1 引言

太阳辐射携带着能量进入地球大气，在对大气进行加热的同时，使部分中性分子电离而产生电离层.在第23太阳活动周到第24周过渡的期间，即2008年和2009年，被认为是太阳活动极低的时期，太阳黑子数接近于0(Russell et al., 2010)；卫星观测数据表明，期间太阳的短波辐射强度处于极低的水平，多项研究认为2008年的太阳极紫外(EUV)辐射比1996年的偏低约6%~15%(参看Laštovička(2013)的综述).

在2008—2009年间，伴随着极低的EUV辐射，太阳活动及相关的地磁扰动也非常的稀少，使得地球的高层大气和电离层明显偏离一般的太阳活动低年的状态和行为.研究者们针对这一时期的热层和电离层状态进行了广泛的研究，如利用卫星轨道变化的历史数据反演的大气密度数据发现，热层的大气密度达到了太空时代以来的最低值，在2009年400 km高度的热层密度比1996年的更低30%(Solomon et al., 2010; Emmert et al., 2010)；极低的EUV辐射也导致了极低的电离层电子密度，前者从卫星观测的EUV辐射水平和太阳10.7 cm射电辐射通量(F_10.7指数)中可得以印证，后者则表现在电离层F₂层临界频率(f_oF₂)和总电子含量(TEC，total electron content)都降低到最近一个或 几个太阳活动周以来的最低水平(Liu et al., 2011a; Araujo-Pradere et al., 2011; 杨君等，2012).

根据太阳黑子数的观测，第23太阳活动周结束于2008年底到2009年初，第24太阳活动周随即开始(SIDC-team，1954—2014; Owens et al., 2011).在此之前，人们对第24周的太阳活动性进行了很多的预测，但预测结果存在很大的不确定性.基于不同的理论和方法，对第24周最大黑子数的预测值从42到185不等，对太阳活动极大年份的预测也散布于2009年到2012年之间(Pesnell，2008; 2012).一些预测认为第24周的太阳活动将显著地偏低，一些预测依据第24周开始后的太阳观测进行了修正，也得到了类似的结论，认为第24周的峰值黑子数仅为 40~80(Svalgaard et al., 2005; Clilverd et al., 2006; Owens et al. 2011; Kane，2013). 实际上，第21、22、23太阳活动周分别开始于1976、1986、1996年，大致符合太阳活动的11年周期规律，而第24周开始较晚，在2010年以后太阳活动才有较明显的增加，并且太阳活动的上升过程较慢(Russell et al., 2010; Solanki and Krivova， 2011).这些观测证据表明，在2008—2009的极低年之后，太阳活动进入新的周期后继续处于偏低的状态，使第24周可能成为太空时代以来最弱的太阳活动周.就这一点而言，有必要延续对2008—2009极低年的研究，关注低太阳活动条件下热层和电离层的状态和行为的特点.

截至2014年中，第24太阳活动周已经过去了5年多.伴随着偏低的太阳活动性，这个期间的地球大气的电离也较弱.Hao等(2014)将2009—2013年的电离层观测数据与第19—23周的太阳活动上升期的观测相比较发现，无论是单站f_oF₂还是全球平均TEC，第24周的电离层都处于较低的水平.本文将延续该项工作，主要关注中国区域的北半球中纬度观测，首先，在比较不同太阳活动周中的电离层状态时，对Hao等(2014)采用的活动周起止时间做少许调整，使各周的上升期、峰年、下降期能更好地对应，以便进行比较；其次，利用SOHO卫星观测的太阳紫外辐射(EUV)和子午工程武汉电离层观测站的电离层测高仪数据，进一步研究第24太阳活动周特别是峰年附近的电离层变化特点，讨论低太阳活动条件下影响电离层的机制.

