电子温度是描述电离层热力学特征的主要参数之一，它与电离层电子密度、热层背景大气等直接相关，因此与太阳活动、地磁活动、季节、地方时、地磁经纬度、高度等众多因素有关，电子温度的观测与分析对提升电离层研究与建模水平具有重要意义.

除了卫星与探空火箭外，电离层电子温度的地面观测手段主要是非相干散射雷达.Shunck和Nagy(1978)详细介绍了影响电离层F区电子温度的加热、冷却与能量传输过程，结合卫星、火箭与早期非相干散射雷达观测数据分析了电子温度的基本变化特征，并与模型计算值对比，是电离层F区电子温度观测研究的早期经典之作.随后，众多学者利用卫星与非相干散射雷达观测数据对电离层F区电子温度的地方时、季节、太阳活动、地磁纬度、高度等变化特征进行了细致深入研究，发现不同地区的电子温度变化特征有所不同(Buonsanto, 1989; Oliver et al., 1991; Watanabe and Oyama, 1996; Oyama et al., 1996; Venkatraman and Heelis, 1999; Bhuyan et al., 2002; Zhang and Holt, 2004; Zhang et al., 2004；Sharma et al., 2005; Lei et al., 2007; Alexander，2014)，也发现不同高度的电离层电子温度与电子密度存在相关性，即200 km以下低电离层主要受光电离作用而使得电子温度与电子密度存在正相关，约200~450 km的电离层由于受热传导作用而使得电子温度与电子密度存在反相关(Zhou and Sulzer, 1997; Otsuka et al., 1998).

中国地区的电离层区域特性一直是近年来我国学者关注的重点.由于观测手段与数据的缺乏，基于我国自主数据的中低纬地区电离层电子温度变化与热力学特征研究几乎处于空白.在国家“子午工程”支持下，我国于2012年在云南曲靖(25.6°N, 103.8°E)初步建成了国内首套电离层非相干散射雷达(丁宗华, 2014a, b, 2018a, b ；Ding et al, 2016, 2018c)，为开展有关研究提供了可能的自主数据.本文利用曲靖非相干散射雷达2017—2018年春夏季白天的观测数据，分析了曲靖地区电离层F区450 km以下日间电子温度的地方时与高度变化特征及其与电子密度的关系，从电子能量平衡方程出发讨论了电子温度与电子密度的相关性，并与电离层模型计算结果进行了对比分析.

曲靖非相干散射雷达的电离层回波数据包括功率剖面和功率谱两类.从功率剖面可快速估算电子密度剖面，用于电离层电子密度的基本变化特征分析；从功率谱可反演电离层电子密度、电子温度、离子温度与等离子体视线速度等众多参数，反演方法较复杂(丁宗华, 2014b, 2018a).曲靖非相干散射雷达探测电离层F层电子温度时采用功率谱数据，雷达参数设置为：脉冲编码方式为16位交替码，码元宽度20或30 μs，脉冲重复周期为8或12 ms，脉冲积累次数约10000次(对应的时间分辨率约2 min)，距离分辨率为3或4.5 km，波束通常指向天顶方向.需要说明的是：雷达参数设置直接影响反演参数的精度与分辨率，比如，采用长脉冲时，虽然降低了距离分辨率(距离分辨率为数十km)，但可以提高回波信噪比与电离层参数反演精度，因此非相干散射雷达电离层参数反演的具体细节与雷达参数设置、科学目标需求等有关.

图 1为曲靖非相干散射雷达春季(2018年3月26日)与夏季(2018年6月14日)探测的电离层参数示例，从上到下依次为电子密度(单位是/m³)、电子温度(单位是K)与离子温度(单位是K)，时间分辨率约2 min.为了提高电离层参数的反演精度，本文对功率谱数据进行非均匀距离平滑处理，最终反演参数的距离分辨率为10 km及以上，且随高度增加而不均匀变化，这符合电离层标高的变化规律，也与国外非相干散射雷达数据反演方法基本一致.图 1中的白色数据空缺是由于雷达设备偶然短暂故障、强相干回波干扰(如卫星)、数据反演无效等原因所致，这种现象在国外非相干散射雷达数据反演中也多次出现过(Holt and Van Eyken, 2000; Goncharenko et al., 2005).图中在450 km以上的顶部电离层反演参数数据缺失较多并且杂乱无章没有规律，这是由于回波信噪比低、反演误差大所致，本文主要分析450 km以下的电离层电子温度变化特征.

