太阳紫外线辐射能导致地面海拔高度60km以上的高层大气产生电离形成电离层。高纬电离层易受太阳风、行星际磁场(IMF)以及当地发生的一系列动态物理过程的影响,这些过程会导致极光、磁扰动甚至是磁宁静期间高纬电离层的扰动。另外,高能粒子沉降、中性风和电场漂移等一些物理过程的影响都有可能影响电离层的电子浓度分布。极区电离层和磁层通过对流电场、粒子沉降以及场向电流紧密耦合在一起,在太阳风-磁层-电离层-热层耦合系统中扮演着重要角色。电离层标高是研究电离层电子浓度剖面的固有特征参量,它能够反映电离层电子浓度剖面的形状和梯度变化,这些变化又与电离层动力学、等离子体温度、等离子体成分组成等有关。虽然对于电离层HmF2的变化特性,人们己经做了大量研究工作,但是对于极区HmF2特性的相关工作仍然十分有限。为了深入了解极区电离层的特性以及极区电离层-等离子体层-磁层耦合的机制,我们做了如下几个方面的研究:(1)基于EISCATESR雷达的大量观测数据,我们对极区电离层顶部电子浓度剖面数据进行了最小二乘法拟合,提出并验证了计算极区电离层HmF2的新方法。(2)基于EISCATESR雷达1997至2008年间的观测数据,我们首次统计获得了磁宁静日(Kp≤2)和磁扰动日(2<Kp≤5)条件下极区电离层HmF2在完整的太阳活动周期内随日变化、季节变化和太阳活动变化表现出的变化特性。我们还基于非线性拟合的计算方法,建立了磁宁静期间极区电离层HmF2的经验模型。另外,通过线性回归计算,我们获得了极区电离层HmF2与地磁活动指数Kp之间的线性相关系数。(3)在连续亚暴离子注入期间,我们通过DMSPF13和NOAA15卫星的联合观测数据,发现了 SAPS产生的新途径,即环电流外边界的下行FACs注入至亚极光电离层,驱动了 SAPS。(4)我们建立了磁通量管在磁赤道面上的漂移模型。通过与GPS TEC进行对比,发现计算得到的漂移路径(drift path)与SED plume高度吻合,验证了模型的合理性。