太阳黑子数是反映太阳活动性的重要参数之一，依据太阳黑子数的13月滑动平均值，Hao等(2014)确定了第19—24周的起始时间，在不同活动周之间比较电离层参量时，考虑到电离层的年、半年变化的特点，把每个活动周的起始时间取为临近的1月份.本文使用SIDC的国际太阳黑子数观测数据(SIDC-team，1954—2014)，但在综合考虑各个活动周的时间长度和演化过程后，把第22和23周的起始时间分别调整为1986年1月和1997年1月(见表 1)，之后将各活动周的黑子数记录叠加后得到图 1(截至2014年8月的数据).这样做的目的是使叠加后各周的变化趋势更为一致，与Hao等(2014)的Fig. 6相比，图 1显示的各活动周的演化趋势对齐的更好，使后文能更准确地比较分析不同活动周间的差异.

图 1显示第24周以来的太阳黑子数明显偏低，从13月滑动平均值来看，比19—23各周都约低50%或更多；在活动周的时间演化特点上，第24周与22、23周相似，都呈现出双峰的结构，第一个峰出现在2011年底附近，第二个峰从2013年下半年开始；与22、23周不同的是，第二个峰略高于前一个.截至本文所用的最新数据，黑子数已经过第二个高峰开始下降.

表 1(Table 1)

表 1 第19—24太阳活动周的起始和峰值时间及峰值黑子数 Table 1 The start time，peak time and peak sunspot number of solar cycle 19 to 24 活动周数 起始时间 峰值时间 峰值黑子数 19 1954/03(1954/01) 1958/03 201.3 20 1964/10(1965/01) 1968/12 110.1 21 1976/06(1976/01) 1979/12 164.5 22 1986/09(1986/01) 1989/07 158.5 23 1996/05(1997/01) 2000/04 120.8 24 2009/02(2009/01) 2014/02* 78.4* 注：活动周的起始时间、黑子数极大值及发生的时间由黑子数观测值的13个月滑动平均值来确定(SIDC-team，1954—2014).括号中的日期为后文进行活动周比较时所取的起始时间，详见第2节文字说明.*截止2014年8月的黑子观测数据，从月均值来看第24周的两个明显峰值分别发生在2011年11月和2014年2月.

表 1 第19—24太阳活动周的起始和峰值时间及峰值黑子数 Table 1 The start time，peak time and peak sunspot number of solar cycle 19 to 24

图 1

Fig. 1

图 1 第19—24活动周的太阳黑子数记录 实线为13月滑动平均值，虚线为第24周的月均值.横坐标刻度为从每个活动周起始时间计算的年数. Fig. 1 The sunspot number records of SC19-24 The 13-month smoothed monthly SSN for each cycle is shown(solid lines)， and the monthly SSN of SC24 is displayed(dotted line with symbols)as well. The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle.

太阳10.7 cm射电流量指数(F_10.7)通常用于表征太阳EUV辐射的强度，图 2中显示了第20—24活动周的F_10.7指数记录(截至2014年6月)，可以看到F_10.7指数与太阳黑子数的第24周偏低特征基本一致.同时，F_10.7数据的双峰结构更加明显，并且在最近3个活动周中，第二个峰的水平都要高于第一个峰，这是与黑子数记录所不同的特点.

图 2

Fig. 2

图 2 第20—24活动周的F10.7指数记录 实线为400天(约13月)滑动平均值，虚线为第24周的每27天平均值.横坐标刻度为从每个活动周起始时间计算的年数. Fig. 2 Solar F10.7 index of SC20-24 The 400-day(approximately 13-month)smoothed F10.7 index for each cycle is shown(solid lines)， and for SC24 the 27-day smoothed F10.7 index is displayed(dotted line with symbols). The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle.