图 1

Fig. 1

图 1 曲靖非相干散射雷达探测电离层参数示例 (a) 2018-03-26；(b) 2018-06-14. Fig. 1 The ionospheric parameters measured by Qujing incoherent scatter radar

从图 1可知，3月26日F₂层200~400 km之间电子密度最大值出现在正午13:00LT附近，峰值高度与厚度也几乎同时达到最大值，电子温度在整个白天时段里都在约200 km出现极大值，随后随着高度增加而减小，中午附近在300~350 km达到最小值，电子温度减小与电子密度增大具有很好的一致性，离子温度也在约200 km出现极大值，随后缓慢变化或在中午附近缓慢上升，电子温度比离子温度高出数百K.6月14日电子密度最大值出现在16:00 LT附近(疑似出现了某种扰动，电子温度变化也略有不同，具体分析将另文介绍)，与此同时电子温度达到最小值，与电子密度的变化具有反相关关系.250~350 km之间电子温度在早上与日落时具有两个峰值，而离子温度并没有显示出明显的日出日落增强现象，这与其他雷达观测结果基本一致，但也有所不同(Oyama et al., 1996; Otsuka et al., 1998).图 1的电子密度峰值高度几乎在中午到达极大值.王宁等(2017)利用电离层垂直探测数据分析发现曲靖地区F₂层峰值高度(h_mF₂)在四个季节白天均在正午12:00—14:00达到极大值，在08:00—09:00和18:00—20:00 LT出现极小值，这与本文分析结果基本一致.

图 2为2017年4月17日不同高度的电子温度日变化曲线(雷达参数设置同图 1)，2017年4月16~17日的地磁场暴时扰动(Dst)指数约-7~7 nT、Kp指数为3，属于地磁活动平静日.从图 2可知，在上午9:00 LT时431 km顶部电离层电子温度具有极大值(约3120 K，日出峰)，257 km的电子温度为极小值(约1200 K)，其他高度处于过渡区间，其中192~257 km之间电子温度随着高度增加而降低，257~431 km之间电子温度随着高度增加而增加，表明257 km附近区域为早晨电子温度上升与下降的过渡区；在9:00—11:00 LT之间，192 km的电子温度最大(约2000~2200 K)，192~257 km之间电子温度变化缓慢，257~431 km之间电子温度逐渐降低，高度越高，电子温度下降速度越快；在11:00—15:00 LT之间，192 km电子温度仍然保持最大且逐渐下降(约1700~2200 K)，其他各高度的电子温度变化缓慢；在15:00—19:00 LT之间，192 km的电子温度变化缓慢，随后在18:00时迅速下降，315~431 km之间各高度电子温度具有先上升后下降的趋势，在17:30时再次形成极大值峰(日落峰)，最大值达2800 K但低于上午的日出峰值；高度越高，午后电子温度上升的时间越提前，431 km电子温度在约16:00 LT开始上升，315 km电子温度在约17:00 LT开始上升.

图 2

Fig. 2

图 2 不同高度的电子温度日变化 Fig. 2 Daily variations of electron temperature with the altitude

图 3为不同月份(3—6月)、不同地方时的电子温度剖面.可见在150~250 km之间电子温度变化剧烈、垂直梯度较大，在200 km附近出现最大值.在250~380 km之间，不同时间的电子温度均表现出先下降再上升的趋势，在300~350 km之间达到最小值；在350 km以上，不同时间的电子温度均表现为单调上升.在250 km以上，相对其他时间而言，正午的电子温度最低(6月14日除外).

