電離層偶發E層（Sporadic E layer，簡稱Es層），存在於地面上方90-130km以內的空間區域，其層內電子密度高，會使經過它的無線電波產生反射、散射或折射，實現遠距離高頻或甚高頻通信，強的Es結構常伴隨有各種尺度的電離層E區不規則體，可引起無線電信號閃爍、衞星信號失鎖、測距誤差等，進而對通信、導航和雷達探測等產生嚴重影響。因此，對Es的時空演變特性研究具有重要的現實意義，是電離層研究的熱點之一。以往的研究表明，東亞地區是Es的高發地區。利用傳統探測儀器如電離層測高儀、VHF雷達等，以往的研究得到了Es在雷達探測視場內的形態特徵和不同地區的統計發生規律，但限於這些儀器有限的站點分佈，無法在較大的空間範圍內對Es進行高時空分辨率的觀測研究，得到大尺度Es的空間形態、運動特性和演變過程等。
因此，中科院地質與地球物理研究所空間環境探測實驗室自2017年起着手在南中國及周邊地區建立具有多種探測儀器的電離層不規則體和閃爍觀測網（IONISE，http://ionise.geophys.ac.cn/），致力於南中國及周邊多種尺度多種類型的電離層擾動和不規則結構的探測研究。截至目前，該網絡主要包含三條分別沿着北緯40°、北緯23°和東經110°架設的GNSS TEC/閃爍觀測鏈、多基站PDI測高儀觀測陣和低緯雙基站VHF雷達，以及多種補充儀器和多個補充站點（圖1）。
利用IONISE觀測網的綜合觀測數據，空間環境探測實驗室開發了從GNSS TEC數據中提取強Es擾動並映射到二維地圖從而獲得其形態結構和運動特性的方法。利用多種觀測儀器對典型事例的聯合探測發現，強Es結構可在中國中緯地區產生，漂移數千公里到達低緯地區（圖2），在經過三亞的VHF雷達探測視場時，會在雷達的視距-時間-強度（RTI）圖像中形成獨特的V形後向散射回波（圖3），回波左翼（右翼）對應負（正）的多普勒速度。這種回波不同於雷達以往常規探測到的E區連續性回波或準週期回波，而是由於Es結構的漂移、Es層內陡峭的電子密度梯度以及雷達的寬波束及旁瓣探測等多重原因綜合所致。
結合國內其他觀測網的數據，他們對中國地區的大尺度強Es結構進行了統計探測研究。研究發現，中國地區的大尺度強Es結構常為帶狀形態，多沿着西北-東南方向或東-西方向延展，延展尺度可達1000-3000 km。這種大尺度帶狀強Es結構多形成於20°-45°N/100°-125°E區域上空，並以30-210m/s的速度向西南方向漂移（圖4）。結合以往的文獻對低層大氣波動及重力波源區的研究進行分析後推測，在中國地區觀測到的大尺度強Es結構可能是在重力波調製的潮汐風剪切作用下形成，而調製產生大尺度強Es結構的重力波的源區可能與青藏高原獨特的地勢產生的低層大氣對流有密切關係。
該研究得到了大尺度強Es結構在中國地區的形態特徵、運動規律及產生源區，並暗示低層大氣的活動可能對電離層不規則結構和擾動的產生具有一定的調製作用，對進一步解釋Es在其它地區的觀測結果具有一定的啓示作用。
研究成果發表於空間物理學領域的國際權威學術期刊JGR: Space Physics。
孫文傑，趙秀寬，胡連歡，楊思朋，解海永，常首民，寧百齊，李建勇，劉立波，李國主*, Morphological characteristics of thousand-kilometer-scale Esstructures over China[J]. Journal of Geophysical Research: Space Physics,2021,126(2), e2020JA028712. DOI: 10.1029/2020JA028712。該成果受國家自然科學基金（No. 42020104002, 41727803, 41904141, 42074190），中科院日地網和子午工程聯合資助。
孫文傑，吳寶元，武志，胡連歡，趙秀寬，鄭建昌，解海永，楊思朋，寧百齊，李國主* . IONISE: an ionospheric observational network for irregularityand scintillation in East and Southeast Asia[J]. Journal of GeophysicalResearch: Space Physics, 2020,125(8), e2020JA028055. DOI: 10.1029/2020JA028055。該成果受國家自然科學基金（No. 41727803, 41422404, 41574149），中科院日地網和子午工程聯合資助。
孫文傑*，寧百齊，胡連歡，樂新安，趙秀寬，藍加平，朱正平，黃照國，武志. The evolution of complex Es observed by multi instruments overlow-latitude China[J]. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2020,125(8),e2019JA027656. DOI: 10.1029/2019JA027656。該成果受中科院先導A（XDA17010206），國家自然科學基金（No.41574149, 41427901）和子午工程聯合資助。
