空间中心科研人员揭示下行等离子体扩散为电离层威德尔海异常的重要机制

威德尔海异常（Weddell Sea Anomaly, WSA）表现为南太平洋至南美洲区域内在夜间出现电子密度周日峰值。传统理论将其归因于夏季的长时间光电离和中性风驱动的电离层抬升，但热层-电离层理论模式TIEGCM至今无法重现该现象（图1左），这已成为电离层研究中一项备受关注的问题。

中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室的特别研究助理李泉翰、研究员何茂盛及其合作者，引入了一种观测数据驱动的等离子体扩散通量计算方法，以优化TIEGCM的上边界条件，显著提升了模式对WSA的模拟能力（图1右）。模拟结果表明，约地方时22:00，下行等离子体扩散成为WSA的主要等离子体来源，其贡献与光电离相近（图2）。

该研究成果为WSA的形成机制提供了新见解，凸显了等离子体扩散在电离层动力学中的重要性。相关论文发表在国际期刊 Geophysical Research Letters上。

Li, Q.-H., He, M., Wang, W., Zhang, S.-R., Qian, L., Aa, E., & Wang, D. (2025). The role of downward plasma diffusion in the ionospheric nighttime Weddell Sea Anomaly. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL115318. https://doi.org/10.1029/2025GL115318

图1  （左）原TIEGCM模式和（右）扩散通量改进模式的电离层峰值电子密度模拟结果。

图2  光化学和输运过程对电离层峰值电子密度增强的贡献

（供稿：天气室）