图 3

Fig. 3

图 3 不同月份与地方时的电子温度剖面变化 Fig. 3 The altitudinal variations of electron temperature in different local time

Otsuka等(1998)利用日本MU雷达(34.85°N, 136.1°E)长期观测数据(1986—1995)分析了电子温度的周日、季节与太阳周变化特征，发现日间的电子温度在200~300 km存在最大值峰，在300~400 km存在最小值，最大值和最小值的出现高度与纬度、地方时、季节、太阳活动甚至地磁场有关.垂直方向的热传导有助于电子温度极大值的形成，但是随着纬度降低而降低，在赤道地区磁力线接近水平，垂直方向热传导消失.统计分析发现电子温度日变化双峰现象的出现率与强度依赖于高度、季节、太阳活动等因素，日出日落峰主要发生在分季和冬季，夏季较少；无论太阳活动高低年，早晨在F₂层峰值高度附近或更高高度出现电子温度峰值，而且随着高度增加，电子温度峰更显著；日落峰在太阳活动低年的所有高度都会出现，而且在低高度上出现时间更早，认为峰的出现主要来自于低密度热电子气体的光电子加热效应，而且中性风对夜间峰的形成也有重要影响.Lei等(2007)利用Millstone Hill(42.6°N, 71.5°W)与Arecibo(18.3°N，66.7°W)非相干散射雷达长期观测数据(1976—2002)研究发现Arecibo地区电子温度日变化为早晨与夜间出现峰值，Millstone Hill地区仅出现早晨峰值；两地的峰出现概率和强度有所不同，Arecibo在分季和夏季随着太阳活动水平增加而增加，而Millstone Hill仅在夏季如此.Alexander(2014)利用SROSS C2卫星观测的低纬赤道地区顶部电离层数据，分析发现电子温度与离子温度具有相似的周日、纬度与高度变化特征，高度越高，早晨突增、白天谷值和夜间增强现象越明显.这些研究结果与上文基本一致，但也存在一些差异(比如有的地区在日出与日落均出现了电子温度突增，但有的地区仅在日出时突增)，表明不同地区的电子温度变化特征有所不同.

电离层电子温度主要受太阳极紫外(EUV)辐射能量输入的加热作用与电子-离子/中性分子碰撞的冷却作用共同控制，当碰撞对电子的冷却作用超过了加热作用时，会出现电子温度极小值.早晨出现的电子温度峰是由早晨太阳热量对低密度电子气体的光化学加热产生，在其他高度的电子温度增加过程也很迅速，这可能与共轭光电子加热有关.随后电子温度出现降低，这是由于此时电离层F层电子加热作用与碰撞冷却作用中冷却作用占优，电子温度降低.在日落之前电子温度再次出现峰值，接着降低到夜间稳态值，这是由于日落之前极向风将电离层推送到更低高度，此时化学损失更严重，电子密度快速降低，导致在日落前产生电子密度极小值，同样在光电子加热作用下，电子温度再次出现峰值.由于离子质量相对电子大很多，离子温度对热量输入相对不敏感，因此离子温度未出现双峰现象，在白天离子温度出现了轻微的增加现象.

电离层电子温度随太阳活动的变化及其对电子密度的依赖性是很复杂的，一方面太阳EUV辐射通量的增加使光电子增加，进而通过加热过程抬升了电子温度，加热过程与电子密度近似成正比；另一方面由于太阳EUV通量增强导致电子密度增加，通过库伦碰撞损失能量导致电子冷却率上升，进而导致电子温度降低，这种碰撞能量损失与电子密度平方成正比.实际观测的电子温度随着太阳EUV辐射通量的变化应该是这两个过程的综合结果，与背景电子密度关系很大.

