自1965年水手4号火星探测器首次取得火星大气的观测数据以来，人们就开始了火星电离层模式的研究，从建立到改进和完善，至今还在不断努力。本文在介绍对火星观测成果和火星电离层一维模式发展情况的基础上，参照已有的地球电离层光化学平衡模式，最终建立了一个一维光化学平衡火星电离层理论模式。在此基础上进一步对该模式进行了讨论和评估，并利用该模式进行了观测数据同化研究。　　本研究主要内容包括：⑴建立了一个一维的光化学平衡火星电离层理论模式。讨论了火星电离层的主要光化学过程以及火星大气主要中性背景的密度和温度分布。在此基础上，建立了一个以CO2和O为主要中性成分，以CO2为光电离反应物的一维光化学平衡火星电离层理论模式。⑵对建立的一维火星电离层模式进行了讨论和评估。利用建立的火星电离层理论模式，我们进一步模拟和分析了火星电离层电子、离子密度剖面，并分析讨论了火星电离层电子密度剖面的一些特征。主要工作有：模拟了不同太阳天项角下的火星电离层电子密度剖面，分析了峰值高度的变化规律并将模拟结果与水手9号的观测结果对比；模拟了主要离子浓度分布，分析了产生这种分布特点的原因并将模拟结果与1976年的海盗一号观测结果对比，证明了模式的合理性；分析了产生电子浓度分布不同高度处峰值的原因，验证了不同高度处的两个电子浓度峰值是由不同波长范围的太阳辐射造成的，并且主要是9nm以下的X射线辐射部分造成了110千米左右的电子浓度次级峰值；讨论了二次电离对电子浓度分布产生的影响以及这种影响随高度的变化特征。⑶进行了火星电离层数据同化的尝试研究。结合建立的模式和观测数据进行了火星电离层数据同化方面的尝试性研究。主要工作有：选取了一个典型的MGS探测结果并将其数据进行插值处理，与修正了中性成分初始参量后的模式结果进行比较；在修正后的模式基础上，研究F107指数变化对模拟结果的影响并根据探测数据中电子密度峰值附近的分布数据同化F107指数；研究X射线部分辐射通量的改变在电子密度次级峰值处的响应，利用电子密度次级峰值高度附近的观测数据同化X射线部分通量系数，并将模拟结果与观测显示的太阳耀斑发生时火星电离层响应作比较。⑷研究表明，建立的一维光化学平衡火星电离层理论模式可以描述火星电离层的主要剖面特征，以及火星电离层随太阳天顶角、太阳辐射强度等参量的变化。该模式可用于研究火星电离层电子密度分布不同高度处峰值的产生的物理原因，以及模拟二次电离对火星电离层分布的影响，并结合观测数据同化火星电离层的初始场信息。该模式灵活简单、易于对初始参量的调控，特别适合于进行数据同化研究。该模式还可作为更细致的建模工作的基础，对有关火星电离层的进一步工作有很好的借鉴意义。