从1996年开始，在太阳和日球观测台(SOHO卫星)上搭载的太阳极紫外观测仪(SEM)连续地记录了26~34 nm和0.1~50 nm两个波段的全日面 太阳辐射通量(Judge et al., 1998).图 3显示了1997 年至今的0.1~50 nm辐射通量的观测记录，与F_10.7指数所表现的特点基本一致，EUV辐射在最近两个活动周也都呈现双峰的结构，第24周前半周的EUV辐射与第23周相比也有明显的偏低，最多可达50%左右.下文的分析将着重针对电离层的观测数据，结合太阳EUV辐射通量，研究在第24周的低太阳活动状态下电离层的特点及其与太阳辐射的关系.

图 3

Fig. 3

图 3 第23、24活动周SOHO/SEM观测到的太阳0.1~50 nm EUV辐射通量 实线为400天(约13月)滑动平均值，虚线为每27天平均值.横坐标刻度为从每个活动周起始时间计算的年数. Fig. 3 0.1~50 nm solar EUV irradiance flux observed by SOHO/SEM for SC23 and SC24 The 400-day(approximately 13-month)smoothed data for each cycle is shown(solid lines)， and for SC24 the 27-day smoothed data is displayed (dotted line with symbols)as well. The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle.

电离层测高仪是一种历史悠久的电离层观测设备，很多连续观测的台站已经积累了覆盖多个太阳活动周的观测资料，非常适用于进行太阳周之间的电离层状态的比较分析.由上一节的讨论可知，第24周的太阳活动性明显低于之前的几个活动周，第24和23周太阳EUV辐射通量的对比(图 3)也表明第24周来自太阳的电离辐射强度显著减弱.这种辐射水平的降低给电离层带来了什么样的变化呢？本节和下节将通过比较这两个活动周的电离层观测来回答这个问题.

本节选取日本国分寺电离层观测站(Kokubunji，35.7°N，139.5°E，代号TO536)观测的电离层f_oF₂数据，该参量反映了电离层的最大电子密度.本节选取第23活动周以来的数据，即从1997年1月到2014年7月，同时，为了着重反映太阳电离辐射的影响，选取地方时14点的数据，即在太阳辐射作用下的f_oF₂白天极大值附近.图 4显示了第23、24周TO536站每日14 LT的f_oF₂观测值，可以看出除随太阳活动周的长期演化外，f_oF₂还有明显的年周期、半年周期变化.但比较两个活动周的整体水平，可以看到第24周以来f_oF₂值系统性地偏低，无论在太阳活动的上升期还是在峰年附近，第24周的数值大多位于第23周观测点的下包络线甚至更低的水平.

图 4

Fig. 4

图 4 第23、24太阳活动周TO536站观测的foF2值.横坐标刻度为从每个活动周起始时间计算的年数 Fig. 4 Ionospheric foF2 data of TO536 station for SC23 and SC24. The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle

f_oF₂的按月平均统计结果由图 5给出，对于第23周的观测值，除了月均值线，还在线的上下方分别给出±1σ的范围.与之相比，可以发现从2009年以来第24周的f_oF₂月均值大多处于-1σ的水平；并且在2011年之后，f_oF₂偏低的程度进一步加大.总的来说，太阳EUV辐射电离中性大气，电离层中电子的数量应正比于太阳EUV辐射通量，如电离层峰值电子密度(N_mF₂)与太阳0.1~50 nm EUV辐射通量之间，除在高EUV通量时有一定的饱和效应，大致是呈正比的关系(Liu et al., 2006).但在图 5中可以注意到，两个活动周之间的f_oF₂偏差幅度与季节有关，伴随着f_oF₂规律性的年变化、半年变化，在2011年1月、2013年1月、2014年1月附近f_oF₂的偏低最为显著，而在年中的6月份附近较不明显.

