电离层-热层系统的耦合主要由离子与中性粒子之间的碰撞所控制。在电离层-热层系统中，高于200km的主要成分是氧离子和氧原子。氧离子与氧原子之间通过碰撞的方式，影响着地球高层大气的结构和动态过程。碰撞频率由氧原子的密度以及相应的碰撞截面决定。然而，目前尚无方法直接测量氧离子-氧原子的碰撞截面。一般是实验室数据外推或理论计算来得到，目前应用最多的是Banks在1966年提出的理论公式，该公式在表征碰撞频率时有一个碰撞频率系数（又称Burnside Factor），一直存在较大的不确定性。
随着技术的发展，各种各样的电离层探测开始出现，电离层测量为验证碰撞截面提供了方法，目前主要是能量平衡（EB）方法和动量平衡（MB）方法。EB 方法主要通过少量观测得到的中性原子氧密度与经验模型的密度进行比较获得碰撞频率系数。MB 方法则利用雷达测量得出的夜间风场与附近光学测量的风场进行比较，获得碰撞频率系数。众多学者使用EB方法或者MB方法来计算碰撞频率系数，通常在0.7 到1.9 之间。但受限于有限的观测，缺乏对碰撞频率系数随地方时、季节等变化的详细理解。
针对上述问题，本研究基于三亚非相干散射雷达观测提出了一种新的方法来估算碰撞频率系数。该方法假设电离层峰值高度以上中性风场高度梯度可以忽略，通过对比扩散速度零值高度（高于峰值高度）中性风场（与碰撞频率无关）与以上中性风场（与碰撞频率有关）计算得到碰撞频率系数，如图1所示。该研究进一步分析了碰撞频率系数随地方时和季节的变化情况，如图2所示。总体平均值为1.31，标准差为0.32。上图显示了碰撞频率系数在日出前后先下降，随后上升，在下午晚些时候至日出前保持相对稳定,平均值范围在1.07 至1.41 之间。下图显示了碰撞频率系数总体呈现夏季大，冬季小的趋势。
图1. 2023 年12 月10 日，扩散速度零值高度以上区域的扩散速度随时间和高度的变化情况（a）、纬向风（b）以及扩散速度零值高度以上50 km范围内的平均碰撞频率系数（c）。
图2. 2023 年11 月至2024 年10 月期间碰撞频率系数随地方时的变化情况（滑动窗口：1 小时）（a）以及随年积日的变化情况（滑动窗口：30 天）（b）。图3b中的空白区域表示没有实验观测或者地磁活动异常。
该研究成果发表于国际学术期刊GRL（张宁，雷久侯，乐新安*，蔡毅徽，王俊逸，王永辉，丁锋，朱亚军，宁百齐. Determination of the Mysterious O+‐O Collision Frequency FactorFrom the Sanya Incoherent Scatter Radar Measurements [J]. Geophysical Research Letters, 2025. e2025GL115928. DOI:10.1029/2025GL115928）。研究受中国科学院战略性先导科技专项B类（XDB0780000）、中国科学院基础研究领域青年团队稳定支持项目（YSBR-018）、国家自然科学基金（42425403）以及子午工程的共同资助。