图 4为与图 2对应的F₂层最大电子密度N_mF₂、峰值高度h_mF₂、260~350 km之间平均电子温度与离子温度的日变化曲线.h_mF₂从9:00 LT开始上升，在11:00 LT达到极大值，约300 km，然后缓慢下降，在15:00 LT达到极小值约260 km，在19:00 LT开始再次上升.N_mF₂从9:00 LT开始上升，至12:30 LT达到局部次极大值2.5×10¹²，随后13:30 LT缓慢上升至14:10 LT达到局部极大值2.8×10¹²，随后持续下降，在19:00 LT达到与上午9:00 LT相同数量级6×10¹¹.白天N_mF₂最大值的出现时间与F层垂直输运紧密相关，当不存在强烈的垂直等离子漂移运动时，白天N_mF₂最大值通常会出现在午后不久，因为此时电离层吸收的太阳电磁辐射能量最大.值得注意的是，11:00—15:00 LT期间的h_mF₂与14:00—18:00 LT期间的N_mF₂存在疑似正相关现象，h_mF₂的变化相对N_mF₂超前3 h，在此期间的太阳电磁辐射足够强，由于电离层高度下移，电子损失率增加，电子密度降低.12:00—15:00 LT期间出现了N_mF₂的局部起伏变化甚至极小值，正午时N_mF₂出现局部极小值的现象被称为正午“biteout”，biteout可能是由于极向中性风增强导致电离层高度迅速下移所致.图 4表明260~350 km之间平均电子温度在9:00 LT具有白天最大值，约1400 K，随后迅速下降，至12:00 LT，下降至约800 K，从16:00 LT开始缓慢上升，在17:25—18:25 LT具有较大值，其中在17:50LT达到局部极大值约1200 K，总体上看电子温度日变化相对于约13:00LT具有对称性，在此期间260~350 km之间平均离子温度变化缓慢.在9:00—18:00 LT期间N_mF₂与260~350 km之间平均电子温度具有相反的变化趋势，这种反相关现象已被卫星及其他非相干散射雷达观测多次证实(Bhuyan et al., 2002; Zhou and Sulzer, 1997；Otsuka et al., 1998)，这是由于F区电子密度越高，从电子到离子和中性分子的能量耗散越大，电子温度降低的幅度越大.

图 4

Fig. 4

图 4 离层NmF2、hmF2、电子与离子温度的日变化对比 Fig. 4 Comparison of daily variation between the NmF2, hmF2, electron temperature and ion temperature

图 5为与图 2对应的不同高度电子密度与电子温度对比，这里用每个高度附近±20 km范围内的平均值分别代表此高度的电子密度与电子温度值.从图 5可见，260 km、350 km与430 km三个高度白天9:00—18:00 LT的电子温度与电子密度存在明显的反相关，而190 km处白天的电子温度与电子密度相关性不显著.高度越高，电子密度日变化的最大值出现时间越提前.比如430 km的电子密度日变化最大值出现在约13:00 LT且关于13:00 LT对称，而260 km的电子密度日变化最大值出现在约15:00 LT.

图 5

Fig. 5

图 5 不同高度的电子密度与电子温度日变化对比 Fig. 5 The comparison between the electron density and electron temperature at different altitude

图 6为2018年3月(春季)不同高度区间的电子密度与电子温度的散点分布图，从图可见在150~200 km存在显著的正相关，即电子温度随着电子密度增加而增加，这与(3)式一致；在200~450 km存在显著的反相关，即电子温度随着电子密度增加而减小；在450 km以上，电子温度与电子密度不存在稳定的相关性，即在此区间光电离与热传导具有同等重要作用.其他月份(4—6)的统计散点分布结果与图 6相似，此处不再赘述. Zhou和Sulzer(1997)分析Arecibo(18.3°N，66.7°W)非相干散射雷达观测数据发现：在220~400 km之间的电子温度与电子密度之间存在反相关，在450~600 km之间不存在确定的相关性，660 km以上存在正相关，这与本文结果一致.由于曲靖非相干散射雷达观测450 km以上的电子温度精度还有待进一步分析，本文对此不进行讨论.

