——　第二部分　国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　中高大气是地球大气向空间过渡并相互耦合的区域，它的变化一方面受到电离层电动力学、光化学过程的影响，另一方面受到低层大气活动的影响，是一个复杂的耦合体系，研究不同时空尺度的中高层大气环境的变化性，探讨与之相关的外部驱动过程是空间物理研究热点之一。

　　在国家杰出青年科学基金项目的资助下，中国科学技术大学窦贤康教授等基于自主观测，结合国际卫星数据和模式，重点研究了空间等离子体环境与中高层大气电动力学耦合关系，以及低层大气活动与中高层大气的动力学耦合过程。

　　在中高层大气中，存在由于流星注入形成的金属原子富集的中性大气金属层，金属层突发现象是一种金属层金属原子密度在短期突然激增的现象，是动力学过程的最好示踪物，但其成因在国际上仍存在争议。基于自主建设的高时空分辨率的共振荧光激光雷达观测，结合理论分析，定量证实了在大气潮汐风场的剪切汇聚作用下，电离层突发E层与金属层突发的关联与演化；同时，在国际上首次观测到170km高度的低纬度热层金属层，并与美国学者共同提出了赤道地区的强的电离层喷泉电场可以通过电磁耦合形成低纬度热层金属层的假说。该成果揭示了中高层大气与低电离层耦合机制，给出了空间因素可作用到中高层大气的直接证据。

　　低层大气活动对中高层大气状态的控制，主要是通过低层大气激发的各种大气波动（重力波、潮汐、行星波等）在传播过程中将其携带的能量或动量输运给中高层大气来实现的。研究以平流层突然增温现象（主要指北半球高纬冬季低层大气平流层温度几天内突然增长40-50K的现象）为驱动源，重点考察了由于温度的剧烈增加，改变高纬地区大气背景状态，影响低层大气各种波动传播，进而影响大气环流的结果。发现增温期间，北半球高纬地区垂直向上传播的重力波方向明显受到平流层突然增温的调制，其表现为在中间层顶高度，南向传播的重力波在增温期间显著增强。同时发现南半球准两天行星波在平流层突然增温期间的出现明显的非线性互相作用，而最可能的一种机制是通过增温跨半球影响南半球背景中高层大气风场、加强行星波传播波导而实现的。

　　上述成果有系列文章发表在地学国际知名期刊Journal of Geophysical Research上。这些成果揭示了中高层大气的耦合过程，对中高层大气模式和预报研究具有重要的意义。