中高层大气风场是中高层大气动力学、光化学和电动力学过程研究以及应用中的重要参数之一。它通过环流影响全球大气结构和大气成分的分布；通过对大气波动的调制影响其传播过程；通过中性成分与带电粒子之间的碰撞影响电动力学过程。目前对风场观测的现状是：一般是通过地基观测获得部分地点或者部分高度上的风场，通过卫星观测可以实现全球覆盖，但高度范围和地方时覆盖非常有限。再分析数据是利用观测和理论相结合对各参数进行全区域和全地方时重构，其可靠高度范围仅到60km左右。因此，开展星地联合观测和理论分析，获得具有长期连续时空分布的中高层大气风场，在一定程度上可以解决大气动力学、光化学和电动力学过程研究及其应用对风场数据的紧迫需求。

最近，我院刘晓教授与国内外多家单位合作利用TIMED卫星上搭载的SABER探测器测量的从2002年至今的大气温度和压强等参数，借助于平衡风理论和地基流星雷达的观测数据，获得了高度范围为18-100 公里和纬度范围为50°S~50°N的从2002年到2019年期间逐月纬向风场数据集(简称全球平衡风数据)。合作单位包括中国科学院国家空间科学中心，中国科学院地质与地球物理研究所，美国汉普顿大学，美国犹他大学，巴西空间研究所等。

通过与MERRA2再分析数据、UARS卫星参考风场数据（UARP）、水平风场经验模式（HWM14）以及分布在29.7°S~53°N范围内7个地基台站流星雷达和激光雷达观测数据的对比分析，验证了该数据集从平流层到低热层的大垂直跨度和18年的大时间跨度内均具有良好的可靠性。

目前，上述研究成果以Global balanced wind derived from SABER temperature and pressure observations and its validations为题，发表在Earth System Science Data上 (影响因子11.33)，对应的数据集已在国家空间科学数据中心在线发布。该风场数据集可用于研究平流层到低热层大气的季节变化、年际变化、QBO、ENSO以及太阳周等多尺度过程的全球特征，也可作为研究大气波动传播和互相作用的风场背景数据。

该研究工作得到国家自然科学基金委、中国科学院大型基础设施（子午工程）开放研究项目、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、河南自然科学基金、空间天气学国家重点实验室专项研究基金和开放研究课题等的资助。

图1. 由平衡风理论得到的赤道上空2002-2019年18-100公里的纬向风场（图a），和重建后的纬向风场（图b和c）。重建风场克服了赤道上空80-100 km高度范围内的虚假东向风。

图2. 重建风场与流星雷达观测结果的比较（黑线：重建风场；红线：流星雷达实测的纬向风场）。

论文链接：https://doi.org/10.5194/essd-13-5643-2021

数据链接：https://doi.org/10.12176/01.99.00574

该项工作于2021年12月31日在如下网站同时报道：

中国科学院官网：https://www.cas.cn/syky/202112/t20211231_4820413.shtml

中国科学院国家空间中心官网：http://www.nssc.ac.cn/xwdt2015/kydt2015/202112/t20211231_6331276.html

中国科学院国家空间科学数据中心官网：https://www.nssdc.ac.cn/mhsy/html/newsdec.html?5253ac41-c6c2-4808-bedd-b7062e830e98