图 6

Fig. 6

图 6 不同高度的电子密度与电子温度散点分布 Fig. 6 The scatter distribution of electron temperature with electron density in different altitude range

为了进一步研究电子温度与电子密度的关系，我们分析了200~450 km电子温度与电子密度的相关性，发现在白天正午附近时(11:00—14:00 LT)的相关系数幅度较大(此时电子密度也较大)，傍晚或夜间的相关系数小，这表明存在一个电子密度阈值，超过这个电子密度阈值，电子温度对电子密度的依赖性才显著.由于电子-离子温度之差可反映从电子到离子的能量转移，因此理论上电子-离子温度之差与电子密度的相关性会更好.图 7给出了2018年3月正午时电子-离子温度之差、电子密度对数的散点分布，可见电子-离子温度之差与电子密度对数之间存在较好的线性负相关性，相关系数为-0.5，这种相关性与月份无关，这些结果与Millstone Hill的基本一致.

图 7

Fig. 7

图 7 正午时电子密度对数与电子-离子温度差的散点分布 Fig. 7 The scatter distribution of electron-ion temperature difference with the logarithm electron density at noon

Brace和Theis(1978)分析了AE-C卫星在太阳活动极低年对200 km以下的观测数据，发现电子温度几乎与等离子体密度无关，电子温度与等离子体密度随着高度增加而增加.在更高的高度，由于与离子碰撞冷却作用，电子温度的变化特征与电子密度相反，研究证实在很大区域范围和多个季节都存在这种变化关系.Mahajan(1996)介绍了Arecibo非相干散射雷达在太阳活动低年观测的电子温度与密度之间的反相关关系，并发现这种现象仅在300 km以下的部分低纬地区存在，在400 km以上由于沿磁力线的等离子体层热传导将对电子温度产生重要影响.Oyama等(1996)介绍了太阳活动中等年与高年时观测的赤道地区顶部(500~600 km)电离层早晨电子温度突增，也发现了电子温度与电子密度的反相关关系.Zhang和Holt(2004)分析Millstone Hill非相干散射雷达数据(1976—2001)，发现冬季与分季白天的电子密度与电子温度存在显著的反相关，在夏季白天这种相关关系不明显甚至消失.Zhang等(2004b)分析MillstoneHill与StSantin非相干散射雷达的长期观测数据(1966—1987)，发现两地电子温度的太阳活动依赖性差异较大.在300 km以上，StSantin地区夏季电子温度随着太阳活动增强而减弱，而MillstoneHill地区的电子温度与电子密度存在正相关，这种正相关的机制还不清楚.Millstone Hill地区夏季电离层电子密度较低，电子温度对电子密度的依赖性减弱，这可能是电子冷却过程与电子密度季节变化的相对重要程度不同所致.Bhuyan等(2002)分析了SROSS-C2卫星观测低纬地区500 km的电子温度数据，发现当电子温度高于1000 K时电子温度与电子密度存在反相关，电子温度与电子密度均存在很强的逐日变化性，认为既然电子-离子碰撞损失能量强烈依赖于离子或电子密度，电子温度不可避免受电子密度控制，因此电子温度的逐日变化主要是由于电子密度逐日变化引起，而电子密度逐日变化的原因多样复杂.这些研究结果与图 6—8基本一致，但也存在一些不同，这表明尽管电离层F层日间电子温度与电子密度之间的反相关现象已广泛观测与研究，但不同台站的观测结果还存在差异，需要结合实测数据进一步深入分析.

