究结果已在线发表于国际权威学术期刊JGR-Space Physics。文章题目: Simultaneous observations of a Polar Cap Sporadic-E Layer by twin incoherent scatter radars at Resolute，文章链接：https://doi.org/10.1029/2022JA030366。

以上工作主要由山东大学极区电离层-磁层耦合课题组(王勇、马羽璋、邢赞扬、张清和等人)、加拿大University of New Brunswick(David Themens、P.T. Jayachandran等人)、University of Calgary、美国SRI International等单位的研究人员合作完成。感谢University of Calgary、SRI International、madrigal database、CHAIN、SuperMag等提供的观测数据。作者感谢中国博士后科学基金、国家自然科学基金及山东省自然科学基金等资助。

图1. 北极Resolute台站两部非相干散射雷达多波束及测高仪在仰角-方位角坐标系下的位置示意图。图中蓝色叉号表示RISR-N，红色十字表示RISR-C，中心黑色方框表示测高仪。

图2. Resolute两部非相干散射雷达多波束观测的电子密度剖面。