中国极地研究中心高空大气物理研究室主要承担极区（包括南极和北极地区）高空大气与空间环境的监测与研究工作，研究领域主要包括极区电离层、极光与磁层、极区中高层大气、地磁、空间等离子体波、极区电离层-磁层耦合模型等方面的基础研究，以及空间天气预报等与极区空间环境有关的应用性研究。研究室现有固定研究人员10人，其中研究员6人，副研究员2人，博士4人。

自“八五”以来，本研究室先后承担了国家和部委局科研项目16项，取得了一批有国际影响的科研成果，已经在国内外科学刊物上发表论文60余篇，其中SCI收录文章19篇。这些研究工作填补了我国在极区空间物理观测研究领域的空白。主要研究成果包括：

• 在微机上开发了我国的第一套极光全天空图象处理系统，首次引入了强度修正因子，其功能可与世界数据中心B极光数据中心（东京）的ADP RS系统媲美。
• 第一次用地面数据证实了最近卫星观测发现的极光“15MLT热点”， 发现了正午存在一个新的极光发生率峰；
• 用电离层地面垂测资料首次得出极隙区纬度电离层漂移特性及其与行星际磁场的关系，揭示了行星际磁场By分量对电离层漂移起主导作用；得到太阳活动低年中山站电离层的平均特性，发现在二分季和冬季存在明显的磁中午现象。
• 得出了中山站极光形态特征及其与地磁活动的关系；得到了亚暴增长相极光强度变化的特征及其与行星际磁场的关系；发现了午后极光的准周期现象。
• 得到了极隙区纬度上地磁Pc3脉动和Pc5脉动变化规律和传播特性。指出Pc3脉动传播特征与极隙区动力学与电离层电导率有关；白天Pc5脉动主要由太阳风与磁层顶的K-H不稳定性引起，夜间Pc5脉动则可能由来自磁尾的等离子体流与内磁层相互作用引起。
• 得出中山站宇宙噪声静日曲线和吸收事件的特征，认为中山站磁中午吸收与极隙区动力学过程有关，夜侧吸收与地磁H分量和极光Es密切相关，为极光粒子沉降所致。
• 确定中山站地磁共轭位置主要游移在以Longyearbyen站为中心的西Svalbard群岛附近。
• 取得了灾变式太阳活动事件近地空间效应多手段观测的系统数据，填补了我国峰年联测极区数据的空白，对太阳风-磁层-电离层耦合过程取得了一些新认识。
• 建立了极区电离层-磁层耦合模型，较好地解释了南极出现的“磁中午异常”现象。

本研究室与日本极地研究所、澳大利亚Newcastle 大学和挪威Tromso大学及Oslo大学等国际学术机构和国内各空间物理研究结构建立了广泛的合作关系。在上海组织召开了中日、中挪南极高空大气物理学术讨论会，在Chinese Journal of Polar Science出版了英文论文专刊。

在南极中山站建造了由专门的高空大气物理（UAP）观测栋和8台对电离层、极光和地磁活动等空间物理现象进行系统监测的观测仪器组成的高空大气综合观测系统，这些设备包括：

• 数字式电离层测高仪
• 全天空电视摄像机
• 三波段扫描光度计
• 地面臭氧仪
• 感应式磁力计
• 通门式磁力计
• 成像式宇宙噪声接收机
• 单色极光全天空电视摄像机

该系统是我国迄今在南极兴建的一个规模最大、最为先进完备的科学观测系统。在20多个国家建立的40多个常年考察站中，我国南极中山站高空大气综合观测系统已跻身于前5位，可与日本（昭和站）、英国（哈利站）、美国（南极点站）和澳大利亚（戴维斯站）等发达国家的同类系统相媲美。该系统以及利用该系统开展的观测研究工作在2001年获得海洋科技创新成果奖一等奖。该系统已经和正在积累极区大量的多要素连续观测资料，通过我国“十五”能力建设该系统将更加完善，将为我国空间物理学研究的发展作出新贡献。