由于太阳活动和地磁活动等的影响,电离层中存在着复杂的扰动变化。这些扰动变化会影响无线电波的传播,从而影响卫星导航/定位的精度、空间飞行以及各种通信链路等。特别是在低纬度地区,电离层中的谷区结构变化很大并且不规则体频发,往往会产生严重的空间天气事件。这些现象具有复杂的物理过程,其机制问题目前仍然是空间物理和空间天气研究的重要课题。因此对低纬度电离层结构和不规则体的特性开展研究,不仅有着重要的科学意义,也具有重要的应用价值。本研究利用探空火箭、电离层垂直测高仪、GPS闪烁监测仪和ROCSAT-1卫星的探测数据,对低纬度地区的电离层结构和不规则体特性进行了研究,包括探空火箭探测到的电离层E-F谷区特点和模型,低纬台站电离层扩展F特性及其与高纬度的比较,低纬度电离层闪烁与扩展F相关关系,以及闪烁和扩展F与等离子体泡(bubble)和等离子体块(blob)的关系等。主要研究工作及结果为:对海南站2011年发射的子午工程探空火箭探测得到的电离层电子密度数据进行了分析,首次在东亚低纬度地区实地探测到了电离层E-F谷区,谷区的宽度是42.2 km,深度约为47.0%,密度最低点的高度是123.5 km,谷区的宽度和深度很大。利用探测结果建立了一个新的三重Chapman层重叠模型,模型计算得到的E-F谷区参量与本次探测结果符合得非常好,表明探测到的电离层E-F谷区由日出时快速发展的电离层Chapman层所形成,而且日出时90 km高度附近的次E层的光化学反应对E-F谷区的形成有着显著的作用。对低纬度地区6个台站2004年的电离层扩展F观测数据进行统计分析,发现6个台站探测到的扩展F均为频率型(FSF)、区域型(RSF)、强区域型(SSF)和混合型(MSF),没有出现歧型(BSF);各类型的扩展F发生率与该台站扩展F总发生率的月变化和季节变化不同,台站之间的扩展F发生率变化也不同,体现了电离层现象的区域性特征;低纬度地区通常MSF发生较多,SSF与FSF的发生率往往接近;扩展F主要在夜间出现,RSF和SSF主要在午夜前出现,FSF和MSF主要在午夜后出现;距离磁赤道较近的3个台站的扩展F总的发生率较高,出现时间较早,但3个台站当中离磁赤道最近的Jicamarca台站SSF的发生率反而较低。与之相比,对高纬度地区3个台站2006年探测数据分析的结果中,扩展F有BSF,没有出现SSF,扩展F在白天和夜间都可以出现,绝大多数为FSF和MSF。高纬度台站的频高图中还观测到无线电波完全吸收现象,完全吸收存在周日变化、季节变化和随地磁活动变化,而低纬度台站的频高图中没有出现完全吸收现象。对南半球大洋洲的Vanimo台站2003年探测的GPS幅度闪烁和电离层扩展F现象的特性进行了分析,并研究电离层闪烁和扩展F的相关性,发现Vanimo台站2003年探测到的扩展F为FSF、RSF、SSF和MSF,没有出现BSF;GPS幅度闪烁(S4≥0.3)与SSF有相似的发生时间和变化趋势,发生率的相关系数高达0.7199(p=0.0189),两种现象密切相关;闪烁与其他3种扩展F没有相关性;Vanimo台站和海南台站2003年的扩展F统计表明SSF在各季节发生率所占比例低于35%,这是不区分扩展F类型时会得到扩展F与闪烁相互独立结论的原因。结合ROCSAT-1卫星在Vanimo台站上空实地探测的等离子体密度数据进行分析,给出了闪烁和SSF均由赤道等离子体泡(bubble)引起的直接证据。通常认为,低纬度电离层闪烁由赤道等离子体泡所引起。本文根据低纬Vanimo台站闪烁和ROCSAT-1卫星实地探测数据,首次发现了低纬度电离层闪烁和实地探测的等离子体块(blob)同时出现的现象,为低纬度电离层闪烁也可由等离子体块所引起的观点首次提供了实地观测的直接证据。结果还显示,在等离子体块出现期间同时出现了SSF现象;探测到的等离子体块在F层高度,特征尺度为800 km,块中的等离子体密度强烈扰动;等离子体块主要由来自低层的O+离子上升所形成。研究还分析了等离子体块引起闪烁的机制,认为等离子体块可能与东向的极化电场有关,扰动的电场引起块中等离子体密度的扰动,从而引发闪烁。