图 5

Fig. 5

图 5 第23、24太阳活动周TO536站电离层foF2的按月统计值.包括第23周的月均值、-1σ和+1σ值， 以及第24周的月均值.横坐标刻度为从每个活动周起始时间计算的年数 Fig. 5 Similar to Fig. 4，but displayed are the monthly mean foF2 of SC23(black) and SC24(red). The st and ard deviations(±1σ)about the mean foF2 of SC23 are shown in blue dotted and dashed lines as well. The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle

为了考察第24周偏低的EUV辐射是否导致 了成比例的N_mF₂的下降，将TO536站的f_oF₂值换算为N_mF₂并求27日的平均值，把第24周的数值(2009—2014年)与第23周(1997—2002年)相比较，分别计算绝对偏差和相对的百分比偏差，同时对0.1~50 nm太阳EUV辐射通量的数据也做同样的计算.从显示在图 6中的结果可以看到，在第24周的大部分时间里，N_mF₂和EUV都偏低25%~50%，二者的变化趋势总体上是一致的.但如果注意不同季节的特点，可以发现N_mF₂和EUV的相对偏差不一致的时候主要是在2012、2013、2014年的年中附近，即北半球的夏季.尤其是在图 6中可注意到，2013和2014年的夏季EUV通量要比第23周同期偏低30%以上，而N_mF₂却几乎与第23周的水平相当.这种与季节相关的特点显然不能直接由太阳辐射水平的总体变化来解释，而可能应归因于背景大气中存在的一些过程，它们影响电离成分产生和损失，并且其作用强弱依赖于季节，并与太阳辐射水平的高低有关.后文将对该过程和机制做进一步讨论.

图 6

Fig. 6

图 6 第24太阳活动周(2009—2014年)与第23周(1997—2002年)相比，TO536站NmF2和0.1~50 nm太阳EUV辐射通量的27天均值的绝对(a)和相对(b)偏差 Fig. 6 Absolute(a) and relative(b)changes in 27-day mean NmF2 of TO536 station(left axis) and 0.1~50 nm solar EUV irradiance flux(right axis)between SC24 and SC23. The number labels on the x axis denote the year counted from the beginning of each solar cycle

4 武汉电离层测高仪的观测

第24周以来太阳EUV辐射显著偏低，带来的N_mF₂的降低却具有依赖季节的特点.为了解导致这种季节特点的的机制和原因，本节着重分析第23、24周太阳活动峰年附近的电离层观测.本节使 用子午工程武汉观测站(北纬30.54°，东经114.34°，代号WU430)的电离层测高仪数据，参考图 1—3选取2000、2001—2012、2013年的观测数据，来分别代表第23周和第24周的太阳活动高年.从这4年的测高仪数据中，选取每日地方时14点的f_oF₂和F₂层峰值高度(h_mF₂)这两个参数，以及由电离图反演的电子密度剖面.其中，f_oF₂反映了电离层最大电子密度的数值，而h_mF₂反映了该电子密度峰值所在高度.由这些数据可以更全面地认识第24周的电离层状态及与第23周的差异，同时，考虑到武汉站的地理位置，分析的结果可以代表中国大部区域的电离层特点.

图 7显示了武汉站在第23和24周太阳活动高年期间观测的f_oF₂值.图中灰色和黑色的散点分别为2000—2001年、以及2012—2013年每日地方时14点的观测值，按月进行统计后，每月的月中值由蓝色和红色两条线表示，而上下四分位值则由线上的误差棒来表示.从图中可以看出，f_oF₂值呈现明显的半年变化，在至季较低而分季较高；但在所有季节里，第24周的f_oF₂值总体上都显著偏低.同时可注意到，在2013年1月附近两活动周的f_oF₂的差距最大，这与前文给出的TO536站的观测事实一致(图 5).

图 7

Fig. 7

图 7 第23、24活动周太阳活动高年期间武汉站的foF2数据及月中值统计 Fig. 7 Ionospheric foF2 and its monthly median value of Wuhan station during high solar activity of SC23 and SC24

与图 7类似，图 8给出了武汉站同期观测的h_mF₂值，但与f_oF₂不同的是，h_mF₂没有表现出半年变化，而是表现为夏季值较大、冬季值较小的年变化特征；两个活动周之间相比，第24周的h_mF₂值整体偏低，即由于第24周的太阳活动水平偏低，武汉 站上空的电离层最大电子密度(由f_oF₂反映)比第23周的同期观测总体偏低，而最大电子密度也处在更低的高度上(h_mF₂).但上述差异依赖于季节，在夏季差异较小.

