北京空间环境国家野外科学观测研究站是2007年经科技部批准建立的国家野外科学观测研究站，隶属于中国科学院地质与地球物理研究所，是中国科学院日地空间环境观测研究网络骨干台站，是国家重大科技基础设施——东半球空间环境地基综合监测子午链（简称子午工程）的重要节点站。北京空间环境国家野外科学观测研究站拥有地磁、电离层和中高层大气等多学科综合观测手段，以建在北京十三陵的空间环境观测站（始建于1985年）为主站，并与设在漠河（始建于1988年）、武汉（始建于1946年）和三亚（始建于1998年）的3个子站，形成沿东经120°子午线附近，北起漠河，南至三亚，纬度间隔约10°的均匀布局的空间环境综合观测研究台链，具有同时观测我国不同纬度上空、不同空间层次（中高层大气、电离层、地球磁层等）、不同空间环境参量的能力。
1 台站定位北京空间环境国家野外科学观测研究站致力于我国空间环境（地磁、中高层大气和电离层）地区特性与变化观测，注重地球空间不同层次相互耦合，开展空间物理学相关基础和应用基础研究。强调多手段综合链网观测、新技术和新方法研发，以及国际联测与合作，注重科学问题驱动的基础研究和国家需求牵引的应用基础研究，在发展新观测技术和推动数据共享利用上起到表率，在我国地基空间环境观测研究方面发挥示范作用。
2 主要研究方向（1）电离层研究。通过数字测高仪、电离层电子浓度总含量（TEC）与闪烁监测仪、全天空气辉成像仪和电离层相干/非相干散射雷达等综合观测，研究电离层空间天气与空间气候，重点是电离层暴、电离层不均匀体与闪烁、电离层扰动和电离层多尺度变化特性。
（2）中高层大气研究。通过全天空流星雷达、法布里-珀罗干涉仪和激光雷达等综合观测，研究中高层大气动力学过程，重点是重力波、潮汐和行星波等大气波动过程的激发与传播。
（3）磁层研究。通过地磁脉动、地磁扰动的观测，研究地球磁层的动力学过程，重点是磁暴、磁层亚暴的产生机理、演变过程及相互关系。
（4）磁层-电离层-中高层大气耦合研究。通过不同台站多手段综合观测，重点研究磁层和电离层中的电流体系及中高层大气波动对电离层的作用。
（5）空间环境预报与应用研究。通过观测数据分析，建立我国上空空间环境不同参量的模式，开展空间环境现报与预报研究，并开展空间环境相关效应分析。
3 研究成果与科学贡献北京空间环境国家野外科学观测研究站面向我国空间环境地区特性与变化，围绕空间物理学相关学科国际发展趋势和国家重大科技与应用需求，开发了相应的空间环境探测模式和诊断技术，实现了我国上空多种空间环境参量的科学观测。基于观测数据，并通过发展理论模式，采用数据分析与数值模拟相结合等研究方法，在大气层-电离层耦合、磁层-电离层耦合和太阳辐射的光电离光化学3类最为重要的驱动过程对电离层变化性的影响和控制等方面取得了系列创新成果，获2015年国家自然科学奖二等奖。主要研究成果包括：
（1）在大气层-电离层耦合过程对电离层变化性驱动的研究中，着重研究了电离层经度“四波”结构的地方时变化、季节变化和太阳活动依赖性等气候学特性，发现了“四波”结构与大气非迁移潮汐DE3模东西风分量的强烈相关性，在此基础上提出了一种电离层/热层“四波”耦合的新模式。这些成果给出了电离层与大气层耦合的有力证据，是这一研究领域的重大进展。
（2）在磁层-电离层耦合过程对电离层变化性驱动的研究中，着重研究了超级电离层暴的产生和演变过程，发现了电离层的超级喷泉效应和再分层结构，揭示了全球不同经度扇区的电离层暴及相关电离层扰动的区域特性。这些成果促进了对电离层灾害性天气过程的深化认识，扩展了相关研究领域。
（3）在太阳辐射光电离光化学过程对电离层变化性驱动的研究中，着重研究了电离层对极端太阳活动的响应，发现了非线性放大的响应新类型，给出太阳活动极端宁静期间电离层变化趋缓的首个观测证据，并提出电离层对太阳活动响应的动力学新机制。该成果修正了电离层对太阳活动响应的传统认识，推动了日地关系研究领域的新发展。
上述成果揭示了电离层变化性的驱动机理，对认识日地空间系统的能量传输与耦合具有重大科学意义，对提升空间环境的模式化和预报能力具有重要应用价值。
