电离层扰动是空间天气预报的主要任务之一,也是电离层物理研究的重要问题。电离层不仅受到来自上层的太阳活动、地磁活动的影响,还与共存的热层发生耦合,低层的大气活动同样会对电离层产生扰动,因此电离层扰动呈现出复杂、多尺度、不规则的变化特征。当电离层发生扰动时,电子密度发生变化,对远距离短波通信、卫星通信与导航定位、超短波视距雷达系统的工作性能以及航天器的测控产生影响。研究电离层扰动的物理机制及指数预报对于避免空间天气事件的经济损害,维护人类空间活动的安全十分必要。将电离层扰动从背景分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点。白谱法在电离层数据处理中的应用为提取电离层扰动特征提供了一种新的数学方法。基于白谱法构建的单站指数Js、区域指数Jr和全球指数Jp能够很好的反映单站、区域及全球电离层扰动情况,Js空间分布图（Js map）能够直观地反映电离层扰动的二维空间变化特征。本文基于以上三种指数对典型的磁暴及台风过程中电离层的扰动进行研究,验证了该方法在不同扰动强度情况下的可行性与优势。本文首先利用电离层Js指数、Jr指数和Jp指数及太阳、行星际参数对2015年3月“圣帕克里克”事件和2017年9月“中元节”事件中两个G4级磁暴过程及电离层各区域对磁暴的响应过程进行分析。在两次事件中,局地电离层扰动强度相差不大,但“圣帕克里克”事件中由于激波快速压缩导致南向磁场显著增强并持续时间更长,因此电离层呈现大范围长时间的整体扰动,而“中元节”事件中三次ICME只引起南向磁场的短时增强,因而引起的电离层扰动持续时间较短,呈现阶段性区域扰动。在此基础上,本文尝试使用白谱法提取太阳、地磁、电离层及中性大气密度的扰动,并构建新指数。新指数去除了背景趋势,从而可以明显看到上游到下游连锁的响应过程。经过白谱法处理后太阳及电离层指数J_F10.7,J_SSN,J_SSA及J_{p TEC}中明显去除了F10.7指数、SSN、SA及GTEC中太阳活动周的下降趋势。“圣帕克里克”事件中Dst及AE的原始值和新指数大于“中元节”事件,而Ap指数的原始值和新指数则相反。不同地磁指数的表现不同可能由于观测台站分布地磁纬度不同,使用的地磁场数据种类不同,以及数据时间精度不同造成的。虽然“圣帕特里克”事件中太阳活动均非常强烈,但整体电离层扰动小于“中元节”事件,而300km左右大气密度扰动大于“中元节”。这可能是由于“圣帕特里克”事件中顶部电离层等离子体密度突然增加,造成F2层以下的电子密度偏低,太阳风能量被顶部电离层捕获造成的。电离层不仅受到上层太阳活动、地磁活动以及与之共存的热层耦合作用的影响,下层中性大气也会对电离层产生影响。本文基于中国区域高分辨率TEC（Total Electron Content）数据以及反映电离层空间变化特征的二维Js map,对2013年9月超强台风“天兔”期间的电离层扰动情况进行研究,给出了电离层对台风的二维响应特征。研究发现,台风路径附近区域电离层扰动最强,并且台风接近大陆（包括大的岛屿）时电离层活动可能会改变。此外,本文利用三维电离层/热层耦合模型GITM-R模拟了2016年9月台风“莫兰蒂”激发的重力波对我国东南沿海区域电离层的扰动。受限于100km处对电离层及中性大气的观测数据匮乏,下边界重力波强迫输入的确定通过台风GNSS TEC观测的环形电离层行扰参数以及重力波色散关系来进行估算。模拟40min后,距离台风眼位置1000 km内重力波的水平相速度和周期稳定在168.83m/s和17 min,与观测的重力波参数相吻合。电离层TEC扰动的大小随时间逐渐增加,扰动从圆心径向向外扩展,且扰动大小各向异性。本文还分析了不同波长及频率的重力波对的电离层扰动的影响,发现扰动幅度与周期呈负相关,与波长呈正相关。