图 8

Fig. 8

图 8 第23、24活动周太阳活动高年期间武汉站的hmF2数据及月中值统计 Fig. 8 Ionospheric hmF2 and its monthly median value of Wuhan station during high solar activity of SC23 and SC24

由电离层测高仪获得的电离图可反演出电子密度的高度剖面，将每日地方时14点的电子密度剖面叠加在一起，计算每个高度上电子密度的月中值和上下四分位值，得到图 9.图中显示了一年中12个月的电子密度高度剖面，并分别将2000年和2012年、2001年和2013年进行比较.可以看到第23周(2000、2001年)的各月电子剖面的峰值密度(相应于N_mF₂)都高于第24周的，峰值密度所在的高度(相应于h_mF₂)也高于第24周的，这与前文给出的f_oF₂和h_mF₂的结果一致(图 7和图 8).在高度分布上，较低高度处(如200 km以下)的电子密度在两个活动周之间没有明显差别；虽然第24周的太阳EUV辐射通量总是低于第23周同期水平，但在某些月份低高度处的电子密度却略微高于第23周的，如2012年的3、4、5月和2013年的10、11、12月；在接 近峰值高度及更高的高度上，两个活动周间的差异较为明显，同时可注意到，这种差异在夏季附近的几个月里较小(2001年7月和2013年7月之间的差异最 小)，而在其他季节较大，这与前文提到的季节特点一致.

图 9

Fig. 9

图 9 第23、24活动周太阳活动高年期间武汉站观测到的电子密度剖面 Fig. 9 Ionospheric electron density profiles measured at Wuhan station during high solar activity of SC23 and SC24

在2008—2009年的太阳活动极低年期间，太阳EUV辐射强度低于一般的太阳活动低年水平，这被认为是导致电离层电子密度和总含量异常偏低的主要原因(Liu et al., 2011a).类似的现象在第24活动周中得到了延续，通过分析TO536和WU430两个台站测高仪的数据，比较第23和24活动周高年期间的观测结果发现，N_mF₂的偏低通常与EUV辐射偏低是同比例的，但在北半球的夏季这个规律却常被打破，此时N_mF₂偏低较少；考察h_mF₂在两个活动周之间的差异，也发现在夏季差异较小.总体而言，第24周偏低的太阳活动导致了电离层状态的系统差异，同时这种差异又具有上述与季节相关的特点，其背后的物理机制值得探讨.

在中低纬度台站，虽然N_mF₂通常具有半年变化的特点，而h_mF₂呈现年变化的规律(如图 7和图 8)，但它们之间具有紧密的联系.Richards(2001)在分析澳大利亚中纬度台站的电离层观测时发现，中性大气温度在夏季较冬季高，由于大气的热膨胀，h_mF₂在夏季会比较高；同时，在固定的高度上，夏季较高的中性温度导致氧氮比[O/N₂]较低.综合起来的效果，就是h_mF₂高度上的[O/N₂]在两个分季较高，也就产生了N_mF₂在分季较高的半年变化特点.另一方面，模型模拟的结果也显示，当太阳EUV辐射增强时，h_mF₂高度增加，使这个高度上的[O/N₂]增大，这能够解释N_mF₂和h_mF₂都存在与EUV辐射的正相关关系(Richards，2001).本文给出的观测事实基本符合上述理论，如图 6显示的N_mF₂与EUV辐射之间总体上是明显正相关的.但值得注意的是，这二者间的关系并不总是线性的，在太阳EUV辐射较强时，中低纬度台站观测到的N_mF₂经常存在“饱和”的现象(如Liu et al., 2006).本文给出的结果也表明，在北半球中低纬度区域，第24周高年的太阳辐射还未达到使N_mF₂饱和的水平，它们仍处于线性关系的区间.

