电离层等离子体泡的出现通常会在等离子体密度上形成一个低密度区域，有时还会呈现出分叉结构。在以往基于雷达、气辉或其他仪器的研究中，等离子体泡的特征主要出现在 F 层高度。目前尚不清楚这种等离子体泡的低密度结构是否能延伸到 F 层底部以下的更低高度。近日，电离层与中高层大气研究室的焦菁副研究员（共一）、杨国韬研究员、朱亚军研究员、燕春晓研究员等联合中国科学院地质与地球物理研究所孙文杰副研究员（共一）、李国主研究员等，首次通过激光雷达观测到了等离子体泡，其在钙离子密度剖面上显示出低密度和分叉结构。在低纬度地区，低密度特征被发现能延伸到意想不到的低高度，即通常等离子体密度过低以至于等离子体泡难以显现的谷区。研究结果表明，在低纬度地区，等离子体泡能够在金属离子剖面上形成低密度结构，这为未来利用激光雷达沿磁力线研究等离子体泡的分布过程提供了可能。
图1. 海南钙离子激光雷达观测到等离子体泡示意图（Geophysical Research Letters封面文章）。
在以往的研究中，部署在北京（北纬 40°）的钙离子激光雷达数据表明，80 至 300 公里高度范围内的钙离子可作为电离层动力学过程的有效示踪剂，且钙离子与电离层扩展 F 和中纬度南向风有良好的相关性。基于此研究基础，子午工程二期项目在位于中国最北端的漠河（北纬 53°）建设了一台多成分综合观测激光雷达。漠河是高纬度空间天气事件进入中国较低纬度地区的关键位置，在这一更高纬度的站点，电离层示踪剂钙离子将呈现何种特征，以及如何促进电离层不规则性的研究。近日，焦菁副研究员、博士生吴方、杜丽芳副研究员等利用子午工程二期漠河站激光雷达数据对这一区域上空的钙离子进行了详细的特征分析。
图2. TICa⁺事件与扩展F层（Spread F）及偶发E层（Es）现象同时出现。
以上相关结果发表于Geophysical Research Letters和Journal of Geophysical Research: Space Physics。相关研究受到子午工程、国家自然科学基金面上项目、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的联合资助。
论文链接：
Sun, W., Jiao, J., Yang, G., Li, G., Xie, H., Zhao, B., et al. (2025). First observation of ionospheric plasma bubble signatures by Ca+ lidar at low latitude. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL114696. https://doi.org/10.1029/2025GL114696（封面文章）
Jiao, J., Wu, F., Du, L., Yang, G., Zheng, H., & Wu, X. (2025). Lidar observations of thermosphere-ionospheric Ca+ at Mohe (122.3°E, 53.5°N). Journal of Geophysical Research: Space Physics, 130, e2025JA033813. https://doi.org/10.1029/2025JA033813