离子温度是电离层最重要的物理参数之一。其它的物理参量，如离子-中性成分的碰撞频率、电子和离子加热率等，往往基于离子温度、电子温度、密度等基本参数的经验公式得到。离子温度的时空分布反映了电离层中的能量演化过程，也是电离层和热层耦合过程的热结构时空分布特征的一个表现。另外，也可以通过研究热结构中各种成分的能量获得、能量损失和能量平衡，建立一系列方程，来描述温度随时间和空间的变化。　　 离子温度可以通过探空火箭、非相干散射雷达、卫星等观测手段得到。从1999年至2004年，ROCSAT-1卫星观测了从太阳活动上升期到下降期600km高度中低纬顶部电离层各种参量(如离子密度、离子成分、离子温度和离子速度等)。利用这些丰富数据可以研究中低纬电离层各种参量的分布、电动力学过程及电离层-热层耦合等。首先，本文基于地磁活动平静期(KP<3)ROCSAT-1卫星离子温度数据，采用经验正交函数和相关性分析等统计方法，得到太阳活动从上升阶段到下降阶段，离子温度空间分布特征(如磁倾角纬度变化、经向变化)及其对应的时间变化特征(如地方时变化、半年变化、年变化等)，这些规律对认识电离层不同区域等离子体的能量获得和损失等热力学过程有重要意义。同时，讨论了太阳活动对离子温度的影响，及大气非迁移潮汐波(DE2、DE3)对低纬区域离子温度的影响，其主要结果如下：　　 (1)在顶部电离层区域，整体上，离子温度的纬向(随磁倾角纬度变化)平均分布表现为磁赤道附近温度较低，随着纬度增加，温度逐渐升高。在磁赤道附近，离子温度的经向(随地理经度变化)有明显的3波结构，3波结构沿磁赤道分布，没有向高纬区域偏离的趋势。上述结果也表明，低纬项部电离层区域的磁场对等离子体的控制占支配地位。　　 (2)EOF分解第一层分解后前四阶基函数E1～E4为离子温度最为明显的四种空间(纬向和经向)分布结构结构，这四种空间结构对应着不同的地方时、月变化、年变化和太阳活动性变化特征，这些时间变化特征在各基函数对应的系数PCI～PC4中体现。前四阶基函数中，E1贡献率达到89％，是最主要的空间结构分布特征。其分布特征和平均分布特征较为相似，在磁赤道附近也表现为3波结构，但是这种3波结构的分布有向地理赤道方向的偏移，这是热层大气和电离层等离子体互相调制的结果。E1对应的系数在地方时变化的特征表明，离子温度随地方时变化的一般特征是夜间低白天高，在早晨和下午有两个峰值，其中早晨的峰值更高。PCI经分解后的系数的月变化和年变化表明，离子温度与太阳活动性存在一定相关性。　　 (3)E2贡献率在3％，主要特征是赤道附近的4波结构。该结构在白天09LT-17LT，20LT，03LT前后易于和3波结构区分，其中12LT前后最为明显。4波结构的月变化和年变化和太阳活动性及F2层临界频率相关。　　 (4)E3和E4共同描述了离子温度南北半球不对称的分布特征。磁赤道夏季一侧10°左右有温度极小值(温度槽)，冬季半球纬度在10°～20°区域有明显极大值(温度峰)，温度峰和槽的结构在地方时早晨和下午比较明显。当南太平洋区域或北大西洋区域处在冬季时，有日出前加热的结构。这些不对称分布的结构季节变化较为明显，在冬至和夏至交替出现，春分两季基本消失。　　 (5)离子温度的长期变化主要受到太阳活动的调制，总体上，在太阳活动高年离子温度较高，太阳活动低年，离子温度较低。离子温度在夜间普遍与太阳活动性指数F10.7有很强的正相关性。在早晨，这种相关性不是特别显著，甚至在磁倾角纬度为正的区域有负相关的表现。正午前后，这种相关性有纬向差异，在磁赤道附近，正相关十分显著；在南北磁纬10°～20°附近，相关性不大；在中纬又有明显相关性；下午阶段，正相关性减弱，甚至出现负相关。　　 通过论证离子温度的时空分布特选择合理的建模方法和模型框架，本文建立了能够有效描述电离层离子温度分布的经验模型并和IRI模型进行了比较。结果表明，模型结果与观测结果符合较好，而IRI模型该高度的离子温度值普遍偏高。本文模型能够给出IRI模型未能给出的离子温度分布的一些特征，主要改进包括：a.采用了离子温度按磁倾角纬度的分布，能够更准确反映项部电离层参量受到实际磁场位型的控制；b.参考IRI模型的时间迁移函数，重新构建了一个新的函数，按地方时变化时，能够给出IRI模型没有给出的早晨和下午时段的双峰结构；c.为了描述日出前的加热结构，采用较早日出的磁共轭点的日出时间作为时间迁移函数的参数。