电离层中的电场、电流及其相关电动力学过程对电离层的形态、结构与变化有着十分重要的影响。过去数十年中人们借助地磁观测、相干散射雷达(HF与VHF雷达)、非相干散射雷达,探空火箭以及人造地球卫星等手段,对电离层和高层大气中的电场与电流等进行了广泛的探测和卓有成效的研究,但是迄今为止,我们对电离层电场与电流的特性和演变规律的了解仍然非常有限。计算机数值模拟为我们深入研究电离层电场提供了一种新的方法,利用这种办法,我们可以更加方便有效地了解电离层中与电场相关的许多电动力学现象,并揭示其对电离层的影响。在另外一方面,大量的研究工作表明,在电离层及其背景大气中广泛存在着各种时间尺度的变化行为,例如典型的周日变化、逐日变化、准27天变化、半年变化、周年变化、准两年变化以及随太阳活动周期的11年、甚至更长周期的变化等等。在这些变化现象中,对于我们着重关注的电子浓度的半年和周年变化现象,已经有一些解释,例如“几何解释”、“热学解释”和“化学成分解释”等等,虽然它们可以部分地解释中高纬度地区电子浓度的周年和半年变化现象,但对低纬和赤道地区电离层中普遍出现的半年变化现象的解释却不能令人满意。众所周知,和电场相关的电动力学抬升效应是“赤道异常”现象的主要成因,因此,一种非常值得考虑的思路是:电离层电场对低纬度和赤道地区电离层的半年变化可能具有重要的影响。本文首先从数据分析入手,研究并讨论了电离层中两个最主要的参量NmF2和TEC的周年和半年变化现象及其在全球范围的地域分布特性,并详细考察了现有的理论在多大程度上可以解释这些现象。在此基础上,初步提出电场可能是中低纬和赤道地区电离层半年变化现象的重要成因。然后,为了验证这个新的思路,我们建立了一个中低纬度电离层电场理论模式,利用该理论模式模拟发现了中低纬度电离层电场具有明显的半年变化现象,并提出沿磁力线南北半球耦合效应可能是电场半年变化现象的重