从观测数据发现上述线性关系与季节有关，即在第24周太阳活动高年，EUV辐射通量比第23周同期大幅偏低时，h_mF₂及N_mF₂的降低在夏季却要少的多.这种季节依赖显然无法用电离辐射偏低的直接效果来解释，那么它是由何种因素导致的呢？结合h_mF₂和N_mF₂的观测特点，可以设想一种可能的解释：大气中某些抬升(降低)h_mF₂的过程与季节有关，同时也受太阳辐射水平的影响，如果在EUV辐射强度偏低、北半球夏季的时候，这种过程较强(较弱)，就会使电离层h_mF₂和N_mF₂维持在相对高的水平，一定程度上减少了N_mF₂的降低.符合上述设想的一种机制是子午向的热层中性风.首先，由于地磁场的倾角，向极区吹的风会使离子沿磁力线运动到较低的高度上，这里复合过程导致电子损失的速率更快，使h_mF₂和N_mF₂都降低；而向赤道吹的风效果则相反(Rishbeth，1998).在观测上，Zhang等(1999)利用日本MU雷达对电离层h_mF₂和子午向中性风的观测，发现子午向风对h_mF₂有直接的影响，证实了这种机制的有效性.其次，子午风的方向和大小依赖于太阳活动性和季节，可以参考Kawamura 等(2000)分析1986—1996年间日本MU雷达观测所得到的结果：在北半球中纬度区域，白天子午风主要由赤道吹向极区，但在夏季该风的速度最小；在本文关注的地方时14点时，则是在太阳活动低年风向可反转为由极区吹向赤道，而在太阳活动高年，离子曳力的的抑制作用增强导致子午向风速在0附近.由此可以推断，在太阳辐射偏弱时，主要由极区向风压低h_mF₂和N_mF₂，但在夏季除外，此时极区向风较弱，或存在抬高h_mF₂和N_mF₂的赤道向风，它将部分地补偿EUV辐射偏低的效果，这正符合前文给出的第24周高年夏季的情况.

针对武汉站的测高仪观测，Liu等(2003a，2003b)分析了等效子午风的垂直分量与季节和太阳活动强度的关系，发现白天正午前后的子午风在秋冬季的作用以压低电离层为主，且随着太阳活动增强而减弱；在夏秋季时子午风的这种作用较弱，尤其是在夏季更接近0.相应地，在讨论不同季节 N_mF₂对太阳活动的响应时，Liu等(2006)发现中 低纬台站N_mF₂随太阳辐射指数的线性变化率(d(N_mF₂)/dP)在夏季是最小的，并指出与大气中的化学过程[O/N₂]和动力学过程(h_mF₂)有关.这些研究发现与本文的结果在定性上是一致的，综合起来可以得到这样的结论：在较强的太阳活动高年(如第23周)，电离层电子密度的增加来自于增强的EUV辐射和离子曳力抑制极区向子午风的双重作用；相比而言，较弱的太阳活动高年(第24周)，EUV辐射的直接电离作用变弱了，并且极区向的子午风增强了，两种机制都导致电离层N_mF₂和h_mF₂的降低.但由于中性风的季节变化特点，后一种机制在夏季作用较弱，所以在夏季N_mF₂和h_mF₂都偏低的较少.