4 人才培养与队伍建设北京空间环境国家野外科学观测研究站重视人才梯队建设, 形成了一支科研意识超前、技术实力雄厚、观测水平过硬、管理实施高效的团队。目前, 台站观测与研究人员共89人, 其中研究人员27名(包括院士1位、国家杰出青年科学基金获得者3位、中组部"青年千人"3位、国家优秀青年基金获得者3位、中国科学院"百人计划"引进人才2位)、台站观测与技术人员28名、管理人员2名、研究生32名, 学科分布在电离层、地磁与磁层、中高层大气和空间探测等学科领域。近5年, 培养出站博士后10名, 毕业博士生18名、硕士生16名。现有在站博士后8名、在读博士研究生25名、硕士研究生27名。
5 科研能力与技术平台北京空间环境国家野外科学观测研究站由北京主站、漠河子站、武汉子站和三亚子站组成。北京主站位于北京昌平区十三陵镇，漠河子站位于我国最北端的漠河市北极乡，武汉子站位于武汉市黄陂区，三亚子站位于三亚市吉阳镇。北京空间环境国家野外科学观测研究站拥有数字电离层测高仪、流星雷达、VHF（甚高频）相干散射雷达、GNSS电离层监测仪和磁力仪等共计90台监测设备，监测对象包括地磁、电离层和中高层大气。
北京空间环境国家野外科学观测研究站的观测数据在国家地球系统科学数据共享服务平台——地球物理科学数据中心和世界数据系统中国地球物理学科中心公布。观测数据被美国国家大气研究中心（NCAR）、日本情报通信研究机构（NICT）以及我国武汉大学、北京大学、中国科学院空间科学中心、国家卫星气象中心等国内外著名大学和科研机构的研究人员广泛使用。为我国空间环境相关基础和应用基础研究奠定了良好的观测数据基础。
6 开放与交流北京空间环境国家野外科学观测研究站积极开展以我为主的国内外合作与交流，先后与美国、日本、意大利、澳大利亚等国家的知名高校和科研机构建立了合作关系；同时也与中国科学院、高等院校等国内相关单位科研人员开展合作研究，已成为与国内外相关单位开展学术交流和研究合作的重要基地。
6.1 国际联网观测与人员交流北京空间环境国家野外科学观测研究站的宁百齐为国际无线电科学联盟（URSI）电离层探测组（INAG）副主席；万卫星、张满莲为国际参考电离层（IRI）模式委员会的两位中国代表成员。实验室成员积极参加国际会议，并在一些国际会议担任主持人、发表邀请报告等，同时邀请国际著名科学家来访，开展合作研究、讲学；以多种形式派遣年轻学者访问和研究交流。
北京空间环境国家野外科学观测研究站还与意大利国际理论物理中心（ICTP）、俄罗斯科学院日地空间物理所签有合作协议。与美国阿拉斯加大学、麻省理工学院、国家大气研究中心、麻省大学洛厄尔分校大气研究中心，以及日本国家信息与通信技术研究所（NICT）、京都大学、名古屋大学等多个相关科研机构保持着良好的合作关系。
在国内与空间物理、大气物理等相关研究领域的科研单位一直有着良好的合作与协作关系。例如，作为牵头单位负责协调中国科学院日地空间环境观测研究网络各参加单位有关工作，并作为承担单位之一参与国家重大科技基础设施项目“子午工程”和中国科学院空间环境监测网的建设和运行。
北京空间环境国家野外科学观测研究站还是国内多所知名高校和科研院所的教学实习基地。中国科学技术大学、北京航空航天大学、中国科学院地质与地球物理研究所和国防科技大学等高校每年都有学生到站进行教学实习活动。
6.2 国际数据合作共享北京十三陵台站是国内首个进入国际地磁网（INTERMAGNET）观测的标准站；武汉子站是国内首个进入国际电离层无线电观测网（GIRO）的台站，已经多次参与国际电离层联测任务，其电离层观测数据长期纳入国际电离层数据交换。2014年初，北京、武汉、漠河和三亚4个站点的数字测高仪数据均加入了国际电离层无线电观测网，并且在观测研究站的数据中心内建成了亚太区域唯一的国际电离层数字测高仪数据库的镜像站；三亚VHF雷达参加国际赤道区联测，与印尼、印度等地的多台低纬度电离层雷达进行协调观测、数据共享和合作研究。观测研究站还建有国际非相干散射雷达数据库Madrigal的镜像站。
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