电离层电子主要通过太阳极紫外(EUV)辐射电离获得能量，通过将能量传递给周围的离子和中性分子而损失能量.当不存在场向电流时，电子能量平衡方程的通用表达式为(Schunk and Nagy, 1978)

(1)

这里Q_e和Q_c分别是电子的本地加热率和热传导率，T_e、T_i与T_n分别表示电子温度、离子温度与中性大气温度，N_e为电子密度.方程右边第三项表示电子能量转移给周围离子，第四项表示电子能量转移给周围中性粒子.系数α_ei和α_en与电子/离子/中性分子密度、电子温度等有关，但是它们的时间变化率远小于电子-离子温度差或电子-中性大气温度差，因此可忽略其短时间内的时间变化，认为它们仅与高度有关.电离层F层电子温度可认为近似满足热准稳态，在短时间内的变化可忽略，因此方程(1)左边近似为零.通常认为300 km以下电子温度能量损失以碰撞为主(220 km以下电子能量主要损失给中性分子，220 km以上电子能量主要损失给离子)，300 km以上以热传导为主(传导项与电子温度近似满足α_cT_e^3/2，α_c为常数).

220 km以上主要离子为氧原子离子，主要能量损失过程是与NO/O₂分子的离解复合，由于白天电子的本地加热率与光电离率成比例，光电离率与电子密度呈线性关系，因此220 km以上的电子能量平衡方程可简化为(Zhou and Sulzer, 1997)

(2)

220 km以下分子离子与原子离子同时存在且都具有较大密度，分子离子的损失过程主要通过离解复合，损失率与电子密度平方成比例.因此光电离率可表示为β_αN_e+β_mN_e²，这里β_α与β_m分别为原子与分子离子的损失系数，主要由高度决定，因此电子能量平衡方程可简化为(Zhou and Sulzer, 1997)

(3)

很显然在220 km以下，电子密度与电子-中性大气温度之差正相关，且温度差主要由电子温度决定.在更低高度(比如140 km以下)的碰撞效应显著，电子-离子-中性分子几乎处于热平衡状态，电子温度与电子密度主要受到太阳EUV辐射电离作用控制.

对于220 km以上的电离层，由于离子温度的时间变化远小于电子，在短时间内可认为离子温度与密度无关，如果光电离起主导作用，那么可推导出

(4)

反之，如果热传导起主要作用，可推导出

(5)

既然电离层电子与离子温度比一般为1.5~3，因此(4)式右边将始终为负数，(5)右边为正数.如果电子密度增加对应于电子温度减小，电子温度与电子密度之间存在反相关，我们认为光电离超过热传导成为了电子的主要加热源，反之我们认为热传导超过太阳EUV辐射电离而成为了电子温度的主要加热因素.

图 8给出了2018年3月15:00 LT电子温度逐日变化、光电离作用与电子密度相对逐日变化的高度变化曲线.这里取每个距离单元上电子温度标准差表示电子温度逐日变化，电子密度标准差与月中值的比值表示电子密度相对逐日变化，用0.1T_e(T_e－T_i)/N_e(T_e-3T_i)表示光电离作用.从图可知275 km以上电子密度相对逐日变化约40%，且随高度变化较小，220~380 km的电子温度逐日变化约200~400 K，且与光电离作用的变化趋势比较一致，表明在此高度范围的电子温度-电子密度变化主要受光电离作用影响.

图 8

Fig. 8

图 8 15:00LT时电子温度(a)与电子密度(b)逐日变化 Fig. 8 Day to day variability of electron temperature and photo-ionization (a), electron density (b) with the altitude at 15:00LT