本文和Hao 等(2014)给出的观测事实都表明，第24周的太阳活动和电离层水平要弱于之前几个活动周.实际上，有研究认为太空时代以来的太阳活动周都是处于较强的状态，应该被称为一个“太阳活动极大期(gr and solar maximum)”(Lockwood et al. 2009)，这意味着我们对于较弱的太阳活动周的认识可能是缺乏的；也有一些长期预测认为，第24周将开始一个活动极小期，并且可能持续若干个活 动周(如Clilverd et al., 2006和Solanki and Krivova， 2011)，对于这种弱的太阳活动周及峰年，基于历史数据建立的经验模式(如A et al., 2011，2012; Liu et al., 2012; Wan et al., 2012)是否有效？依据历史经验能否对电离层进行准确预测？要回答或检验这些问题，需要对第24周的特殊性开展研究，并参考对低太阳活动背景下的热层电离层研究，特别是针对第23周的下降期到 23/24周太阳极低年的研究所获得的发现，如太阳风高速流输入的能量对地球热层的影响(Lei et al., 2008a，2008b)，以及在较低的太阳活动水平时电离层对太阳EUV辐射的响应(Liu et al., 2011a，2011b).同时，平静的太阳活动背景有利于了解非太阳的扰动因素，适合针对低层大气与热层电离层的能量耦合过程的研究，如行星尺度波的影响(Hao and Zhang， 2012)，低层大气中的声重力波引发的电离层扩展 F 现象(Xiao et al., 2009; Xiao et al., 2012)，以及以次声波的方式向上传播能量引发短时的电离层等离子体扰动(Hao et al., 2012，2013).另一方面，从空间天气效应的角度来说，较弱的太阳活动周并不一定没有剧烈的空间天气事件，比如两次极大的磁暴发生于第14周(峰年黑子数只有64)(Svalgaard et al., 2005)；在强弱不同的太阳活动周里，磁暴的分布也有所不同，同时，电离层对太阳和磁层能量的响应是否存在差别也是一个值得研究的问题(Le et al., 2012; Xu and Du， 2012; Zhang et al., 2012).

自2009年开始的第24太阳活动周明显弱于之前的活动周，与第23周同期相比，0.1~50 nm EUV辐射通量偏低25%~50%，这导致了两个活动周间电离层状态的明显差别.利用北半球中纬度的TO536站在地方时14点的观测，发现第24周EUV辐射的偏低导致电离层N_mF₂大致同比例的降低，但夏季除外，此时N_mF₂降低的幅度比EUV小.这说明除了EUV电离辐射的直接作用外，还有 其他的与季节有关的过程参与影响了N_mF₂.WU430 站的观测数据进一步确认，在峰年附近，无论是N_mF₂(或f_oF₂)还是电子密度的高度剖面，第23和24周的差异都是在夏季较小；h_mF₂有夏季高冬季低的特点，但活动周之间的差异也是在夏季较小.

通过热层子午向中性风的作用，可以解释上述夏季的观测特征.由赤道吹向极区的中性风压低h_mF₂，导致N_mF₂降低，同时，在峰年之间进行比较时，由于离子曳力的存在，中性风的作用在较弱的峰年(如本文研究的第24活动周)比较显著.所以，第24周峰年的低电离层水平是EUV辐射偏低和极区向子午风增强双重作用的结果.但与EUV辐射的作用不同的是，中性风机制是中性大气的成分分布或运动改变对电离层电离成分的影响，并且具有与地域和季节相关的特点，一般而言在北半球夏季其作用总是最小的，这将减弱N_mF₂与EUV辐射之间整体的正比关系.综上所述，第24周的电离层状态已表现出独特的特点，偏低的电离辐射强度使化学和动力学的机制变得相对重要，增加了电离层预测和预报的复杂度，为低太阳活动背景下的日地关系研究带来了新的挑战和契机.

致谢 本文使用国家重大科技基础设施子午工程科学数据，武汉站测高仪数据来自中国科学院地质与地球物理研究所.部分电离层数据来自日本国立信息通信技术研究所(NICT)，F_10.7指数来自GSFC/SPDF OMNIWeb数据库(http://omniweb.gsfc.nasa.gov)，感谢SOHO卫星和CELIAS/SEM仪器提供太阳EUV辐射数据.