突发E层（Es）是出现在电离层E层高度上电离增强的金属离子薄层,是中间层和低热层（Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT）区域重要的物理过程。Es作为低电离层高度上的典型不规则体,其存在不仅受到下层大气的影响,而且与高电离层F层也存在直接的联系,因此突发E层不仅是低电离层与高电离层之间的连接纽带,也是表征中性大气和电离层、低电离层和高电离层相互耦合的重要现象。本文从实验观测和数值模拟两方面研究了中低纬地区突发E层的分布特征,形成的物理机制,与夜间F层的电磁耦合效应,以及与下层大气扰动的关系,主要工作如下:（1）基于2015年东经～120°经度线上5个数字测高仪站点,以及北纬～40°纬度线上的5个数字测高仪站点的观测数据,对突发E层出现率的经纬度特征进行了统计分析。统计结果表明,突发E层表现出明显的地方时和季节依赖性,即Es主要出现在夏季的白天,这与前人的研究结果是一致的。对位于同一纬度线上5个站点突发E层的统计分析结果还表明,位于北美地区的Aplena和Millstone Hill站,夏季Es的出现率要明显小于其他地区。这是因为北美上空,地磁水平磁场强度要明显小于同纬度的其他地区。此外,日落后Jeju和Sanya站Es的出现率还会有一个明显的增强,这可能与夜间中纬度E区场向不规则体现象有关。LS谱分析的结果揭示了突发E层受到了明显的大气潮汐和大气行星波的调制作用,且潮汐波表现出明显的纬度依赖性。（2）分析了2013年7月一次磁暴事件期间,东亚地区突发E层的响应。发现,磁暴开始之后,突发E层的临界频率fo Es从高纬向低纬依次增强,且垂直高度h’Es中半日潮的幅度明显增强。此外,TIE-GCM（Thermosphere-IonosphereElectrodynamics General Circulation Model）模型模拟的结果表明,磁暴期间,E层高度上的风场出现了明显增强。因此,我们推测地磁活动期间,焦耳加热导致了MLT区域风场结构和潮汐的变化,进而引起了突发E层的增强。（3）结合数字测高仪和流星雷达的观测发现非风剪切高度上也存在Es层,这与传统风剪切理论是不同的。模拟的结果表明,只要MLT区域风场能够驱动电离层E层底部以上的金属离子垂直向下运动,那么金属离子就可以在E层低高度（90-105 km）上有效地汇聚,进而形成Es薄层。这很可能是因为90-105 km高度上的湍流层顶起到了一个“墙”的作用阻碍了离子向下的运动。（4）利用中国和日本地区6个垂测仪的数据研究了2011-2012年和2012-2013年两次平流层爆发性增温（SSW）事情期间突发E层的变化。研究发现,SSW期间,6个垂测站观测到的Es层的临界频率（fo Es）在满月和新月点附近出现了明显增强,且fo Es的日均值表现出增强的14.5天周期波的调制。小波分析的结果表明,SSW期间fo Es和流星雷达观测的MLT区域风场中14.5天的周期分量都出现了明显增强。此外,MLT区域风场和F层临界频率（fo F2）中太阴半日潮的分量也出现了显著增强。我们的观测和分析结果表明,SSW期间大气风场结构的变化引起了太阴潮汐的增强,进而引起突发E层扰动的增强。（5）基于武汉站数字测高仪、武汉站VHF相干散射雷达和蒙城站全天空气辉成像仪的观测资料,对中国中纬夜间电离层E层和F层的耦合进行了研究。首先,我们给出了同一时间段观测到弥散型Es层、E区场向不规则体准周期（QP）回波、扩展F和中尺度行进式电离层扰动（MSTID）的两个观测事例。这两个事例分析的结果表明,弥散型Es层和E区场向不规则体可以通过沿磁力线映射的极化电场与F区中尺度行进式电离层扰动和扩展F相关联。接下来,我们对2015-2016年武汉站数字测高仪和VHF相干散射雷达的数据进行了统计分析,发现夜间弥散型Es、E区场向不规则体QP回波和扩展F具有很强的关联性。我们的研究结果首次给出了中国中纬度地区支持电离层E区和F区耦合机制的观测证据,且支持了电离层E区不规则体产生的极化电场可沿磁力线映射到F区并激发Perkins不稳定性进而产生F区电动力学扰动的观点。