電離層電子濃度三維空間結構變化特徵及其產生機制是最近幾年國際研究的前沿領域之一。與中緯電離層垂直結構相比，由於受到緯向電場產生的噴泉效應影響，低緯地區的電離層高度變化特徵要更為複雜。赤道及低緯地區的電離層F區在某些季節的日出後至午後這段時間會出現分層結構，即原先的F2層受到東向電場的作用抬升至電離層頂部形成F3層，同時原有F2區電離出新的F2層。為了區別磁暴期間形成的分層結構，稱之為靜日F3層。靜日F3層結構最早由Sen和Ratcliffe於20世紀50年代的測高儀頻高圖上發現，並稱之為「刺(spur)」結構，但直到1995年才有Balan等人利用SUPIM模式重現這一結構的變化特徵。隨後，關於不同地區F3層出現率隨季節、地方時變化以及太陽活動變化的統計和機制研究開始逐步開展。最近的研究為日本科學家Uemoto於2007年利用東南亞測高儀鏈(SEALION）給出的三個不同地區（包括一個磁赤道區和兩個南北共軛點）臺站的觀測結果，並進一步完善了Balan等人的解釋。關於靜日F3層的研究，雖然已有地面觀測和模式研究，但是並不完善。例如，F3層變化的經度和緯度結構及其與電場和風場經度變化的依賴性至今尚不十分清楚。
中科院地質與地球物理研究所地磁與空間物理研究室趙必強副研究員等人利用美國COSMIC星座觀測系統中掩星反演技術獲得的近250萬個電離層剖面，對電離層分層結構進行了研究。通過求取電子濃度剖面的高度梯度的變化並統計出現雙層結構的出現率，首次給出了電離層分層結構的緯度和經度變化性。揭示了如下特徵：1）分層結構主要集中在低緯度區域，且低緯電離層分層結構出現最大值為夏季半球的磁緯7-8度位置；2)夏季電離層分層結構的經度變化與DE3潮汐所調製電離層諸多參量變化WN4結構具有相似性；3）分層結構出現的地方時最大在日出以後10:00-12:00之間，與地面測量的統計結果一致。衛星測量和地面觀測統計結果的一致性驗證了掩星反演技術在反映電離層精細結構上具有相當的可靠性。
該研究成果近期發表在國際知名的地球物理研究期刊《地球物理研究快報》（
Geophysical Research Letters）（Zhao et al. Global characteristics of occurrence of an additional layer in the ionosphere observed by COSMIC/FORMOSAT‐3. Geophys. Res. Lett.，2011，38，L02101，doi:10.1029/2010GL045744）。（來源：中科院地質與地球物理研究所）
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GRL發表論文摘要（英文）
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