为了进一步分析与验证曲靖非相干散射雷达电子温度变化特征，我们利用国际参考电离层(IRI)模型计算了2018年3月曲靖地区电离层F层不同高度的电子温度日变化曲线(图 9)，并给出了同期Arecibo非相干散射雷达电离层模型计算的Arecibo地区(18.3°N，66.7°W)电子温度日变化曲线，便于对比(图 10).图 9与图 2对比，我们发现IRI模型计算电子温度值与曲靖非相干散射雷达实测值数量级一致，模型计算值重现了曲靖地区日出日落电子温度双峰现象，但是日出日落峰值明显小于曲靖雷达实测值，8:00—14:00 LT期间在320 km以上电子温度与电子密度存在反相关关系；但是在15:00 LT附近电子密度与电子温度均出现了局部极小现象，最大电子温度出现在220~260 km之间，180 km的电子温度约1200 K且日变化非常小，在220 km以下电子温度随着高度增加而增加，在260~320 km以上电子温度随着高度增加而减小，在320 km以上电子温度随高度变化缓慢，这些与曲靖非相干散射雷达实测电子温度有所不同.图 10与图 2对比，我们发现Arecibo地区电子温度模型计算值与曲靖非相干散射雷达实测值数量级一致，模型计算值重现了Arecibo地区日出日落电子温度双峰现象，但Arecibo地区日出日落峰值也明显小于曲靖地区，Arecibo地区午后电子温度开始上升的时间提前至约14:00 LT，高度越高，电子温度开始上升的时间更早；Arecibo地区的电子温度在320 km以上出现了日出日落双峰现象，在320~400 km之间电子温度几乎不随高度而变化，400 km以上电子温度随高度增加而缓慢增加，电子温度与电子密度的反相关关系不明显；最大电子温度出现在220~260 km之间，180~220 km的电子温度日变化相似且均比较明显.这些特征与上文结果存在相似之处，也有一些明显区别，也表明不同地区的电离层电子温度变化特征存在差异，需结合实测数据具体分析.

图 9

Fig. 9

图 9 IRI模型计算的曲靖地区日间F层电子温度与密度变化曲线 Fig. 9 Daily variations of electron temperature and density with the altitude based on the IRI model

图 10

Fig. 10

图 10 Arecibo非相干散射雷达模型计算的Arecibo地区日间F层电子温度与密度变化曲线 Fig. 10 Daily variations of electron temperature and density with the altitude based on the Arecibo ISR ionospheric model

电子温度是描述电离层热力学特征的主要参数之一.本文利用曲靖非相干散射雷达实测数据分析了春夏季日间电离层F层电子温度的地方时变化与高度变化特征及其与电子密度的关系.从地方时变化来看，F₂层峰高及其以上高度的电子温度在早上与日落时具有两个峰值(最高超过3500 K)，而白天电子温度变化较小(约1000~1500 K)，高度越高午后电子温度上升的时间越早，高度越低电子温度的日变化特征越不明显，离子温度的日变化特征不明显，这些特征与中纬MU雷达观测基本一致，但与低纬赤道地区有所不同；从高度变化来看，电子温度从150 km开始迅速增加，在约220 km达到最大值，然后开始降低，在约300~350 km达到最小值，随后再次单调增加，这个最大值/最小值与地方时有关；从电子温度与电子密度的关系来看，200 km以下电子温度变化与电子密度成正相关，200~450 km之间存在显著的反相关关系(电子-离子温度差与电子密度对数之间存在近似线性关系)，450 km以上的相关关系不确定，结合电离层电子能量平衡方程分析认为200 km以下电子温度主要由热传导控制，200~450 km之间光电离过程占主导(电子温度的逐日变化趋势与光电离层过程相似)，在450 km以上，两种机制同等重要，这表明电离层电子密度与热力学过程紧密关联；以上分析结果与其他中纬地区非相干散射雷达观测研究结果、IRI模型计算结果、Arecibo非相干散射雷达电离层模型计算结果基本一致，但也存在一些差别(比如模型计算的日出日落峰的峰值小于曲靖地区)，这表明曲靖非相干散射雷达实测数据可用于我国中低纬地区电离层热力学特征分析，也表明全球不同地区的电子温度变化特征有所不同，需要结合实测数据进一步深入分析.

本文首次基于实测数据给出了我国电离层F层日间的电子温度变化特征，对于认识我国中低纬地区电离层热力学特征具有重要意义.但是由于曲靖非相干散射雷达观测数据有限、缺乏其他手段的电子温度实测数据验证等，本文还未开展曲靖地区电子温度的季节与太阳活动变化特征分析、顶部电子温度变化特征分析、电离层电子温度气候学模型等研究，这些将在下一步工作中开展.