由中国科学院国家空间科学中心王赤院士领衔，联合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所、中国科学技术大学、山东大学、北京大学、武汉大学等多家科研院所和高校的学者，共同发表评述性文章，综合介绍了国家重大科技基础设施子午工程一期运行十余年来取得的亮点科学研究成果。该成果作为封面文章发表于《中国科学: 地球科学》2023年第7期。

子午工程是我国建设的国家重大科技基础设施，由中国科学院国家空间科学中心作为法人单位牵头，10余个科研院所和高校参与建设。工程建设分为两个阶段：子午工程一期和子午工程二期。子午工程一期沿120°E子午线和30°N纬线附近部署15个观测台站，建设87台（套）不同类型的监测设备，采用地磁（电）、无线电、光学、探空火箭等手段，可连续监测地球表面20km以上的中高层大气、电离层、磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间。子午工程一期于2008年开工建设，2012年建成投入正式运行。运行十余年来，获取了一大批宝贵的自主空间环境观测数据。研究人员利用这些数据，围绕子午工程科学目标，取得了一系列创新性科学研究与应用进展。 
 
典型成果一： 

揭示了我国上空近地空间环境的区域特征，提供了对空间天气扰动传播和演化规律的新认识。 
·利用气辉成像观测，揭示了电离层不规则体（MSTID、EPB等）的传播规律、分布特征、相互作用过程； 
·发现了青藏高原对重力波的产生和传播的重要作用，揭示了我国上空中高层大气重力波的传播特性； 
·利用多台站激光雷达数据，揭示了偶发钠层和热层增强钠层的区域分布特征和季节变化规律，并推测这类结构具有几百公里的尺度，其分布特征与电离层Es相关。 

典型成果二：  

揭示了地球空间环境太阳风-磁层-电离层-中高层大气-低层大气-岩石圈不同圈层之间物质和能量耦合的关键环节，提供了不同圈层之间因果链联系的新证据。 
·首次发现了由地震产生的特殊类型的电离层强烈扰动，为岩石圈-大气层-电离层之间存在能量耦合发现了一个新的有力证据； 
·多种手段综合探测发现等离子体调控是磁层-电离层耦合的关键因素； 
·首次发现了太阳活动平静期间，极区磁层与电离层通过“太空台风”产生高效耦合的新机制； 
·将赤道等离子体泡的产生与台风产生的重力波相联系，揭示了台风引起的大气波动向上传播影响电离层的过程。 

典型成果三： 

填补了我国区域近地空间环境重要参数探测的空白，极大地推动了现有模型的发展。 
·构建了我国区域电离层闪烁指数地图模型，能够给出近实时电离层闪烁指数S4区域地图； 
·建立了我国区域三维电子密度同化模型； 
·开展了Kp地磁指数预报研究，提高了Kp指数估算的准确性，使之适用于中国区域地磁网络的分布特点，能够应用于地磁暴的预警。 

鉴于子午工程一期良好的运行成效，2019年我国开始了子午工程二期建设。工程将在一期的基础上，建立31个监测台站，部署光学、无线电、地磁等一系列常规设备，并建设一批大型和技术先进设备，如射电日像仪、行星际闪烁望远镜、MST雷达、中纬高频雷达、三站式非相干散射雷达、低纬高频雷达、阵列型大口径氦激光雷达和大口径金属层激光雷达等，形成覆盖中国和两极地区的“两横两纵”空间地基综合监测网络（下图），实现“一链、三网、四聚焦”的探测架构。

此外，中国正在积极推动以子午工程为基础的国际子午圈大科学计划(IMCP)。该计划将开展广泛的国际合作，整合和优化沿120°E和60°W独特的围绕全球的子午圈上的上千台监测设备，形成全球分布式地面探测网络，对地球空间环境进行全纬度和全天候观测。 

子午工程一期、子午工程二期和国际子午圈大科学计划被合称为“子午三部曲”。我们有理由相信，得益于近些年国家对重大科技基础设施建设的大力投入，我国疆域内空间环境地基监测设备如雨后春笋般相继而起，这将加快推进我国迈入空间环境地基监测强国行列。